沥青还原剂封层技术在沥青路面预养护中的应用研究.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流沥青还原剂封层技术在沥青路面预养护中的应用研究.精品文档.沥青还原剂封层技术在沥青路面预养护中的应用研究s一一s沥青还原剂封层技术在沥青路面预养护中的应用研究邱颖峰(上海市市政规划设计研究院)摘要:通过一系列的室内外试验,对某种沥青还原剂(TI一2000)在还原老化沥青性能,铺洒后对路面防渗水性能改善及对防滑性能的影响进行了初步研究认证.得出结论:掺加一定剂量的沥青还原剂,对老化后的沥青可起到一定的软化作用,铺洒后对原路面的防渗水性能有明显改善,虽对旧路面的抗滑性能产生一定的负面影响,但可存短期内快速自行恢复到可接受水平.关键词:沥青混合料;

2、沥青还原剂;预养护0弓l言还原剂封层技术就是将专门研制的还原剂或再生剂通过一定的技术手段喷洒在已经老化的沥青路面上,通过更新和还原表面已经发生老化的沥青膏体,同时保护尚未被老化的那部分沥青,使其维持原有性能,延缓老化的时间,以达到对旧沥青路面进行预养护作用的一种技术.目前,由于该技术成本相对较低,实施迅速,可快速开放交通等优点,故得到越来越广泛的应用.但对其具体应用效果,改善路面性能机理,潜在问题等方面一直缺少系统地室外试验研究与实践论证.本文以某种沥青还原剂(品牌名为TL一2000)一系列的室内外试验结果为基础,对沥青还原剂封层技术在沥青路面预养护中的应用进行了初步研究.1材料特性研究的沥青

3、还原剂(TL一2000)是一种黑色液态单一成分的微沥青聚合物,其中的活性气体成分能够渗入沥青混凝土路面中约4cm的深处,并与沥青发生化合作用,形成具有一定弹性和塑性的共聚沥青聚合物.其物理特性为:黑色黏稠状液体,密度为1.531.67g/cm.,在25时,黏度为2004OOcSt,有轻微的刺激性气味.其成分为白色石粉末,苯乙烯,优质沥青及添加剂.2室内试验验证TI一2000的主要使用目的就是改善旧沥青(使用收稿日期:2011012124上么咯N.12011一定年限沥青老化后)路面中沥青的性能,使之恢复或部分恢复原有沥青的性能指标.本文就还原剂掺量与性能改善关系,一定掺量下沥青性能改善与原沥青老

4、化时间关系,掺人TI一2000前后沥青混合料室内渗水性能的变化情况进行了研究.2.1还原剂掺量与性能改善关系采用泰普克SBS改性沥青作为研究参照对象,其原样沥青(泰普克SBS改性沥青)老化前与老化后三大指标可见表l.表1原样沥青老化前后三大指标试验结果试验结果试验项日老化前老化后针人度(25,100g,5s)/0.】rnm5445延度(cm)/52719软化点(环球法)/clO51O3通过在老化后的沥青中分别掺入2,4,6,8等质量百分数的还原剂,来研究其还原剂掺量与性能改善的关系.其试验结果可见表2,相对老化后的沥青的改善效果可见表3.表2不同还原剂掺量下沥青性能改善结果还原剂掺量/试验项目

5、2468针人度(25,100g,5s)/0.1mm53545455延度(cm)/523272828软化点(环球法),/1o11o11O31O5表3不同还原剂掺量下相对老化后沥青的改善结果还原剂掺量/试验项目2468针入度(25,lO0g,5s)/0.1mm+17.8+2O.0+20.0+22.2延度(cm)/5+21.1+42.1+47.4+47.4软化点(环球法)/C基本不变基本不变基本不变基本不变将表3数据转化成图形,可得到图1.5OO45?040?O35.0誊30o冀zs.o20.O150l0.O+针人度,|+延度/fl一24681OTL一2000含量,%图1TL.2000还原剂掺量与针

6、入度及延度改善率关系图由表2中数据及图1可得到以下结论:掺入一定量的TL一2000沥青还原剂后,其老化后沥青的延度与针入度都有所改善,且含量越多,改善率也有所增加,但增加幅度不大.因此,在实际工程中还原剂的洒铺量应合理确定,不是越多越好.2.2沥青性能改善与原沥青老化时间关系在一定的TL一2000还原剂掺量的前提下,研究沥青性能改善与原沥青老化时间的关系,可以为路面施工后何时进行预养护提供一定的理论依据.以TL一2000还原剂掺入量为4作为研究对象,分别研究在原沥青老化5h,10h,15h,25h,35h后其沥青在掺与未掺还原剂前后针入度与延度的改善情况(由前面试验知,还原剂对原沥青的软化点基

7、本上无影响,故在此不再作为研究参数),其试验结果可见表4.由表4及图2数据可以得出结论:(1)TL-2000还原剂对老化沥青的改善率:针入度大致在18-28范围内,延度在27%72范围内.(2)TL一2000还原剂的改善率与老化时间大致呈一上凸型抛物线状曲线关系,即先增后减,有一峰值存在,只是其峰值并不是十分明显.(3)针入度与延度改善都较为理想对应的老化时间大致在1020h,这一老化对应到实际工程中,大致s一G一为36年.因此,这说明当路面使用大致3年后使用TL一2000进行预养护是适宜的.表4沥青性能改善率与沥青老化时间关系试验结果老化时间/h试验项目51O152535未掺人针人度(25,

8、lOOg,5s)/O.11TIITI4544444340TI,2000前延度(cm)/5l919171514掺入4针人度(25C,100g,5s)/0.1mm5355565147TL-2000后延度(cm)/52426272524相对未掺人TL-2000前各指标的改善率(%)针人度(25,i00g,5s)/0.11TIII1l7.825.027.3l8.6l7.5指标延度(cm)/526.336.858.866.771.4将表4中数据转化为图形,可得图2图2老化时间与针入度及延度改善率关系图2.3室内渗水性能检测在铺洒TL一2000后路面的防水性能如何呢?通过在成型好的不同渗水性能的沥青混凝土

9、车辙板上模拟室外一样进行渗水系数试验,比较其涂与未涂TL一2000还原剂的渗水性能的变化情况来研究其防水性能.其试验结果可见表5.表5室内渗水系数测定试验结果渗水系数测试结果/mL?min混合料类型未铺洒TL一2000前铺洒TL一2000后AC一13l07.8基本不渗水SMAl386基本不渗水由表5中数据可知:在不同的沥青混凝土路面上铺洒TL一2000还原剂后,其路面表层形成一层隔离膜,防渗水性能得到较大程度的提高.N.12011上冯么缘25眦一2.4室内抗滑性能检测同样,利用成型室内沥青混合料车辙板,测试未涂洒TL一2000还原剂与涂洒后的不同日期的摆值试验来测试其抗滑性能.其试验结果可见表

10、6.表6室内抗滑性能试验测定结果摆值测试结果/BtN混合料未铺洒铺洒Tl一2000铺洒TL一2000铺洒F1,2000类型II,2000前10h后10d后30d后AC一1349414348ACl6C52444752SMA一1359485357将结果以未铺洒TI一2000前为基准,计算不同时期其抗滑性能的下降程度,其结果可见表7.表7室内抗滑性能试验结果整理摆值下降程度/%混合料铺洒TI2000铺洒TI2000铺洒TI,2000类型10h后10d后30d后ACl3l6.312.22.0AC一16(:15.49.60.0SMA】318.610.23.4将表7中转化为图形(时间以h计,并取自然对数)

11、.可得其结果可见冈3.抗滑性能与时间对数关系图堡世k圈3抗滑性能变化规律与时间对数关系图由表7及图3结果可知:(1)由于TI一2000还原剂为液态状黏稠剂,因此在刚铺洒TI一2000还原剂后其表面较光滑,其抗滑性能下降较大.(2)随着FI一2000还原剂渗入沥青混凝土内,及表面受光照作用其内部油分挥发后,其抗滑性能有所回升,不同型式的沥青混凝土其抗滑性能变化规律无26上冯么堍N.12011太大区别.3室外试验路检验在改善沥青的老化性能的同时,TI一2000是否会对原路面的抗滑性能有所损害?铺洒TI一2000还原剂后是否能有效地防止水的侵人?针对上述两个问题,室外试验路主要检验路面铺设TI一20

12、00前后其抗滑性能及渗水性能的对比情况.其抗滑性能采用摆式仪测定路面抗滑值试验方法(JTJ05995,T096495)进行测试,渗水性能采用现场渗水仪试验方法(JTJ05995,T097195)进行测试.室外试验检验主要为路面铺设TL一2000前后其抗滑性能及渗水性能的对比情况.其测试结果见表8,室外的实际洒铺效果可见图4.表8室外渗水系数及摆值试验结果渗水系数/mI?inln_1摆值/I3PN测点位置地点铺洒洒铺洒铺老路面未铺前10d后】0d后30d后A2北灶港桥行上行车道38K十722内侧l9O564552A2北灶港桥行上行车道63K4639内侧l5O574653A2北灶港桥行下行车道63

13、K-639内侧230584653卢浦大桥上行匝道行车道中间240524751卢浦大桥上行匝道行车道中间2305O4448图4洒铺TL一2000后的实际路面效果图由表8可得出结论:(1)铺洒TI一2000还原剂后,能较好渗透进路面微dSL隙,因此,路面的抗渗水性能得到较大提高,路面基本不渗水.(2)由于TI一2000还原剂为液态状黏稠剂(因调制时其配比不同,其稠度可以调节),因此在刚铺洒TI一2000还原剂后其表面较光滑,抗滑性能有所下降.但随着外界环境及行车作用的增强,内部油分挥发后其抗滑性能可以逐渐恢复到铺洒前的水平.(下转第31页)2006年1月16日;经过跟踪观测,至2009年为止,尚未

14、见到有明显的反射裂缝出现.这说明采用马钉锚固来处理旧水泥混凝土的罩面是可行的办法.表2路面结构荷载应力的对比荷载是否采最大相对水平最大弯沉差弯拉应变剪应变位置用马钉位移/o.01mn/0.01Ill133./ue是0.91230578.9427247.28631否1.12928723.5l40359.0162是0.858210.67308621.6874763.55382否0.974170.76374753.2l98958.1079是0.868240.68648643.1775829.46173否0.946590.77547781.487092O.3048注:由于荷载1是对称荷载,且整个罩面结

15、构也对称于荷载中心,因此相邻两板边缘的最大弯沉差理论上应等于0,所以在本分析中就没有再列分析.4结语(1)从上述计算分析结果可以看J:设置马钉将四块水泥混凝土板连接起来,可以改善罩面层在接缝处的拉应力(降温时)的分布,并使沥青层巾的拉应力得到一定程度的减小.但是采用马钉又会在一定程度上增大水泥混凝土板底部的拉应力,对于罩面结构来讲是不利的.(2)采用马钉将相邻板块锚固起来后可以降低相邻板块在行车荷载作用下的相对水平位移,大大减小接缝处沥青层底面的弯拉应变和竖向剪应变.可见,采用钢筋马钉将相邻板块连接起来的措施对于防止罩面层中产生反射裂缝是有利的.由此表明采用钢筋马钉锚固相邻水泥混凝土板后再进行

16、沥青混凝土罩面,可以有效地减缓反射裂缝的产生和发展.一一s(3)实际上,本项目的试验路段在2007年9月开始施工,在通过测定用钢筋马钉连接前的旧板接缝位置两侧板上的弯沉值差与用钢筋马钉连接后的旧板相同接缝位置两侧板上的弯沉值差相比较,后者的弯沉值差明显减小.另外,用钢筋马钉连接旧板的工作在2007年9月初就已完成,到12月底AC罩面层施工时,已经受过两个多月的施工荷载和温度循环的作用,没有出现旧板断裂现象,初步证明该方案是可行的,有益于旧板加铺改造后路面的防止反射裂缝的效果.参考文献:1周富杰,孙立军,张南鹭,等.五种措施防治反射裂缝效果的实验室评价J.同济大学:自然科学版,I998,26(2

17、):l66一l71.2陈峙峰.旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计及其应用技术研究D.大连:大连理工大学,2003.3周德云,姚祖康.旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的三维有限元分析J.中国公路,l990,3(3):1826.4李淑明,蔡喜棉,许志鸿.防止反射裂缝的沥青加铺层设计方法J.华东公路,2001(4):3-6.5蔡喜棉.旧水泥混凝土路面上罩面J.华东公路,2000,(2):37.6秦f_杰,应荣华,李字峙.旧水泥混凝土路面罩面1程中调平层厚度确定方法研究J.长沙交通学院,2002,12(18):4043.7倪明,姚祖康.旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的应力分析J.同济大学:自然科学版,1989,

18、17(1):3342.8BottonJ.W.LyttonR.I.Evalutionoffabrics,fibersandgridsinoverlaysc/Proceedingof6thInternationalConferenceStructuralDesignofAsphahPavements.1987(1):925934.(上接第26页)4结语沥青还原剂若能有效地溶合进老化后的沥青,是可以较明显改善沥青性能,恢复其弹性的.但目前的沥青还原剂封层技术仅仅是在旧沥青路面上洒铺一层沥青还原剂,改善效果与其渗透能力有很大关系,因此对于空隙密实的路面,沥青还原剂能渗透的深度较浅,使用效果就有限了.同时,由于对表面抗滑性能在初期有不利影响,因此其液体的调配浓度一定要准确控制,洒铺厚度不宜太厚,且应尽量选择在日照强的天气施工,有利油分挥发,以使其抗滑性能尽快恢复到可使用水平.参考文献:1朱俊飞,沥青复原材料在沥青面层病害防治中的应用J,山西交通科技,2007.12(30).2赵志军,周丽萍,曹利,沥青路面预防性养护与CAP还原封层技术J,建材世界,2009,6(8).N().12011上冯么咯31