同济大学交通运输工程学院 薛 明

1. 沥青混凝土路面 新技术 同济大学交通运输工程学院 薛 明

2. 自我介绍 • 姓名：薛明 • 单位：同济大学交通运输工程学院 • 地址：上海市曹安公路4800号 • 邮编：201804 • 电话：021 – 69583663 • 手机：13003119117 • 邮箱：xueming303@163.com

3. 沥青混凝土路面新技术 • 我们对道路工程的认识 • 沥青路面的损坏模式与机理 • 近年来沥青路面的研究方向 • 沥再生新技术 • 沥青混合料的温拌技术 • 新技术的选用原理

4. 一、我们对道路工程的认识 1.1 社会上对道路工程的认识 • 路是人走出来的 • 大汽车也开不到地球里面去 • 公路、铁路与民航建设企业的开放 • 科技部的看法

5. 一、我们对道路工程的认识 1.2 我们对道路工程的认识 • 道路工程是一项十分成熟的工程 • 道路工程是一项十分复杂的工程 • 道路工程是一项系统工程 • 道路工程是一项不容易出问题但又不易做好的工程 • 做好道路工程的几大前提——设计、施工、管理、材料

6. 二、沥青路面的损坏模式与机理 2.1 沥青路面的主要损坏模式 • 沉陷 • 车辙 • 推移 • 开裂 • 松散与坑槽

7. 二、沥青路面的损坏模式与原因 2.2 沥青路面损坏的可能原因 • 路基问题 • 材料选择 • 混合料组成设计 • 施工 • 管理

8. 三、近年来沥青路面的研究方向 3.1 结构方面的探讨 • 重载路面 • 全寿命路面 • 防止反射裂缝的结构 • 简装路面 • 特殊地质条件下的路面

9. 三、近年来沥青路面的研究方向 3.2 材料方面的探讨 • 沥青 • 集料 • 防裂材料 • 防水材料 • 沥青改性材料 • 抗变形材料

10. 三、近年来沥青路面的研究方向 3.3 养护方面的探讨 • 白改黑方面的探讨 • 表面处置方面的探讨 • 预防性养护方面的探讨 • 快速修补方面的探讨

11. 四、乳化沥青 冷再生新技术

12. 本章主要内容 • 沥再生的提出 • 主要的路面再生技术 • 乳化沥青冷再生混合料的工作原理 • 乳化沥青冷再生技术特点和应用方向 • 近年来的国内主要应用案例

13. 4.1 旧沥青路面材料再生——背景 • 100%再生利用沥青旧料已是发达国家普遍现状，厂拌热再生是主角； • 可持续发展、资源再生利用国策化； • 公路建设中路产保存变主体； • 行业主管政策导向； • 资金投入的不可逆转变

14. 4.2 主要路面再生技术 • 厂拌 • 就地 • 热再生 • 冷再生（水泥、乳化沥青、 泡沫）

15. 冷再生的分类 • 按照胶结材料分为： • 水泥冷再生>>低成本，沥青再生料作为半刚性基层集料，常与半刚性基层旧料掺混使用 • 乳化沥青冷再生>>沥青再生料再造柔性层，裹覆、粘结、新旧胶结料渗透优 • 泡沫沥青冷再生>>成本低，裹覆、粘结较差 • 按照施工流程分为： • 现场冷再生>>一次性完成，质量可控性相对差，无机会进行基层修复 • 工厂冷再生>>原材料受控，拌和与成型工艺均受控，再生层施工前有充足的基层修复时间

16. 4.3乳化沥青冷再生混合料的工作原理 • 沥青乳化的原理 • 乳化剂 • 沥青的乳化

17. 沥青乳化的原理 乳化剂是由极性的亲水基团（如胺基）和非极性的亲油基团（如烷基）构成，在与沥青在胶体磨中高速混合过程中，乳化剂将迅速分散并聚集在沥青颗粒的表面，有效隔离水与沥青界面，同样达到降低表面能的目的。同时，亲水的极性基团，通常带有同性电荷，同性电荷的排斥作用，有效维持了乳液的稳定性。

18. O CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH C CH CH CH CH CH CH CH 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 NH NH 2 2 NH 乳化剂 • 在水相和液相同时可溶 • 带极性的头部是亲水基团（如胺基） • 不带极性的尾部是碳氢链的憎水基团（如亲油基团） 头部 尾部

19. 沥青的乳化 • 冷再生技术需要解决的首要问题是使胶结料在常温下具有工作性。 • 乳化沥青采用机械结合化学的方法形成水包油的乳液系统来实现这个目的。 • 沥青颗粒悬浮在水相介质中，整个乳液的流动性取决于水的流动性，胶结料的常温工作性借此实现。

20. 沥青的乳化设备简图

22. 乳化过程 RUPTURE/CAPTURE DEFORMATION

24. 影响乳化效果的因素 • 硬件: 胶体磨（功率、定转子高速运行稳定性、间隙和磨头设计）、管路、散热系统、压力系统、计量系统 • 乳化沥青配方设计（乳化剂、乳化剂用量、乳化剂激活、稳定剂） • 沥青的品种，化学匹配

25. 沥青 石料表面 乳化沥青的凝结（强度形成）过程

26. 集料的电荷

27. 乳化再生技术成套要素

28. 旧料分级/分析和试配 乳化再生混合料设计流程 乳化沥青配方 拌和试验 差 裹覆和工作性 侯选乳化沥青配方 确定预湿水 早期强度 水损坏问题 乳化配方选定 强度问题 配合比调整 密实度问题 成型 空隙率/稳定度 目标配比确定 性能验证 生产配比确定 设计完成

29. 江苏沪宁高速 • 1996年建成通车，交通量很快超过预期，原有4车道扩建为双向8车道。 • 为了降低工程造价，减少废弃料对环境的影响。沪宁高速公路改扩建项目先后在镇江支线和无锡段实施了乳化沥青冷再生的试验段和实体工程。 • 无锡段采用柔性路面结构：16cm二灰碎石再生层+20cm级配碎石+10cm乳化沥青冷再生+10cm普通沥青LSM-25+8cm普通沥青sup25+8cm改性沥青sup-20+4cm改性沥青SMA13。

30. 江西昌九高速公路 • 江西昌九高速公路是江西省第一条高速公路 • 原路路面结构：30cm未筛分碎石＋20cm二灰碎石＋6cm热拌沥青碎石＋4cm中粒式沥青砼。 • 2006-2007年，对该路进行了乳化沥青再生大修。大修结构为：原路基及碎石层+20cm修复的基层+12cm再生层+6cm普通AC20+6cm改性AC20+4cm改性AC13。

31. 4.6 旧沥青路面材料再生——现状和展望 • 厂拌再生在市政应用更多、更早，很可能是再生体系最早完善的系统 • 无论是厂拌还是现场，配套技术和管理体系均滞后，不利其规范发展 • 现场再生在公路体系或许前景更广阔，但改性沥青面层现场再生体系还需更成熟 • 厂拌再生料应用于面层结构是大势所趋，但利用率与性能的平衡点还需提高

32. 五、沥青混合料的温拌技术

33. 北京长安街 普通热拌施工 温拌施工 SMA双改性 路面施工

34. 讲座的主要内容 一、为什么要提出温拌技术 二、温拌技术的定义与分类 三、温拌技术的应用方向 四、温拌技术的应用方法

35. 一、为什么要提出温拌技术 • 沥青材料的特性 • 环境需求 • 节能需求 • 筑路工人的身心健康需求 • 基本的工作条件需求 • 道路施工质量需求 • 沥青混凝土路面长期使用的需求

36. 1.1 沥青材料的特性——感温性能 • 沥青的感温特性 • 沥青感温特性对道路工程的影响

37. 1.2 道路施工中环境的需求 • 施工中沥青对环境的影响 • 城市道路施工对环境的要求。

38. 1.2 道路施工中环境的需求

39. 1.2 道路施工中环境的需求——温度与沥青烟气

40. 1.2 道路施工中环境的需求——温度与有害物

41. 1.3 社会对节能的需求 • 沥青混合料拌合与温度 • 沥青混合料施工与温度 • 降温对节能减排的影响

42. 1.4 筑路工人健康需求 • 沥青挥发物对人体的危害 • 沥青中轻质油份的挥发与温度

43. 1.5 基本工作条件需求 • 基本工作条件的内容； • 施工人员对环境条件的耐受； • 施工设备对环境条件的耐受；

44. 1.6 道路施工的质量需求 • 施工温度与压实度； • 施工温度与平整度； • 施工温度与路表磨阻系数； • 施工温度与结构层防渗。

45. 1.7 长期使用需求 • 沥青的老化与路面耐久性； • 路面抗渗与耐久性； • 路面密实与耐久性； • 路面平整度与耐久性。

46. 二、温拌技术简介 2.1 基本定义 2.2 基本术语 2.3 温拌技术分类 2.4 技术要求

47. 二、温拌技术简介2.1 基本定义 a）与同类型热拌沥青混合料相比，加入温拌剂后可使沥青混合料的拌和温度及摊铺碾压温度降低30℃以上； b）加入温拌添加剂的沥青混合料，其技术性能应达到同类型热拌沥青混合料的技术指标； c）加入温拌添加剂后不得在施工过程中产生额外的有毒有害气体。

48. 二、温拌技术简介2.2 基本术语 温拌添加剂 通过物理或化学作用，能显著降低沥青混合料施工温度的添加材料。

49. 二、温拌技术简介2.2 基本术语 温拌沥青混合料 将温拌添加剂与道路石油沥青混 合均匀，形成既符合道路石油沥青技 术指标，又能显著降低沥青混合料施 工温度的产品。

50. 二、温拌技术简介2.2 基本术语 低温施工 与相同类型热拌沥青混合料相比，在基本不改变沥青混合料配合比和施工工艺的前提下，通过温拌添加剂、成品温拌沥青或者沥青发泡工艺作用等技术手段，能使沥青混合料的施工操作温度相应降低30℃，性能达到热拌沥青混合料的新型沥青混合料。