ra高模量抗车辙技术交流.ppt

RA抗车辙成套技术及高新材料改性沥青与铺面工程技术研发部唐国奇 博士/主任助理,专注于我国重交通道路车辙防治让沥青路面经得起高温“烤”验,现状,现代交通特点：重载、车流量大、行车渠道化,沥青路面早期损坏严重,现状,沥青路面剥落,沥青路面泛油,沥青路面坑槽,沥青路面裂缝,现状,2003年11月中国公路学会道路工程分会年会烟台会议 13个省区资料）,现状,近几年，在我国高速公路、高等级公路和城市主要干道中，车辙已成为沥青路面的主要病害，给行车安全带来极大威胁。,现状,在我国，由于普遍采用半刚性基层沥青路面的结构，基层以及路基的变形很小可以忽略不计，压实问题得到高度重视，基本上都是沥青混合料的流动失稳型车辙。主要研究对象.配比、材料两大关键点,车辙发生机理的分类,公路院ALF现场加速加载研究,车辙发生的外部因素：高温和重载,ALF研究的车辙预估模型：结构1：RD1=0.0049N0.712(T/T0)6.350(L/L0)1.32结构2：RD2=0.0053N0.691(T/T0)6.50(L/L0)1.11结构3：RD3=0.0057N0.663(T/T0)5.95(L/L0)0.65 式中：T0=45，L0=160 kN。车辙发展与轴载成几何级数的增长关系。,车辙发生的外部因素：高温和重载,车辙发生的外部因素：高温和重载,车辙发生的外部因素：高温和重载,车辙发生的外部因素：高温和重载,8800万辆,390多万公里,发生机理,温度环境的变化,中国平均温度提高了1.5度,全球平均温度提高了1.0度,车辙发生的外部因素：高温和重载,2010年，我国东北、华北、新疆、长江流域和华南、甚至东北等地区20多个省共有162个气象站日最高气温达到极端事件标准，34个站突破历史极值。最高温及高温持续时间的加重，极大的考验着沥青路面的“耐烤”性能。,绿树成荫,完全暴露,重载低速，时温等效。重载车辆在爬坡过程为先减速后匀速的过程，根据时温等效原则，行驶速度越慢，轮胎与路面接触时间越长，相当于减小了沥青的剪切强度，间接提升了路面瞬间接触温度，加剧了沥青混合料在高温下的流动，蠕变量渐渐积累产生永久变形。,车辙发生的外部因素：长上坡低速问题,长上坡问题：长上坡路段货运车速多数低于设计车速一半以下随着速度的降低，沥青层盈利应变值增大，在行车速度1040km/h之间，蠕变应变增大最为明显;长上坡的坡脚后一段到坡顶后一段车辙最严重,车辙发生的外部因素：长上坡低速问题,烈日炎炎似火烧，沥青路面半软焦。业主心内如汤煮，超载爬坡慢逍遥。,车辙发生的外部因素：高温、超载、长上坡,车辙发生的内部因素：中面层的问题,中面层的问题：现场调研,车辙发生的内部因素：中面层的问题,中面层的问题：现场调研下面层车辙变形平均为12.4%,上面层平均36.9%。中面层车辙变形较大，约占45-55%。,车辙发生的内部因素：中面层的问题,结构组合：推荐4cm（SBS）+6cm（抗车辙增强）+8cm（岩沥青低成本改性）层间问题：两个凡是级配问题：多级嵌挤油石比问题：过多或过少都是不利的,车辙发生的内部因素：路面结构设计和配合比设计,石料的问题愈加突出,车辙发生的内部因素：原材料品质,普通沥青：80%，低等级公路和下层；SBS改性沥青：90%;问题：指标虚高问题；剂量问题；质量管理问题。橡胶粉改性沥青：指标一般，油多；资源再利用，谁买单天然沥青改性：低成本。EVA/PE等改性：稳定问题；纤维改性：增加沥青用量问题；（高模量）抗车辙添加剂：性价比最高的方案；市场鱼龙混杂的问题。,车辙发生的内部因素：关键的结合料,抗车辙因子标准车辙实验苛刻条件的车辙实验（浸水，轮压、温度调整等）高模量足尺实验,车辙发生的内部因素：混合料抗车辙性能的评价,车辙发生的内部因素：混合料抗车辙性能的评价,级配和油石比的波动：压实度的问题：最关键问题，特别是养护项目离析的问题：层间结合的问题：投入产出效率最高的环节,车辙发生的内部因素：施工质量,交通运输部公路科学研究院是我国公路交通领域唯一交通直属科研机构。主要从事公路工程、桥梁工程、交通工程、智能交通、汽车运用、公路环保、交通物流等的科学研究与技术开发工作。拥有位居亚洲第一的公路交通试验场地。公路院从事了大量沥青路面结构和材料的设计、施工、性能测试评价的科研工作和标准制定工作，如决定沥青路面关键技术的公路工程沥青及沥青混合料试验规程、公路沥青路面施工技术规范、公路改性沥青路面施工技术规范等均由我院制定，改性沥青与SMA路面、高速公路沥青路面早期损坏现象及预防等我院沥青路面专家出版的专著影响了整个行业的技术理念和发展。,公路院及研发背景介绍,交通部公路科学研究院是我国公路交通领域唯一交通直属科研机构。交通部公路科学研究院从事了大量沥青路面结构和材料的设计、施工、性能测试评价的科研工作和标准制定工作，尤其对沥青及改性沥青路用性能评价、沥青混合料设计方法、沥青路面施工工艺与质量控制等的研究一直处于国内领先地位，相关成果为行业管理提供了主要技术依据，对引导行业技术进步和路面质量提升起到了关键作用。,公路院及研发背景介绍,交通部公路科学研究院是我国公路交通领域唯一交通直属科研机构。交通部公路科学研究院从事了大量沥青路面结构和材料的设计、施工、性能测试评价的科研工作和标准制定工作，尤其对沥青及改性沥青路用性能评价、沥青混合料设计方法、沥青路面施工工艺与质量控制等的研究一直处于国内领先地位，相关成果为行业管理提供了主要技术依据，对引导行业技术进步和路面质量提升起到了关键作用。近年，通过加强相关专业学科的交叉研究，特别是高分子材料与石油化工领域新技术与改性沥青路用性能技术需求的融合，交通部公路科学研究院在改性沥青技术方面取得了诸多新进展，基于成果研制的系列改性产品是这些成果的直接体现。在我国改性沥青应用已经规模化的新时期，这些高新技术和产品为我国道路改性沥青的蓬勃发展和技术突破提供了新的动力和源泉。2010年，公路院在公路研究中心下成立改性沥青与铺面工程技术研发部，从事各种新型改性沥青及特种路面的研究应用。,公路院及研发背景介绍,交通部西部交通建设科技项目岩沥青资源开发与路用性能研究(200531822305)国家自然科学基金项目天然沥青路用性能改性机理研究(50708043)重庆高温多雨地区沥青路面关键技术研究子课题长大坡段沥青路面关键技术研究基于足尺ALF加速加载的沥青路面车辙预估研究西部项目基于粘弹性的沥青混合料设计分析体系研究浙江省山区高速公路长上坡路段抗车辙沥青路面应用技术研究部省联合科技攻关项目高速公路长大纵坡路段抗车辙技术研究,研发技术基础,成套技术体系,RAROSIN ALLOY（树脂合金）所谓树脂合金，并非指真正含金属元素的高分子化合物。而是指不同种类的高聚物，通过物理或化学方法共混，以形成具有所需性能的高分子混合物新材料。在树脂合金中，不同高分子的特性可以得到优化组合，从而显著改进材料的性能，或赋予材料原不具有的性能。综合利用天然高分子化合物与合成高聚物两大品种改性剂，通过反应性共混工艺得到适用于沥青路面改性的高性能“树脂合金”RA（RESIN ALLOY）抗车辙剂。,RA概念,岩沥青天然高分子化合物。分子量大，抗老化；软化点高，抗高温；含氮量高，活性基团多，抗剥落性能好；增溶，相似相溶。热塑性树脂热态软塑，冷态硬固，非常适合沥青路面的热态施工、常温工况。其他助剂改善脆性，提高抗冲击强度和延伸率，调节抗老化性能等。反应性共混发挥各自性能优势、削弱不利性能RA抗车辙剂：用以沥青混合料改性，高温性能、熔融分散性能、抗水损坏性能、抗老化性能等全面提升,RA改性增强机理,比单独使用岩沥青提高抗车辙性能2倍以上，动稳定度达10000次/mm以上抗水损坏性能提高30以上，酸性石料浸水车辙试验动稳定度大于3000次/mm；抗老化性能也显著提高，技术成本则比国外低20以上。复合改性剂投入拌合设备使用，工艺简便，降低成本和能耗，利用岩沥青的高流动性，干法原位分散工艺使其分散性优于国外类似的产品（分散速度快：国外产品在15秒以上，RA为5秒；分散温度低：国外产品190，RA170）。价格大幅低于国外20%40%岩沥青复合聚合物的改性策略增加了与沥青的相容性,RA的分散性,微观 宏观,RA抗车辙剂,改性剂以微米级尺度分散在沥青胶浆中，起加筋、增韧和增强作用,RA沥青混合料,初步形成,深入研究,自主知识产权,成果认可,中试应用,中试推广,指标定制，产品系列化,2005年，交通部西部交通建设科技项目岩沥青资源开发与路用性能研究(200531822305),2006年，国家自然科学基金项目天然沥青路用性能改性机理研究(50708043),2007年，国家发明专利“岩抗车辙剂及其制备方法以及用途”（专利号200710120677.9）,2007年，生产工艺、试验路修筑,2008年，国家火炬计划、中国公路学会科学技术奖二等奖,2008年，施工工艺和成套应用技术,2009年，柔性抗车辙剂、高低温性能兼顾,2010年，全国推广一批重点工程项目，国家重点新产品，中国专利奖优秀奖。,全国示范应用,开发应用历程,全国推广应用,2011年，交通部推广项目，多省市业主选择,开发应用历程：系列化,专利证书号：ZL200710120677.9,自主知识产权,技术认可：专利,技术认可：荣誉,2010年，RA抗车辙剂被科学技术部纳入“国家重点新产品计划”。为2010年交通运输部推荐唯一入选的高新材料产品。2010年，中国专利发明奖优秀奖,2008年，岩沥青复合改性剂产品被纳入“国家火炬计划”。,技术认可：行业标准,交通运输行业标准沥青混合料改性添加剂第一部分：抗车辙剂,技术认可：用户评价报告,RA抗车辙剂材料,比国外同类材料,材料性能相当或更优拌合均匀性好、分散性更优无需增加干拌时间价格具有明显优势（低3040%）信誉度高，国外产品是代理商经销,国外同类技术已经应用了20多年，中国20世纪初相继引进法国的、德国抗车辙剂等技术。,与国外同类材料的对比,与SBS改性的对比,“干法“工艺,机械投入,掺量通常为沥青混合料质量的0.30.5%,“干法”通常是指使用普通沥青（基质沥青），在混合料拌和过程中通过单独仓口投放改性剂到拌和锅生产改性沥青混合料的工艺。,工艺简单，对现场要求低，质量稳定,应用工艺,应用工艺图示,RA抗车辙剂的分包和人工投放施工,风送机自动投入，实现与拌和楼控制系统联动。,自动投放工艺图示,出厂检验：RA本身指标、改性沥青指标、混合料指标三重检验，严格流程、确保频次。,现场使用管理：包装、运输、现场储存规范化；投放自动监控、每天总量检验。,现场技术服务：施工技术指南、技术培训和过程跟踪。,施工过程检测：第三方独立抽检。,生产：原料标准化、工艺参数量化、设备先进、管理先进。,质控体系,RA抗车辙技术及材料适用场合,替代传统的SBS改性技术重载高速公路高等级公路长上坡城市交叉口、公交车站等易发生车辙地段都非常适用；二级公路沥青改性时，性价比很好，同等指标下比SBS改性的方案节约造价约30%；,产业化开发及工程案例,三、产业化开发及工程案例,工程案例,工程案例,应用案列,宣大高速进京重载方向罩面,102国道唐山工业区重载段,应用案列,北京木燕路等交叉口车辙病害改造,广西平南金秀二级公路长上坡弯道,应用案列,京沈高速通州沥青厂使用RA,北京六环车辙改造使用RA抗车辙剂,上述应用案例均是工业区重载路段、高速公路重载交通路段、长上坡路段、交叉路口等车辙最严重的项目地段。,配套技术服务,结合项目设计文件的RA改性沥青混合料配合比设计和优化,委托第三方开展RA改性沥青混合料全套指标检测,RA抗车辙剂施工技术指南、施工培训和现场施工指导,业主,自动投放和剂量监控技术服务,提供优质路面,承诺,谢谢！欢迎交流指点！QQ:65641760唐国奇：13811166877,