应力吸收层用高黏高弹改性沥青性能研究及应用

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1、1第十五次全国石油沥青技术交流会，2016，合肥第十五次全国石油沥青技术交流会，2016，合肥应力吸收层用高黏高弹改性沥青性能研究及应用应力吸收层用高黏高弹改性沥青性能研究及应用北京市政路桥建材集团有限公司交通运输部行业研发中心北京市市政路桥绿色建材工程技术研究中心北京市政路桥建材集团有限公司交通运输部行业研发中心北京市市政路桥绿色建材工程技术研究中心杨炎生2016年5月杨炎生2016年5月2汇报内容汇报内容一、研究背景一、研究背景二、高黏高弹改性沥青性能研究二、高黏高弹改性沥青性能研究三、高黏高弹改性沥青混合料路用性能研究三、高黏高弹改性沥青混合料路用性能研究四、工程应用四、工程应用五、结语

2、五、结语3一、研究背景一、研究背景4 水泥路面强度高、造价低水泥路面强度高、造价低 上世纪上世纪90年代发展迅速年代发展迅速 经过多年使用，接近寿命末期经过多年使用，接近寿命末期 舒适性差，噪音大，维修养护困难舒适性差，噪音大，维修养护困难 水泥路面现状水泥路面现状一、研究背景一、研究背景5 水泥加铺改造既是热点又是难点水泥加铺改造既是热点又是难点 常用措施：常用措施： 加铺水泥面层加铺水泥面层 直接加铺沥青面层（白+黑）直接加铺沥青面层（白+黑） 破碎水泥板后加铺沥青面层（白改黑）破碎水泥板后加铺沥青面层（白改黑） 水泥路面现状水泥路面现状一、研究背景一、研究背景6 长安街西延（南礼士路五棵

3、松桥）路面沥青面层反射裂 缝严重，面层下混凝土板缝破损严重，行车颠簸感明显， 舒适性较差。长安街西延（南礼士路五棵松桥）路面沥青面层反射裂 缝严重，面层下混凝土板缝破损严重，行车颠簸感明显， 舒适性较差。 长安街西延工程特点长安街西延工程特点一、研究背景一、研究背景7 长安街西延（南礼士路五棵松桥）路面沥青面层反射裂缝严重，面层下混凝土板缝破损严重，行车颠簸感明显，舒适性较差。长安街西延（南礼士路五棵松桥）路面沥青面层反射裂缝严重，面层下混凝土板缝破损严重，行车颠簸感明显，舒适性较差。 长安街西延道路主路路面结构为地铁线路的水泥混凝土高强防爆层，不能破碎和挖除。长安街西延道路主路路面结构为地铁

4、线路的水泥混凝土高强防爆层，不能破碎和挖除。 长安街西延工程特点长安街西延工程特点只能采用“白+黑”的处治方案！只能采用“白+黑”的处治方案！一、研究背景一、研究背景8 “白+黑”核心问题“白+黑”核心问题 长安街西延工程特点长安街西延工程特点一、研究背景一、研究背景 防治反射裂缝防治反射裂缝 沥青层与水泥层黏结沥青层与水泥层黏结 路表水的下渗路表水的下渗9反射裂缝产生的产生和发展反射裂缝产生的产生和发展 由于环境温度变化，混凝土板出现胀缩变形， 导致接缝/裂缝处的沥青罩面层产生应力集中。由于环境温度变化，混凝土板出现胀缩变形， 导致接缝/裂缝处的沥青罩面层产生应力集中。 如果道路所处地区气候

5、条件比较严峻，则很快 会在沥青罩面层底部出现裂缝水平运动。如果道路所处地区气候条件比较严峻，则很快 会在沥青罩面层底部出现裂缝水平运动。反射裂缝的产生和防治方法反射裂缝的产生和防治方法一、研究背景一、研究背景温度变化竖向运动 温度变化竖向运动 混凝土板厚度方向上的温度差使混凝土板翘曲， 接缝/裂缝处的沥青罩面层在竖向变形差的剪切 作用下，会在底部出现裂缝竖向运动。 混凝土板厚度方向上的温度差使混凝土板翘曲， 接缝/裂缝处的沥青罩面层在竖向变形差的剪切 作用下，会在底部出现裂缝竖向运动。 温度变化水平运动 温度变化水平运动 一、研究背景一、研究背景10 交通荷载作用竖向运动 交通荷载作用竖向运动

6、 交通荷载作用在接缝/裂缝位置附近时，除了应力集中外，缝两边的混凝土板对加铺层产生剪切作用，其直接结果是引发反射裂缝和加速裂缝的扩展。交通荷载作用在接缝/裂缝位置附近时，除了应力集中外，缝两边的混凝土板对加铺层产生剪切作用，其直接结果是引发反射裂缝和加速裂缝的扩展。一、研究背景一、研究背景反射裂缝的产生和防治方法反射裂缝的产生和防治方法反射裂缝产生的产生和发展反射裂缝产生的产生和发展11防治方法防治方法 反射裂缝的产生和防治方法反射裂缝的产生和防治方法一、研究背景一、研究背景 土工织物/格栅无法抵御荷载的剪切作用，效果差、施工难度大土工织物/格栅无法抵御荷载的剪切作用，效果差、施工难度大 应力

7、吸收层消散应力、防止反射裂缝层间黏结性能好防止路表水下渗应力吸收层消散应力、防止反射裂缝层间黏结性能好防止路表水下渗 加厚沥青层标高受限、不经济加厚沥青层标高受限、不经济12应力吸收层柔韧性改 变了应力传递方向应力吸收层柔韧性改 变了应力传递方向在较大面积上产生应力在较大面积上产生应力在裂缝/接缝处 集中的应力在裂缝/接缝处 集中的应力接缝接缝设置应力吸收层罩面设置应力吸收层罩面接缝接缝传统罩面传统罩面 为何选择应力吸收层？为何选择应力吸收层？ 防止反射裂缝防止反射裂缝一、研究背景一、研究背景沥青罩面 应力吸收层 水泥路面沥青罩面 应力吸收层 水泥路面13水 (水损害) 止于此水 (水损害)

8、止于此不渗透的应力吸收层不渗透的应力吸收层罩面层裂缝偏移原水泥 板裂缝位置！罩面层裂缝偏移原水泥 板裂缝位置！应力吸收层有助于填封裂缝应力吸收层有助于填封裂缝 为何选择应力吸收层？为何选择应力吸收层？ 防止水损害防止水损害一、研究背景一、研究背景14由大量的细集料、矿料和特殊的高含量、高黏弹性的聚 合物改性沥青组成。其中，改性沥青用量一般在8.0%10.0%，所占比重较大，起着黏结、润滑、密封作用。由大量的细集料、矿料和特殊的高含量、高黏弹性的聚 合物改性沥青组成。其中，改性沥青用量一般在8.0%10.0%，所占比重较大，起着黏结、润滑、密封作用。应力吸收层沥青混合料组成：应力吸收层沥青混合料

9、组成：改性沥青的好坏直接影响着应力吸收层改性沥青混合料性能的优劣，也是能否实现混合料优良路用性能的保障。改性沥青的好坏直接影响着应力吸收层改性沥青混合料性能的优劣，也是能否实现混合料优良路用性能的保障。性 能 特 点黏 弹 性 好抗 塑 性 变 形 能 力 强抗 疲 劳 性 能 良性 能 特 点黏 弹 性 好抗 塑 性 变 形 能 力 强抗 疲 劳 性 能 良 好好一、研究背景一、研究背景一、研究背景一、研究背景15二、高黏高弹改性沥青性能研究二、高黏高弹改性沥青性能研究16高黏高弹改性沥青制备高黏高弹改性沥青制备外加剂外加剂高黏高弹改性沥青高黏高弹改性沥青加工工艺加工工艺 聚合物聚合物基质沥

10、青基质沥青二、高黏高弹改性沥青性能研究二、高黏高弹改性沥青性能研究关 键 技 术关 键 技 术原材 料 （基 质沥 青、 改性 剂、 外加 剂） 选择原材 料之 间的 配伍 性改性 工艺改性 剂分 散形 态原材 料 （基 质沥 青、 改性 剂、 外加 剂） 选择原材 料之 间的 配伍 性改性 工艺改性 剂分 散形 态17常规性能指标高黏特性、高弹特性、低温性能常规性能指标高黏特性、高弹特性、低温性能动态剪切流变特性高温性能、低温性能、疲劳性能动态剪切流变特性高温性能、低温性能、疲劳性能 研究重点研究重点二、高黏高弹改性沥青性能研究二、高黏高弹改性沥青性能研究18高黏特性高黏特性评价指标：动力黏

11、度评价指标：动力黏度高黏高弹改性沥青70动力 黏度，远大于常规的SBS改性沥青，80的动力黏度出现 了同样的规律。高黏高弹改性沥青70动力 黏度，远大于常规的SBS改性沥青，80的动力黏度出现 了同样的规律。这说明其抗高温变形能力要 远大于常规的SBS改性沥青。这说明其抗高温变形能力要 远大于常规的SBS改性沥青。 常规性能指标常规性能指标二、高黏高弹改性沥青性能研究二、高黏高弹改性沥青性能研究19高弹特性高弹特性评价指标：弹性恢复评价指标：弹性恢复3min变形恢复率变形恢复率(突出其快速恢复能力突出其快速恢复能力)1h 变形恢复率变形恢复率 常规性能指标常规性能指标二、高黏高弹改性沥青性能研

12、究二、高黏高弹改性沥青性能研究20 老化前后，两种沥青老化前后，两种沥青1h弹性恢复率差别不大；弹性恢复率差别不大； 老化前后，高黏高弹改性沥青老化前后，高黏高弹改性沥青 3min的弹性恢复均远大于常规的的弹性恢复均远大于常规的SBS改性沥青，快速恢复能力强，对于防止或延缓反射裂缝的产生是非常有利的。改性沥青，快速恢复能力强，对于防止或延缓反射裂缝的产生是非常有利的。高弹特性高弹特性 常规性能指标常规性能指标二、高黏高弹改性沥青性能研究二、高黏高弹改性沥青性能研究21低温性能低温性能评价指标：评价指标：5延度延度高黏高弹改性沥青高黏高弹改性沥青5延度明显大于常规延度明显大于常规SBS改性沥青；

13、改性沥青；高黏高弹改性沥青老化后的高黏高弹改性沥青老化后的5延度基本没有损失。延度基本没有损失。 常规性能指标常规性能指标二、高黏高弹改性沥青性能研究二、高黏高弹改性沥青性能研究22DSRDSR 动态剪切流变特性动态剪切流变特性二、高黏高弹改性沥青性能研究二、高黏高弹改性沥青性能研究PAVBBRPAVBBR23高温性能高温性能评价方法：震荡试验评价方法：震荡试验评价指标：车辙因子评价指标：车辙因子 动态剪切流变特性动态剪切流变特性高黏高弹647076828894100原样4.8533.1342.2091.7251.6021.2630.911老化6.1044.0522.7312.3041.380

14、1.0020.709SBS64707682原样3.0541.8211.6931.252老化4.4513.0942.3811.771二、高黏高弹改性沥青性能研究二、高黏高弹改性沥青性能研究24高低温性能高低温性能 评价方法：评价方法：BBR试验试验 胶结料动态剪切流变特性胶结料动态剪切流变特性高黏高弹改性沥青高黏高弹改性沥青PG82-34普通普通SBS改性沥青改性沥青PG76-22。温度/高黏高弹改性沥青SBS改性沥青S/MPam值S/MPam值-12-2280.345-18910.3803150.272-242080.314-304180.241-二、高黏高弹改性沥青性能研究二、高黏高弹改性沥

15、青性能研究25高温性能高温性能 评价方法：多重应力蠕变试验评价方法：多重应力蠕变试验 评价指标：不可回复柔量评价指标：不可回复柔量Jnr 胶结料动态剪切流变特性胶结料动态剪切流变特性两个应力水平下，高黏高弹改性沥青的回复性能好于两个应力水平下，高黏高弹改性沥青的回复性能好于SBS改性沥青，且高黏高弹沥青老化前后回复性能损伤较小。改性沥青，且高黏高弹沥青老化前后回复性能损伤较小。二、高黏高弹改性沥青性能研究二、高黏高弹改性沥青性能研究蠕变应力：0.1kPa蠕变应力：3.2kPa蠕变应力：0.1kPa蠕变应力：3.2kPa26高、低温性能高、低温性能 评价方法：多重应力蠕变试验评价方法：多重应力蠕

16、变试验 评价指标：蠕变回复率评价指标：蠕变回复率R 胶结料动态剪切流变特性胶结料动态剪切流变特性两个应力水平下，高黏高弹改性沥青的回复性能好于两个应力水平下，高黏高弹改性沥青的回复性能好于SBS改性沥青，且高黏高弹沥青老化前后回复性能损伤较小。改性沥青，且高黏高弹沥青老化前后回复性能损伤较小。5660646872767580859095100R0.1kPa/%温度/高粘高弹改性沥青 老化前高粘高弹改性沥青 老化后SBS改性沥青 老化前SBS改性沥青 老化后5660646872767580859095100R3.2kPa/%温度/高粘高弹改性沥青 老化前高粘高弹改性沥青 老化后SBS改性沥青 老化前SBS改性沥青 老化后二、高黏高弹改性沥青性能研究二、高