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排水沥青路面结构、材料性能研究与工程应用(交通运输部公路科学研究院 博士 曹东伟)


交通运输部公路科学研究院公路工程研究中心 排水沥青路面技术研发部
2.2 沥青混合料组成:排水效率
0.7 0.6
渗水系数(cm/s)
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0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0 5 10 15 空隙率(%) 20 25 30
开发高联通空隙率的PA技 术
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二、排水沥青路面关键技术
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2.3 排水路面专用沥青材料研究
材料技术性能达到同类产品的国际先进水平,但比 同类进口产品成本大幅降低30%。
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二、排水沥青路面关键技术
排水沥青混合料生产
混合料生产:
类型 排水性沥 青混合料
SBS改性沥 青加热温度 160~170
重交基质沥 青加热温度 140~150
矿料温度 185~200
混合料出料温度(室 混合料出料温度 (室外温度≥20℃) 外温度<20℃) 170~180 180~185
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导致交通事故
社会公众对交通出行的安全期望和诉求越来越高
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一、背景与简介
排水沥青路面是世界公认的高安全性、舒适性、环保的功能路面
高安全
排水沥青 路面
•抑制溅水起雾 •增加路面/轮胎间 的附着力 •防止水漂 •减轻眩光
环保
降低噪音
舒适
减轻疲劳
2.2 沥青混合料组成:排水效率
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计算机辅助设计
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最佳油石比设计思想关键点: 析漏损失率和飞散损失率之间的矛盾
少 沥青用量 多
沥青膜薄 差 好
最佳 抵抗脱粒和松散的能力 渗透性
沥青流淌 好 差
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二、排水沥青路面关键技术
排水沥青路面结构设计
劈裂强 度 (MPa) 0.7 1.1 1.0 0.55 0.25 中湿 干燥
结构 层次 上面层 中面层 下面 层 基层 底基 层 路基
材料类型 PAC 10/13/16 AC-20C AC-20C 水泥稳定碎 石 二灰土 土
厚度 (cm) 4 6 6/8 38 20
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2.4 排水路面结构设计
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2.2 排水沥青混合料设计研究
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2.2 沥青混合料组成:排水效率
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y 0.3373 0.0080 P.2.36 ( R 2 0.9333) y 0.3521 0.0083P2.36 0.0015 P ( R 2 0.9637) y 0.3755 0.0083P2.36 0.0038 P0.0075 0.0015 P ( R 2 0.9783) y 0.3454 0.0004 P9.5 0.0085 P2.36 0.0034 P0.0075 0.0016 P ( R 2 0.9892)
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沥青性能与排水路面性能的关系
沥青粘度与排水性沥青混合料性能的关系 沥青技术指标 排水性沥青混合料技术指标
动力粘度 (Pa.s) 249.4 600.4 21915.3 174978.7
软化点(℃) 47.6 52.3 88.6 92.5
•江西永武高速交通部科技示范路排水降噪路面专项 •西部项目《多孔沥青路面养护技术研究》
•《盐通高速排水性沥青路面8年跟踪观测研究》 •西安机场、盐通高速、宁杭高速、上海浦东排水路面示范实施
•江苏省交通科技项目《排水沥青路面应用技术研究》 •交通运输部西部项目《山区公路沥青面层排水技术研究》
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2015年全国公路养护新材料应用技术大会
排水沥青路面结构、材料性能 研究与工程应用
曹东伟 研究员
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2015年11月
主要内容
一、排水沥青路面技术介绍 二、排水沥青路面建设关键技术
四、推广应用与技术交流
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二、排水沥青路面关键技术
1 排水沥青路面功能、结构设计和排水系统 2 适合高温重载的排水沥青路面专用沥青材料 3 高联通孔隙特征的排水沥青混合料设计技术 4 排水沥青路面施工方法 5 排水沥青路面专用试验检测与施工指标评价系统
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二、排水沥青路面关键技术
2.3排水路面专用沥青材料研究
对多孔结构来说由集料嵌挤而形成的强度会大大减弱, 为弥补由此带来的强度损失,增加结合料的粘结强度就 成了必然的选择。
点接触
高性能沥青粘结材料
厚沥青膜
高粘结力 抗剥落
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沥青品质的影响
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2.1 水漂与路面水膜
水漂指汽车 在有水膜的 路面上行驶 时,因轮胎 与地面之间 不能完全排 除水膜而出 现的汽车在 水膜上的漂 滑现象。
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2.1 水漂与路面水膜
两类水漂 动力水漂与水 膜厚度、路面 构造、轮胎花 纹、轮胎气压 、车速等因素 有关.
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一、背景与简介
透 水 下面层(不透水)
表 面 层
不 透 水 下面层(不透水)
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一、背景与简介
国际先进国家走过的技术路线,至今仍在大力推广。
日本 100% 美国 1万公里
1987年的试验观测表明减少雨天事故80%、与晴 天相当,称之为“超级路面”;1996年要求在所 有新建和罩面高速强制应用,2005年时高速公路 排水路面表层已达6500km,占比达80%以上。 OGFC在全国都有广泛应用;从1998 年,乔治亚州 在所有州际公路铺装中使用排水沥青路面。 德国在1970年开始使用排水沥青路面。 荷兰、比利时、丹麦在1990年开始修建排水沥青路 面,近年开始双层排水降噪沥青路面。目前,90% 以上荷兰高速公路采用排水沥青路面。 意大利在上世纪80年代开始使用排水降噪路面,到 目前大概有30%公路铺筑了这种表面层。
接触面积减小
高品质防水粘结层
增加层间粘结
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二、排水沥青路面关键技术
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二、排水沥青路面关键技术
• 设计、开发量化粘结能力的实验方法; • 乳化沥青,改性沥青,橡胶沥青封层,应力吸收层等; • 施工技术。
前期研究成果
《山区公路沥青面层排水技术的研究》
形成了我国排水沥青路面设计、施工、材料标准等系统成果,并成功铺筑 3km试验路,获中国公路学会科技进步二等奖。
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2.1 安全功能--水漂与路面水膜
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A B
轮胎前进方向
C
水膜 路面
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2.1 水漂与路面水膜
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排水沥青路面横向排水
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y W
l
H1
h1
h h2 图 6.1.2-1 渗流模型 H2
x
d dH W 0 h dx dx K
一、背景与简介
新建公路:51.6万公里 新建高速:3.4万公里 维修改建总里程:160万公里
我国公路建设与改造规模庞大
让老百姓走得了、 走得好、走得安全、 走的舒心,是我们交 通运输部门的责任。
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一、背景与简介
降雨
路面覆盖水膜
路面抗滑性能降低 水雾阻碍行车视线
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二、排水沥青路面关键技术
排水沥青路面施工工艺(工法)
对排水路面的工艺原理、施工工艺流程及操作要点、材料与装备、质量控制方法 、安全与环保措施等编写的《大孔隙排水降噪沥青路面工法》,特别是排水沥青 路面专用均匀碾压技术等。
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二、排水沥青路面关键技术
排水沥青路面摊铺和碾压
排水路面施工:均匀化摊铺与均匀化碾压技术方案与过程控制
防水粘结层洒布
检查项目 到场温度 摊铺温度 初压温度 复压温度 终压温度 频率 每车1次 每50m1次 每50m1次 每100m1次 每100m1次
沥青性能与排水路面性能的关系
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