R型预防性再生封层技术讲解93页（PPT）_ppt

1、“预防性”再生封层技术 随着我国公路网的不断完善，通车里程数在不断攀升，公路养护已成为继公路建设热潮之后，必须正视的一个问题。而在公路养护工作中， “预防性养护”已成近几年讨论的热点，想必大家对“路况和使用寿命曲线”，即PCI曲线不会陌生。从这张图上可以清晰地看到，在不同的时间，针对于不同的路况，采用恰当的养护方法，可有效地恢复路况指标，延长路面使用寿命。而与之相反，如果不及时对路面采取恰当的养护措施，随着时间的推移，路况指标呈急剧下降的趋势。当路况衰退到一定程度时，就不得不投入大量的资金，进行大修或重建。从PCI指标图中，还不难看出，在路面投入使用的早期，由于PCI的衰减幅度不大，因此在这个

2、时候及时采取正确的养护方法，可投入较少的资金，轻松地恢复路况指标，起到以小博大的效果。预防性养护的概念公路服务年限 (年) 重建的分隔点原始路面优良中差很差预防性养护的概念路面管理系统的数据节点优良中差很差公路的服务年限（年）延长的路面寿命延长的路面寿命预防性养护是一种养护的理念，其基本出发点是通过早期养护，延缓路面病害的发展过程，从而推迟大修或重建的时间，延长路面的使用寿命，最终获得更高的费效比。美国科研机构的研究表明，在整个路面寿命周期内进行3-4次的预防性养护可以延长使用寿命10-15年，节约养护费用45%-50%。也就是说，早期投入1元钱进行行预防性养护，可节省今后大修费用6-8元。我

3、国交通部“十一五”公路养护管理事业发展纲要中第十二条也明确规定：“全面推行预防性养护。牢固树立全寿命周期养护成本理念。以现有高速公路、普通干线和重要旅游公路为重点，围绕路况检测调查、分析评价、养护决策和工程实施四个关键环节，抓紧研究制订预防性养护相关制度措施。积极推广应用预防性养护新设备、新技术和新工艺”。预防性养护的概念路况与使用寿命曲线适当的时间对应实际路况采用正确的养护方法和产品路面养护的关键Pavement Preservation预防性养护的方法有很多种，如灌缝、雾封层、微表处和碎石封层等等。也许有很多人会问，到底哪一种养护方法最好?没有最好的养护方法，只有最适当的。 “再生封层技术

4、”，沥青路面“预防性” 养护的一种最佳栓释。预防性养护技术 养护方法路况良好 (PCI=80)路况一般 (PCI=60)路况较差(PCI=40)封缝1 - 30 - 20灌缝1 - 50 - 30 雾封层1 - 30 - 10 再生封层3 - 51 - 30 碎石封层4 - 103 - 50 - 3 微表处4 83 - 51 - 4 薄层罩面4 - 103 - 72 - 4典型的路面寿命延长时间（年）沥青路面的预防性养护就从再生封层开始吧！ 正在吸收纳什维尔(美国田纳西州首府) 正在喷洒粉色消失表明被路面吸收2006年8月18日施工3天后的实景照片加拿大萨斯喀彻温公路2006年8月15日现场施

5、工照片FP2-再生封层研究 实验地点：美国亚利桑那州温斯洛市，95号高速公路40英里处，位于I-40以北 施工材料：xx再生剂 施工时间：2001年10月1日 拍照时间：2006年10月195年的应用见证！xx再生剂未处理通常，再生剂应为“阳离子工程乳液”，其中富含饱和烃和芳香烃（轻馏分）。也有可能经过沥青和聚合物进行改性。“预防性”再生封层的主要功能是软化沥青路面的脆硬部分，渗透并融于原沥青路面， 通过改善原路面沥青混合料的基本性能，延长路面的使用寿命。“预防性”再生封层技术的关键就是让原老化路面最大程度地吸收再生剂。什么是“预防性”再生封层技术？说到再生封层技术，可能大家并不陌生，甚至有人

6、曾经试用过所谓的“老化沥青再生剂”。目前，市场上主要有两大类再生剂：一类是大家较为熟悉的“煤焦油基材料”；另一类，则是我今天要介绍的石油精炼材料。近几年，“老化沥青再生”的概念在业内得到了热炒，“煤焦油基材料”也得到了一定程度的推广。煤焦油基材料最突出的特点就是具有很好的视觉效果，施工后，路面黝黑。但缺点也很突出，如施工后不久路面出现网裂、反光及脱落等问题；另外，由于煤焦油是一种强致癌物，存在着一定的环保隐患。因此，经过几年的推广，“老化沥青再生”的概念在业内没有得到广泛地认可，更多的是负面的评价，被普遍认为是概念的炒作。目前，国内再生封层技术发展的现状煤焦油基封层材料的施工效果图原路面封层效

7、果不久出现龟裂煤焦油基封层材料施工效果图事实上，煤焦油基材料在北美确实有非常大的市场，但并没有作为公路预防性养护方法而被广泛应用，而是被大量应用于停车场及社区道路的美化，作为装饰性封层在被使用。但近些年，由于环保问题受到了公众的广泛关注，煤焦油基封层材料在北美的应用受到了越来越多的限制。事 实 而作为业内唯一一种不含沥青质的纯沥青再生剂，xx再生剂进入中国市场较晚，因此容易被混淆或误解为煤焦油基材料的同类产品。而事实上，xx再生剂在北美已有超过50年成功应用的辉煌历史，在美国和加拿大很多州、省交通厅的养护产品目录中都可找到它的身影。那么xx再生剂到底是一种什么样的产品？在揭开她神秘的面纱之前，

8、先让我们来回顾一下沥青的基本组成。事 实 沥青混凝土拌和料砂石料9496%沥青46%稳定成分：沥青质活性成分: 饱和烃初级酸次级酸极性化合物（胶质）（国内四组分法：沥青质、饱和分、芳香分和胶质）沥青的成分(北美采用五组分法)沥青的老化原因“短期老化” - 沥青在短暂的热拌和过程中，受空气氧化和部分活性成分挥发的作用，会发生大量的化学降解，沥青各组分的平衡被打破。通常，经过拌和的沥青针入度仅为原始值的60%-75%。 从这个数据不难看出，“短期老化”虽然持续的时间很短，但对沥青性能的破坏力还是很强的，进而影响到新建沥青路面的整体性能。“早期老化” - 压实后的新建沥青路面，仍然具有一定的渗透性，

9、需要依赖通车后的反复辗压，路面才会逐渐密实。而在通车前后的这段时间，大量空气和水渗透到新建沥青路面，也会加速新建路面的老化。“长期老化” - 沥青路面通车后，受到环境温度、太阳辐射、空气氧化、水侵蚀、交通磨损等外界因素的影响，沥青将进一步老化，即进入“长期老化”周期，具体表现为路面发白、变脆、面层骨料脱落等，进而引发裂缝、坑槽和透水等路面病害。这种长期老化过程将会持续减弱沥青路面的使用性能。沥青“活性成分”的缺失导致与沥青“稳定成分”的失衡，引起沥青老化甚至失效对症下药对症下药“预防性”再生封层技术就是本着沥青路面缺什么、补什么的原则而引伸出的一种实用的预防性养护技术，可有效地补充路表沥青因氧

10、化而损失的沥青活性成分，恢复沥青各组分间的平衡，进而提高原沥青路面的整体性能，有效延长路面的使用寿命3-5年。 原始沥青 老化沥青再生封层后的沥青沥青成分变化示意图饱和烃初级酸胶质（极性化合物）沥青质次级酸西安（西太路）沥青四组分及三大指标检测结果再生剂的秘密 表面上看来，再生封层技术的工作原理并不复杂，但如何恰到好处地补充老化沥青路面缺失的活性成分，并非易事。再生剂与沥青同为石油提炼产品，应具有超强的吸附和渗透能力。特殊的原油产地和配方决定了再生剂特殊的分子结构，使其具有更强的溶解或吸附能力，以及很好的“稀释能力”，从而使其以“工程乳液”的形态，具备“润湿”原沥青路面的能力。如何评价再生剂的

11、还原能力？在北美，通过检测老化沥青黏度降低的程度来评价再生剂的还原能力。 通过取芯，获取少量的沥青拌和料，然后从中抽提、分离沥青并进行沥青黏度的测量，比较再生前后老化沥青的黏度，可以简单、直观地评价再生剂的还原性能。 通常，只使用芯样顶部12.5毫米的切片来进行检测。美国的检测方法美国加州交通厅设计了两种检测方法： 加州348号检测方法 使用滑板式微型黏度仪测量沥青材料的黏度 加州365号检测方法 从沥青芯样切片和松散的沥青拌和料小样中测量沥青的微量还原滑板式微型黏度仪 加州348和365测试方法的典型检测结果取芯位置微黏度, 25C, MP 0.05 Sec-1 0.001 Sec-1相当的

12、针入度R1 (无再生处理)53.075014R1 (再生封层)15.542.225(80% )R2 (无再生处理)50.065514R2 (再生封层)7.620.841(193% ) 不同时期的取芯针入度对比 厚度 3个月 18个月 36个月顶层12.5 mm再生封层 82 (257% ) 48 (153% ) 40 (150% )顶层12.5 mm无再生处理 23 19 16 CITY OF COTTONWOOD HEIGHTS UTAH ( SLC AREA)取芯位置微黏度, 25C, MP相当的针入度0.05 Sec-10.001 Sec-1夏山大道Before(再生前)After（再生

13、后）41.752.7163.333.031653(231% )丹弗大道Before（再生前）After（再生后）28.537.2839.268.211936(90% )以上是美国犹他州卡顿高地市的再生封层施工的检测报告。施工是在2008年9月进行，当年12月份进行取芯实验。取芯切片的厚度为顶层10毫米。 CHINA LAKE, RIDGECREST, CA NAVAL WEAPON CENTERCITY OF HUNTINGTON BEACH, CAHILLSBOROUGH COUNTY, FL (TAMPA, ST. PETE) ST. LOUIS, MISSOURI CITIES我国的检测

14、方法以上简单介绍了美国对再生剂的评价方法及部分检测报告，接下来向大家介绍一下目前国内再生剂的检测方法。一类是实验室模拟沥青老化，然后添加再生剂来激活老化沥青，并检测老化前后的沥青指标；另一类则与美国加州现行的检测方法非常相似，通过现场取芯，对沥青进行抽提、分离，然后进行检测和数据对比。由于实验室模拟沥青老化，是采用烘箱加热、加压的方式进行，因此与路面实际老化的过程存在着一定的差异；另外，再生剂的添加量是人为设定的，最佳的添加量很难精准确定；而检测时间通常是在添加完再生剂后马上进行，这样是否科学有待商榷。总之，模拟老化、再生的过程，存在着很多不确定因素，不能很好地反映真实情况。而现场取芯的实验方

15、法更能真实地反映再生剂的还原效果。下面以上海A2高速检测为例，介绍一下现场取芯实验的检测过程及数据对比。国内再生封层检测实例一2008年5月 22日，上海沪洋高速公路建设发展有限公司邀请多家施工单位，在A2沪芦高速公路上，分别采用xx再生剂及多种煤焦油基封层材料进行了对比实验，以期科学地评价老化沥青再生剂的性能。2009年5月8日，即施工一年之后，同济大学交通运输工程学院的有关部门对其中三个段路段进行了钻芯取样，其中包括一种煤焦油基材料、xx再生剂及未进行任何封层养护的路段(以下简称原样)。对所取芯样切割表面10毫米并取得相应混合料，然后进行沥青回收和对比试验，内容包括：沥青离心抽提、蒸馏分离

16、；分离出的沥青性能测试，主要包括针入度、软化点、延度、动态剪切流变性能（DSR）高温性能测试 和弯曲梁流变仪(BBR)低温性能测试。通过三种路面回收混合料沥青的性能测试分析结果，评价再生剂对老化沥青的还原效果。沥青三大指标检测结果及评价回收沥青针入度软化点延度原样23.578.07.5煤焦油基封层材料26.0(10% )75.510.5(40% )xx再生剂30.5(30% )77.018.0(140% )从针入度看，加入xx再生剂及煤焦油基封层材料后，沥青针入度均增大，表明沥青得到再生，但加xx再生剂的针入度增加最大，优于煤焦油基封层材料。 从延度看，加入xx再生剂及煤焦油基封层材料后，沥青

17、延度均增大，表明沥青得到再生，但加xx再生剂的延度增加最大，明显优于煤焦油基封层材料。 从软化点看，虽然加xx再生剂的沥青针入度较大，沥青较软，但高温性能反而好。而加煤焦油基封层材料的沥青在针入度增加的同时，软化点却随之降低，高温性能有所下降。参照交通部公路工程沥青与沥青混合料试验规程（JTJ052-2000）进行检测。DSR检测结果及评价美国公路战略研究计划（SHRP）采用动态剪切流变试验（DSR）评价沥青的高温性能。回收沥青温度复数模量G* Pa相位角 G*/sin kPa原样64891569.359.5170515471.345.4576321273.603.3582135075.231

18、.95煤焦油基封层材料64738162.958.2970407963.694.5476228564.962.5282133666.621.46xx再生剂64824661.929.3570462962.305.2376271263.083.0482164964.091.83DSR检测结果及评价从DSR试验结果来看，xx再生剂的车辙因子(G*/sin)大于煤焦油基封层材料的车辙因子，与软化点结果一致，表明xx再生剂还原过的沥青针入度较大，沥青较软，但高温性能反而好。这是因为“石油基” 的xx再生剂富含 “石油沥青”中的“芳香分”所致，而“煤焦油基”封层材料中虽富含有“芳烃” ，但与石油沥青中的芳香

19、分在性质上还是有明显的差异。BBR检测结果及评价SHRP规范PG分级采用弯曲梁流变试验(BBR)来评价沥青的低温特性。规定是采用经过旋转薄膜烘箱和压力老化烘箱分别对沥青结合料老化，然后进行试验。试验温度定为比实际路面温度提高10。由于本次测试材料已是实际老化后的回收沥青，故未再经过模拟老化。三种回收沥青测试结果如下表所示。回收沥青劲度模量S，mPa斜率m原样1760.347煤焦油基封层材料1500.351xx再生剂98.20.372 劲度模量S从小到大依次为xx再生剂、煤焦油基封层材料及原样回收沥青；即从劲度模量S结果来看，加xx再生剂的沥青有最好的低温性能； 斜率m从大到小依次为xx再生剂、

20、煤焦油基封层材料及原样回收沥青；即从斜率m结果来看，加xx再生剂的沥青有最好的低温性能。 BBR的低温性能评价明确表明：相对于未加处理的路面，施用xx再生剂的沥青低温性能得到了显著的改善；施用煤焦油基封层材料的沥青，低温性能有所改善, 但不明显。检测结论 经xx再生剂及煤焦油基封层材料还原后，原路面沥青的针入度、延度均比原样增大，表明有再生效果，而xx再生剂的再生效果优于煤焦油基封层材料。 从沥青软化点与SHRP高温分级来看，xx再生剂的高温性能优于煤焦油基封层材料，表明施用xx再生剂的沥青较软，但高温性能反而好。而加煤焦油基封层材料后，沥青在变软的同时，高温性能却明显下降。 从SHRP低温分

21、级来看，加入xx再生剂及煤焦油基封层材料后，低温性能均优于原样，而加xx再生剂的低温性能明显优于煤焦油基封层材料。国内再生封层检测实例二2009年9月，安徽合铜黄高速xx再生剂封层层施工。2009年12月，钻芯取样检测，结果如下。检测项目 单位 实测值 原路段回收沥青 针入度（25） 0.1mm 22 延度（15） cm 8 软化点 68 喷洒xx再生剂路段回收沥青 针入度（25） 0.1mm 30(36.4% )延度（15） cm 16(100% )软化点 63 当然，科学的实验方法也只能做为一种评价的依据，最真实、有效的评价方法仍然来自于实际应用，长时间对路况进行跟踪、观察和数据对比，可以

22、更加直观、真实地反映再生剂的性能。以下是一组实际应用的对比照片，供大家参考。国内再生封层检测实例三(西安西太路)2010年10月施工，2012年1月现场取芯，2012年3月沥青抽提并检测。2011年11月，西安西太路施工后13个月2011年11月，西安西太路施工后13个月国内再生封层检测实例四左侧路面，CRF乳液正在破卤，右侧已经完成密封和洒砂左侧路面，CRF乳液正在破卤，右侧已经完成密封和洒砂FP2-再生封层研究 实验地点：美国亚利桑那州温斯洛市，95号高速公路40英里处，位于I-40以北 施工材料：xx再生剂 施工时间：2001年10月1日 拍照时间：2006年10月195年的应用见证！x

23、x再生剂未处理美国蒙大纳黄石国家公园内（1970年拍摄）xx再生剂未处理美国华盛顿1979年封层1994年拍摄xx再生剂未处理 15年的见证！圆环实验 正像前面在介绍再生封层的工作原理时所说的，路面缺什么，就往里补什么，以达到激活、还原老化沥青的功能。 但是，由于路面的设计标准、施工质量、材料选择及服务年限均有所不同，路面沥青老化的程度有不同，因此，对再生剂的吸收率一定是不同。在进行再生封层之前，需要针对具体的路况进行路面吸收率的圆环实验，以确定最佳的洒布量。这也是再生封层与传统封层层材料的主要区别。再生剂圆环实验确定最佳喷洒量根据吸收情况，确定最佳洒布量清扫路面定量洒布路面养生养生后的效果养生后撒砂，吸附多余的再生剂 施工后的效果施工数周后的效果“预防性”再生封层的作用一方面，再生封层可补充在建设和养护周期内，路面面层沥青活性成分的损失，恢复沥青各组分的原始平衡。另一方面，路面面层沥青在再生剂的作用下软化膨胀，进而填