橡胶胶乳改性乳化沥青稀浆封层在公路工程中的应用研究

大连理工大学硕士学位论文橡胶胶乳改性乳化沥青稀浆封层在公路工程中的应用研究姓名：郭留红申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：康海贵;曹永民20000401摘要本文依据河南省干线公路的交通特征，沥青路面的使用性能，养护管理目前的现状及养护工程存在的急需解决的问题，针对交通量急剧增加，重载车辆增多，传统的养护方式、养护材料不适应的情况，通过化学分析、材料力学试验、室内试验以及试验路的铺筑及大面积韵推广应用，定性分析和定量分析相结合，研究了橡胶胶乳改性沥青的改性机理、生产技术和性能参数。

应孀工程经济、道路工程、管理科学等多种科学知识。

研究提出了橡胶胶乳改性沥青稀浆封层技术特征、施工技术方法、技术要点。

总结出了橡胶胶乳改性沥青稀浆封层从新材料、新工艺、新工具韵有机结合与叠加，在推广应用方面表现出了巨大的生命力和广阔的前景。

美键词：橡胶胶乳祝理研究稀浆封层簏工技术ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｎａｔｕｒｅｏｆｔｒａ舾ｃ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｓｐｈａｌｔｐａｖｅｍｅｎｔ，ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅａｎｄｍａｎｎｇｅｍｅｎｔ，ａｎｄｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｐｒｏｊｅｃｔｏｆｔｈｅｔｒｕｎｋｈｉｇｈｗａｙｓ，ｉｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｔｈａｔｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｔｅｃｈｎｉｑｔｉｃ．ｍａｔｅｒ：，ｌｓｃａｌｌｎｏｔｃｏｐｅｗｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｒａｍｃｖｏｌｕｍｅａｎｄｏｖｅｒ－ｌｏａｄ妇ｇｔＪ’ｕｅｋｓｔｔｈｅｐａｐｅＪ’ｅｍｐｌｏｙｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃｈｅｍｉｃａｌａ毋ａ］ｙｓｉｓ，ｔｅｓｔｉｎｇｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ｉｎｄｏｏｒｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｅｘｐｃｒｈｎｅｎｔｒｏａｄｃｏｎｓｔｒｕｅｔｉｏｎａｎｄｌｕｒｇｅｓｃａｌｅａｐｐＨｃａｔｉｏａａｕｄｃｏｍｂｉｎｅｔｈｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄｉｎｄｅｘｏｆｐｅ＿ｒｆｏ＿ｃｆｆｌａ＿ｎｃｆ硝ｒｕｂｂｅｒｅｍｎ！ｓＪｏ＿ｎｌｕｇｄ砸ｅｄ鼬ｐｂＭｔ，Ⅶｊｊｏ娜ｎｄｆＩｓｏｆｔｃｃｈｎｏｌｏｇＹ，ｓｕｃｈａｓｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｃｏｎｏｍｙ，ｒｏａｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｃｉｅｎｃｅ．ｈａｖｅｂｅｅｎａｄｏｐｔｅｄｔｏａｄｖａｎｃｅｔｈｅｔｅｅｈｎｉｃａｌｎａｔｕｒｅ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ，ａｎｄＣＯｌ‘ｅｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅｓｏｆｒｕｂｂｅｒｅｍｕｌｓｉｏｎｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｐｈａｌｔｓｌｕｒｒｙｓｅａｔｉｎｇ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｒｕｂｂｅｒｅｍｕｌｓｉｏｎｍｏｄｉ费ｅｄａｓｐｌｍ！ｔｓｌｕｒｒｙｓｅａ晒ｎｇａｓｔｂＰｏｒｇａＭｃｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｎｅｗｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ａｎｄｎｅｗｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｒｅｖｅａｌｉｔｓｇｒｅａｔｖＲａｔｉｔｙａｎｄｔｎ＇ｉｇｈｔｆｕｔｕｒｅｉｎｓｐｒｅａｄｉｎｇａｎｄａｐｐＨｃａｆｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄ：Ｒｕｂｂｅｒｅｍｕｌｓｉｏｎ，ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｔｕｄｙ，ｓｌｕｒｒｙｓｅａｌｉｎｇ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ第一章绪论§Ｉ－－１选题背景及研究意义我国自改革开放以来，经济发展取得了令世人瞩目的成就，而交通事业作为经济发展的前提，其重要地位已为人们所共识，尤其是公路交通，其落后现状已经越来越不能满足经济发展的迫切镒耍，成为制约经济发展的一个重要因素。

在新的形势下，我国进入了高等级公路建设的新阶段。

公路建设的历史开始谱写最光辉灿烂的一页。

全国掀起了修建高等级公路的热潮，交通真正成了各地经济建设的重点项目，“要想富、先修路”的思想已经深入人心。

从“八五”开始，国家用几个五年计划的时间，重点建成几条长约３．５万公里的。

五纵七横”国道主干线。

至本世纪末，公路通车总里程将达到１２５万公里，力争“五纵七横”国道主干线中的“两纵两横”和三个重要路段基本贯通，使我国公路运输状况得到明显改善，并为下世纪公路交通的发展打下基础。

在高等级公路建设中，沥青路面作为一种无接缝的连续式路面，由于自身的诸多优点，如有足够的力学强度，行车平稳，舒适，振动小，无扬尘，噪音低以及便予养护维修等，多年来一直受到世界各国的重视。

在我国迄今为止所修建的高等级公路中绝大部分采用沥青路面，在一般等级公路中应用更为普遍。

但是随着社会的发展，交通运输任务的增加，交通量增大，重载车辆的Ｉ增加，渠化交通已成为现代交通的鲜明特点和必然趋势，并且对路面在高速、安全、经济、舒适和耐久方面提出了更高的要求，面对这一新形势、新特点，对于已损坏的公路。

研究利用新材料、新工艺进行快速、高效的养护，延长公路的使用周期，已迫在用捷。

公路的发展需要使用大量道路建筑材料，作为路面主要材料之一的沥青材料需求量十分巨大。

近年来高等级公路大量兴建，由于高等级公路上的车辆轴载重．交通量大，车速快而且有渠化现象。

因此对用于高等级公路沥青路面的沥青材料要求很高。

由于高等级公路与一般公路不同，它交通量很大，少则近万辆／日，多则几万辆／日，所以养护与维修工作显得十分重要。

加之高等级公路属于主要干线公踌，交通十分繁忙，不能由于养护而长时间中断交通，一旦长时问中断交通将会造成巨大的经济损失与交通系统运营的混乱，从而影响经济发展与人民生活的正常秩序。

所以高等级道路路面的快速、有效养护闯题已经成为突出问题而被提出来，急待解决。

我国由于原油的基属差与沥青加工工艺的现代化程度低等原因，大多数目产沥青的性能不能满足高等级道路蘸交通沥青路面的要求，养护材料．特别是适用于高等级公路路面的养护材料几乎是属于空白。

近一个世纪以来，由于公路的快速发展与等级的不断提高，沥青材料固有的住能已不能满足要求了，特别是不能满足高等级道路路面的建筑与养护的要求。

人们一直试图通过在沥青中加入少量改性剂，在对沥青的施工工艺性与储运性质有良好影响钧前提下来改进与提高沥青韵路用性质。

在这方面各国的道路建筑者＿已经做了大量的工作，并取得了一定成效。

从旌工工艺上来说．改性沥青大致分为两类：一类是２施工时要加热的所谓热拌热铺，最常见的为各种橡胶改性沥青和商浆物改性沥青：另—类是旌工时无需加热，所谓冷捧冷铺的，其典型代表是乳化沥青。

由于前一类改性沥青使用中需要如热到较高温度（一般＞１５０℃），所以其麓工设备与工艺复杂，对气候的要求苛刻。

靛耗窟、工作环境与条件羞，对环境会产生一定程度的拐染。

而后一种乳化沥青则可以避免前一类改性沥青施工中的不利情况，而且在矿科海湿熙条件下也镗施工，沥青的用量也将较前一类少。

但是黎化沥青破乳后沥青韵性能一般低于原沥青构性能。

远低于前一类改性沥青的性能。

本文舶思路设想跫在４沥青橡胶曼液”研究项目的蘩础上，在～般的毳化沥青中掺入少量的水基或合成的橡胶胶乳来较大幅度地提高传统乳化沥青的路用性能，以解决高等级道路路面快速、有效的养护与维护闫题。

并逐渐发展刭利用这种材料来新建沥青路面。

为高等级道路路丽养护与建筑寻求一种新型的材料。

并且在研制新材料韵同对要提出一套新钓施工设备和新钓施工工艺ｔ使材料、祝其、工艺三者有机配合。

鼓达至口对高等级公路进行快速、有效、经济养护的铝的。

蒌卜一２国内外研究、应用情况综述乳化沥青稀没封层在国外自二十世纪四十年代就开始应用。

当时是用普通的水泥混凝士搅拌机拌和稀浆混合料，再运送到现场后人－Ｉ摊铺而成．并且初始采用的是阴离子乳化沥青．破乳成型时间较长，对矿科的要求较高。

所以主要是在气候洹暖地逐使用，并且主要应用在交通量较小的农村道路、居民区、公园小路等。

六十年代以后，对阳离子乳化沥青进行了深入的研究和应用．发现阳离子乳化沥青具有更快的固化时间，原因是乳液和矿料之间的反应更快。

把阳离子乳化沥青用于稀浆封层具有较短固化时间．并且对矿料的要求也较低。

同时美国斯堪道路公司（当时是杨氏稀浆封层公司）研制出了专用的稀浆封层摊铺机，使稀浆封层由手工作业变为机械化作业。

从此以后稀浆封层施工得到了广泛的应用。

现在稀浆封层的最新发展是利用聚合物改性沥青乳液铺筑稀浆封层，它分为聚合物改性稀浆精细表面处治（ＰＳｉ）和用于填补车辙的聚合物改性稀浆封层（ＰＳＲ）。

稀浆封层摊铺机也越来越大型化、自动化，能正确控制各种成份的配比，有的还能边摊铺边上料连续不间断施工。

因此许多国家已把稀浆封层用于高速公路的预防性养护和填补高速公路的车辙。

国际上已成立了国际稀浆封层协会（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｌｕｒｒｙＳｕｒｆａｃｉｎｇＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ简称ＩＳＳＡ），该协会经常进行各国问的学术交流，推动了稀浆封层技术的发展。

同时美国沥青协会制定了稀浆封层施工手册，美国材料和试验协会ＡＳＴＭ制定了９３９１０稀浆封层混合料试验和检验标准。

这一切都为稀浆封层旖工法的规范化提供了足够的依据，使稀浆封层施工法得到了迅速发展。

我国最早应用稀浆封层是在１９８１年，当时在援建赞比亚赛曼公路上铺了乳化沥青稀浆封层双层表面处治，经行车使用效果良好。

１９８７年辽宁省组织了力量对稀浆封层进行了研究，并参照赛曼公路工程中使用的ＳＢ－－８０４型稀浆封层摊铺机，研制出了自行式和拖挂式稀浆封层摊铺机，为我国推广应用稀浆封层旌工技术创造了条件。

４自“七五”推广乳化沥青应用和“八五”推广稀浆封层技术以来，现在全国大部分省、市、自治区的公路部门都已在应用稀浆封层，取得了明显的经济效益和社会效益。

应用于稀浆封层施工的慢裂乳化剂和稀浆封层摊铺机国内均有生产。

慢裂乳化剂既有阴离子的又有阳离子的，可满足不同的需求。

稀浆封层雄铡机既有自行式的又有拖挂式的，既有高档的又有低档的，用户可根据自己的财力和需要进行选用．稀浆封层实际上是一种以乳化沥青为粘结料的冷拌沥青混凝土薄层施工技术。

它将石科、沥青乳液、水泥、添加剂和水等各种物料，集中载于稀浆拌和机，具有和易性好，施工快捷，密实度高，粘附力强，节省人力物力，无污染等许多优点。

稀浆封层的应用范围很广，它不仅适用于沥青路面，也适用于水泥砼路面。

对于提高路面平整度与抗滑性，加铺磨耗层，减少网裂，修补车撤，降低路面透水率有很好的作用，是大规模道路养护的一个重要手段。

从一九二八年德法等国开始稀浆封层施工方法的研究，这项技术已经过了半个多世纪成熟发展的过程．特别是近些年来，稀浆封层技术在一些发达国家又有了很大的发展。

为了使稀浆封层具有更好的路用效果，人们已不再满足普通沥青材料所具有的品质．开始用高分子聚合物对普通乳化沥青材料进行改良．并把这种改良乳化沥青稀浆封层称作。