高温多雨地区公路水泥混凝土路面加铺沥青面层关键技术研究
来源:成果转化处、省对外科技交流中心 时间:2017-11-06 17:38

  一、课题来源与背景

  福建省水泥混凝土路面一直是主要的路面类型,修建公里数达到10万公里,近年来,由于经济发展与加铺改建技术需求,加铺沥青路面成为一个重要的选项。特别是进入2000年以来,由于近年来大量公路水泥混凝土路面接近使用年限,同时,一些地区城市化进程逐渐加速,对路面服务性能要求日益提高,福建省大量的水泥混凝土路面亟需维修和改建加铺。
  福建省地处沿海地区,但相比其他省份,其加铺沥青技术是落后的。近年来,虽然市政道路与高速公路普遍采用沥青路面技术,市政道路也开展了一定的加铺沥青面层工程,但是关于福建高温、多雨、山区、沿海、双车道、大纵坡、重载、地材等约束条件下的加铺沥青改建技术、典型结构和材料技术标准没有相关的技术经验,若直接照搬市政道路或者其他省份的经验,在福建省已经发生了多起失败的案例。
  二、研究目的与意义
  福建省国省干道水泥混凝土路面近6千公里,若按每年加铺1000万平方(1000公里双车道)加铺路面造价将达到30亿元,国省干线的潜在加铺沥青费用可到300亿元,针对这样规模的工程建设,及时开展相关技术研究,为福建省加铺改建技术的顺利实施提供理论、技术与材料保障,无疑具有重要的实践意义。
  基于以上技术需求,2010年福州市公路局联合福州大学等,以福州地区多条改建公路工程为实践依托,从加铺方案决策与设计、沥青材料、沥青混合料设计、典型结构、路面施工质量与保证等方面,开展加铺沥青面层关键技术研究。系统了开展设计、沥青材料、沥青混合料、工程与实施四大领域研究和技术攻关,形成了大量的科技成果。
  三、主要论点与论据
  通过总结近些年来福建省加铺沥青面层工程实践的经验,可以看到,福建省加铺沥青技术的落后主要表现为:公路建设和养护队伍主要是基于水泥混凝土路面的,普通公路关于加铺沥青技术的队伍少,建设的大型拌合场站少,相关的地方技术标准与技术规程缺乏。因此,福建省加铺沥青工程表现的迫切技术需求主要有:1.急需提供加铺的典型结构体系;2.材料的技术指标与改性技术;3.施工关键技术的工艺与质量控制方法;4.新材料、新技术的引进吸收消化;5.人员培训与技术宣贯。本项目将从这五个方面重点开展公路水泥混凝土路面加铺沥青面层成套关键技术研究。
  四、创见与创新
  本项目的主要技术内容和创新点主要体现在以下方面:
  1.加铺设计关键技术研究:改建技术区域环境特性与设计参数研究;旧板状态诊断与处置技术;旧板破碎化技术工艺与设计参数;典型加铺结构组合、力学性能与设计;加铺改建方案决策与设计技术指南。
  2.高性能沥青材料关键技术研究:高温多雨地区沥青材料技术指标体系;抗车辙、抗裂与抗水损害复合改性沥青技术;高粘高弹应力吸收层改性沥青技术;多聚磷酸/聚合物复合改性沥青技术;
  3.高性能沥青混合料关键技术研究:高温多雨地区混合料病害多维发生机制理论与设计优化;高温多雨地区典型复合改性沥青混合料设计;沥青混合料阻尼特性与材料优化设计;富油细粒式应力吸收沥青混合料设计。
  4.施工与工程应用关键技术研究:泡沫沥青温拌机械设计与施工技术;聚合物改性沥青混合料施工和易性改善技术;旧板病害修复技术工艺与材料选择;典型路面结构性能鉴证与施工质量技术提升等;
  5.在研究应用的基础上,整理出版论文,专利,在人民交通出版社出版2部学术专著、开展大范围的技术宣贯工作,同时编制福建省交通运输厅批准《福建省公路水泥混凝土路面加铺改建技术标准》。
  五、社会经济效益
  在课题开展期间指导了大量各种类型的工程实践,解决了大量福建省出现的技术难题,并向全省相关技术人员进行了广泛的技术宣贯和技术交流,累积举办人员培训与技术宣贯7次,参与技术培训人员达700余人,为福建省培训了大量的相关技术人员。通过项目研究,发表了2部专著、10余篇高水平科技论文、4个地方标准和指南、8项专利等成果。通过2010-2017年期间全省的推广应用与实施,基于课题成果指导的加铺工程造价达到30亿元,通车里程达500多公里,涉及福建福州、南平、漳州、龙岩、泉州等多个地区,路面结构类型涉及了软土路基、重交通、山区公路等,处置类型涉及直接加铺、打裂压稳、碎石化、应力吸收,沥青材料涉及抗车辙、抗裂、抗水损害、高粘高弹应力吸收层沥青和多聚磷酸/聚合物复合改性沥青等,沥青混合料涉及典型复合改性沥青混合料、阻尼特性混合料设计、富油细粒式应力吸收层等,到目前为止,全省总体加铺工程路况良好,除个别山区重载急弯路段沥青路面坑槽病害显著以外,其它路段基本未出现明显反射裂缝以及其它过早破坏等病害形式。以二级公路(路面宽度12米的双向两车道)以例,普通沥青路面使用寿命正常为12年,每公里大修一次的费用约为(1000m×12m×300元/m2)360万元,平均每年维修费用为30万元,采用了该项目研究成果后,以延长路面使用寿命2年计算,已加铺的500公里沥青路面合计可节约维修费用约3亿万元,社会经济效益显著。
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