烧结铝矾土高抗滑表处技术.pptx

1、2021年3月1烧结铝矾土高抗滑表处技术目目 录录23研究方向：机场工程（场道）、路基路面工程、路面抗滑、新材料、数值仿真、智能建造等科研成果：发表论文15余篇，其中SCI论文8篇；申请专利9项，授权发明专利1项。Email：2018-2019年 访问学者土木工程学院普渡大学2014-2020年 博士交通运输工程学院同济大学2010-2014年 本科土木工程学院同济大学2020年工程研究院公路工程研究所烧结铝矾土高抗滑表处技术个人简历重要时间点：中建八局1研究背景45n 公路技术状况评定标准（JTG 5210-2018）规定，路面检测与调查包括路面损坏、平整度、车辙、路面 跳车、路面磨耗、路面

2、抗滑性能和路面结构强度等七项内容。n 高速和一级公路的路面抗滑性能，应每2年一测。1.1 背 景 知 识n 路面技术状况一般采用自动化设备检测，检测指标包括：路面破损率DR、国际平整度指数IRI、路面车辙深 度RD、路面跳车PB、路面构造深度MPD、横向力系数SFC和路面弯沉。n 路面构造深度MPD和横向力系数SFC与路面抗滑性能有关，二选一即可。6Laser Texture Scanner(LTS model 9400)1.1 背 景 知 识道路多功能检测车n 公路养护技术规范（JTG H10-2009）第4.2.3条规定，高速公路及一级公路的抗滑能力不足(SFC40)的路段，或二级及二级以

3、下公路抗滑能力不足(SFC35.5)的路段，应采取加铺罩面层等措施提高路表面的 抗滑能力。n 沥青路面罩面，按其功能划分为普通型罩面（简称罩面）、防水型罩面（简称封层）和抗滑层罩面（简称抗 滑层）三种。抗滑层主要适用于提高路面抗滑能力的修复工作。n 抗滑层：（1）用于高速公路、一级公路时，宜采用不小于40mm 的厚度。（2）用于二级公路时，宜采用中粒式、细粒式沥青混凝土结构，也可采用热拌沥青碎石或沥青表面处治结构，厚度不得小于最小施工层厚度。（3）用于三级、四级公路时可采用乳化沥青封层结构，厚度可为5 10mm。71.1 背 景 知 识据美国印第安纳州交通安全统计数据：n 2012年2018年

4、间，美国印地安纳州每年发生约20万起交通事故，并造成重伤约3420人、死亡约820人。n 作为事故多发区，公路曲线段对路面抗滑性能提出更高的要求。8曲线段22%其它路段78%死亡人数所在位置曲线段 其它路段其中，32%的事故发生在路面潮湿时事故发生位置曲线段 其它路段13%其它路段 87%1.2 研 究 背 景曲线段9车道偏离事故比例超过43%的侧翻 事故发生在弯道28%19%23%侧翻 对向正面碰撞 行道树-路缘石碰撞 其它13%5%5%47%12%18%车道偏离事故交叉口事故行人或自行车事故交叉口-行人/自行车事故交叉口-车道偏离事故其它据全美交通死亡事故分布区域（2015-2017年的均

5、值）：全美交通死亡事故分布区域1.2 研 究 背 景30%10n 交通事故热点图1.2 研 究 背 景11需要增加路面抗滑性能的区域或情况：（1）急弯处（2）湿滑路面（3）路面磨耗严重的区域（4）高速路段传统处治技术存在的问题：（1）干燥和潮湿条件下抗滑性能差异大（2）厚度大，改变原路面标高（3）耐久性差n 降低交通事故死亡率的20种措施烧结铝矾土高抗滑表处技术1.2 研 究 背 景增强弯道处的提 示和抗滑性能2烧 结 铝 矾 土 高 抗 滑 层 技 术 概 述12n 烧结铝矾土高抗滑表处技术（HFST）指通过工程聚合物粘结剂（如环氧树脂）将烧结铝矾土（耐磨骨料）黏结在路面，以改善路面抗滑性能

6、、减少与路面抗滑性能相关的交通事故的一种路 面养护或维修技术。n 实践表明，烧结铝矾土高抗滑表处技术的环氧树脂推荐用量为1.581.88 L/m2，烧结铝矾土推荐 用量为7.5610.80 kg/m2；抗滑层总厚度为35mm。n 美国联邦公路局分析了大量实测数据后认为，该技术在降低交通安全事故率方面有显著的效益。2.1 基 本 定 义132.1 基 本 定 义施工前施工后14性能指标技术标准测试方法（相当）粘度（混合后25)0.7-2.5(Pa.s)ASTM D-2393 Brookfield （Spindle No.3 at 20rpm）凝胶时间（25)30(分钟)ASTM C881固化时间

7、（25)3(小时)ASTM D1754/C881拉伸强度（25,7day）MPa）17-35(MPa)ASTM D-638断裂伸长率（25,7天）30-70(%)ASTM D-638弹性模量（25,7天）900(MPa)ASTM D-695邵氏硬度（Shore D）60-80ASTM D2240抗压强度:3小时7天7(MPa)34(MPa)ASTM C-579吸水率（24小时）1(%)ASTM D570粘结强度（25,24h）1.7（MPa）或下层断裂ASTM C-1583-04n 环 氧 树 脂 性 能 指 标 及 要 求2.2 材 料 组 成 及 要 求15性能指标测试方法（相当）煅烧铝矾

8、土Al2O3,%按质量ASTM C 311(42)87 min吸水率ASTM C 1273.0%max细集料棱角性AASHTO 30448筛孔尺寸通过%4.75 mm1003.35 mm95 1001.18 mm050.6 mm*0 1n 烧 结 铝 矾 土 性 能 指 标 及 要 求2.2 材 料 组 成 及 要 求铝矾土熟料化学和物理性能指标和要求抗滑表层矿料级配标准163施工工艺17清扫多余骨料，恢复交通 施工结束养护 烧结铝矾土撒布 环氧树脂喷洒施工准备 旧路病害处理 烧 结 铝 矾 土 高 抗 滑 表 处 技 术 的 主 要 施 工 步 骤道路标志标线保护设备进场路面湿度检测3.1

9、施 工 流 程合格18n 铣 刨 机 n 路 面 抛 丸 机 n 鼓 风 机n 扫 地 车 n 环 氧 树 脂 喷 洒-烧 结 铝 矾 土 撒 布 设 备3.2 施 工 设 备19n 铣 刨:当 存 在 旧 同 步 碎 石 封 层、路面裂缝较多、车辙时n 喷 抛 或 喷 砂 处 理：清 除 路 表 及 其 接 缝中所有松散材料和杂物；泛油、油 污、新 铺 沥 青 路 面 必 须 实 施.（1）旧路病害处理3.3 主 要 步 骤20（2）路面清扫及湿度检测n 路 面 清 扫：鼓 风 机 配 合 扫 地 车n 路 面 湿 度 检 测：湿 度 合 格 方 可 施 工3.3 主 要 步 骤21（3）设

10、备进场3.3 主 要 步 骤22（4）道路标志标线保护3.3 主 要 步 骤23（5）环 氧 树 脂 喷 涂（形 成 1 m m左 右 厚 度 的 环 氧 树 脂 膜）3.3 主 要 步 骤24（6）烧结铝矾土撒布（完全覆盖环氧树脂膜）3.3 主 要 步 骤25（7）养护n 封 闭 交 通 养 护 2 6 h，与 环 境 温 度 有 关，且 温 度 越 高，时 间 越 短3.3 主 要 步 骤26（8）清扫多余骨料，恢复交通，施工结束3.3 主 要 步 骤274工程案例28n 连续检测路面抗滑性能，包括MPD、摩擦系数FN40mphn 2018年，修筑了21处试验段，均匀分布在印地安纳州各地4

11、.1 烧 结 铝 矾 土 高 抗 滑 层 的 抗 滑 性 能29n 21处试验段，规范要求FN20n 试验段使用540天（1.5年）后，路面摩擦系数几乎没有无衰减4.1 烧 结 铝 矾 土 高 抗 滑 层 的 抗 滑 性 能摩擦系数FN40mph均值阈值30n 试验段使用540天（1.5年）后，路面构造深度MPD降低约37%n 路面构造深度仍高达1.18mm，但远高于新建沥青路面的MPD4.1 烧 结 铝 矾 土 高 抗 滑 层 的 抗 滑 性 能路面构造深度MPD均值31传统抗滑层的抗滑性能衰变曲线n 抗滑性能（摩擦系数FN）总体上不高，三种不同方法表面的FN均低于70，而烧结铝矾土高抗滑层

12、 使用1.5年后FN均值仍高达82.8；n 抗滑性能衰减较快，30个月后同步碎石封层、雾封层和超薄磨耗层分别降低27.6%、48.8%和26.1%。沥青路面摩擦系数随时间的衰变曲线同步碎石封层 雾封层 超薄磨耗层32 4.1 烧 结 铝 矾 土 高 抗 滑 层 的 抗 滑 性 能烧结铝矾土高抗滑表处同步碎石封层抗滑罩面层施工成本（元/平方米）701545（厚4cm）使用寿命/年5 102345年均成本（元/平方米）7 1457.59 12施工速度较快（6h）快慢其它基本不影响原路面标高、干 湿路面具有相似的抗滑能力抗滑耐久性差，与原路面 的黏结容易出问题改变路面标高，施工慢，干 湿路面抗滑能力相差较大n 施工便捷、抗滑性能好、耐久性优越n 成本较高，建议在局部特殊路段使用，不适用于大范围使用4.2 成 本 对 比3334n 截止2017年，全美仅约10个州没有使用该技术；n 加州、德州、肯塔基、田纳西、佐治亚、宾夕法尼亚等州的工程案例已超过100处；4.3 烧 结 铝 矾 土 高 抗 滑 表 处 技 术 的 工 程 案 例n 国内尚无工程应用汇报结束，请予指导35