沥青路面冷再生技术

沥青路面冷再生技术 孙立军同济大学交通运输工程学院

主要内容 • 再生技术 • 路面评价 • 路面结构设计 • 施工温度场分析 • 再生混合料设计 • 结束语教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

再生技术 • 冷再生技术 • 热再生技术 • 现场 • 工厂教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

路面评价面层 纵缝横缝龟裂块裂车辙波浪沉陷麻面补丁泛油坑槽 L H L H L M H L H L H L H L H L H L H L H DL DT DA DB DR DW DS DD DP DF DH DC DD DS DH DP PCI=100-DP 分层加权法教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

贯穿和非贯穿裂缝 贯穿裂缝将损坏基层非贯穿只需要更新或再生面层路面评价面层甄别 5 教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

路面评价面层甄别 教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

反射裂缝 唧浆，脱空路面评价面层甄别教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

变形的原因 路面评价面层甄别教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

变形产生在哪一层 1.53MPa，4191kg 0.98Mpa,4129kg 1.25Mpa，5421kg 路面评价面层甄别教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

路面评价面层甄别 • 变形产生在哪一层教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

路面评价面层甄别 • 老化程度 • 决定了就沥青材料的可用性教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

均匀性 决定了旧料使用的可行性、方便性和具体细节路面评价面层甄别教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

路基土质类型含水量密实度垫层材料类型级配含水量路面评价基础状况 • 钻芯或开挖 • 从含水量判断道路的排水状况、路面结构的渗水状况 • 决定今后新路面结构的湿度 • 土质、密实度和湿度决定了路基的模量 • 确定垫层的适用性和模量教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

弯沉测定 基层状况的判别是十分关键的步骤决定基层的模量判断基层的完好性路面评价基层评价教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

杠杆式弯沉仪 FWD 路面评价基层评价教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

厚沥青层 路面评价基层评价教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

E1,h1 E2,h2 E0 Min: ∑(Dci-Dmi)^2*wi 路面评价基层评价 • 基本原理教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

e （E1,E01) （E2,E02) 路面评价基层评价 • 过程复杂，结果误差大教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

RI R DI 惰性点上层模量Ei-Ej D 土基模量E0 路面评价基层评价 • 弯沉盆上的惰性点教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

路面评价基层评价 RI 采用迭代法即可求出反演解 E DI 实测弯沉盆 DI 教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

路面评价基层评价 • 基层完好性判别教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

E>4000MPa 基层基本完好，裂缝间距5米以上可观察表面裂缝间距路面评价基层评价教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

E=2500~4000MPa 轻度块裂裂块尺寸100*100~500*500cm 路面评价基层评价 30 教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

路面评价基层评价 • E=800~2500MPa • 重度块裂 • 裂块尺寸50*50~100*100cm 教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

路面评价基层评价 • E=450~800MPa • 轻度龟裂 • 裂块尺寸20*20~50*50cm 教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

路面评价基层评价 • E<450MPa • 重度龟裂 • 裂块尺寸<20*20cm 教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

面层的使用 基层的利用结构厚度设计结构组合设计旧路面材料的使用调整和最终结果的确定再生结构设计教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

再生结构设计面层使用 • 面层可用性以及如何使用 • 面层可直接使用 • 表面层问题 • 中面层问题 • 三层都有问题教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

再生结构设计基层使用 基本完好基层可直接使用上面可直接作沥青面层 1~5米 0.5~1米教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

0.5~1米 可作沥青基层 0.2~0.5米需要处理 <0.2米再生结构设计基层使用教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

阶段I 剪力场分析模量组合材料选择阶段II 初期损坏厚度组合经济优化行为方程阶段III 经济参数材料强度控制材料质量控制弯拉疲劳设计剪切试验阶段IV 传统试验阶段V 再生结构设计结构设计教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

PCI • A • B • 最低可接受水平 • 分析期或寿命周期再生结构设计结构设计分析期教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

再生结构设计结构设计 教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

如果直接加铺 h=H-旧沥青层等效厚度旧沥青层等效厚度=λ *PCI^μ*h0^(γ+1) λ=0.000034 μ=2.3564 γ=-0.4207 h0=旧沥青层厚度再生结构设计结构设计教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

再生结构设计结构设计 热拌沥青层：对重交通、高温地区，厚度应大于10cm 沥青再生层，厚度h>=8cm 原路面基层 h=（H-沥青面层厚度）/F 教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

标高的限制可能被迫改变结构设计 有时需要增加基层的厚度有时需要压低标高，此时可能需要用热拌料代替再生料有时需要铣刨基层以降低标高排水的考虑内部排水排水系统再生结构设计结构设计教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

施工中路面温度场及压实 • HMA的摊铺导致温度场的变化 H M A 冷再生温度下传底基层教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

施工中路面温度场及压实 教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

施工中路面温度场及压实 H M A 冷再生温度下传底基层 • 不同于HMA的过程 • 冷压实过程 • 热压实过程教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

施工中路面温度场及压实 • 冷再生沥青混合料的压实过程教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

施工中路面温度场及压实 冷再生层摊铺HMA前的钻芯样冷再生层摊铺HMA后的钻芯样 • 基本性质：冷拌冷铺的热再生混合料是否充分利用这个性质是区别再生与再利用的关键，是保证耐久性和经济性的关键教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

施工中路面温度场及压实 HMA摊铺前后冷再生层芯样的空隙率教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

冷再生混合料设计 • 目前各国的再生材料设计 • 通过土工击实方法确定最佳含水量OWC。 • 保持OWC不变，以预估的沥青用量为中值，按照一定间隔变化形成5个乳化沥青用量。将拌合均匀的混合料装入试模内，在马歇尔击实仪上双面各击实50次。将试样连同试模一同放入60℃鼓风烘箱中养生40小时以上，之后从烘箱中取出，立即放置到马歇尔击实仪上双面各击实25次。 • 测试试件的毛体积密度、15℃的劈裂强度、浸水24小时的湿劈裂强度（或者40℃的马歇尔稳定度及浸水马歇尔稳定度），结合工程经验综合确定最佳乳化沥青用量OEC。教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

冷再生混合料设计 教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

冷再生混合料设计 • 设计结果分析：OEC=4.0-5.0% • 多数采用4.0% 教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

冷再生混合料设计 • 考虑热压实过程的试件成型是混合料设计关键 • 冷压实过程的模拟（第一次击实）：国际通用方法 • 热压实过程的模拟（第二次击实） • 与施工季节有关，不同季节的最佳剂量不同，不同RAP的最佳剂量不同 • 60 ℃击实40次 • 70 ℃击实40次 • 考虑热压实过程使乳化沥青含量减小教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

冷再生混合料设计 • 施工车辙检验 • 出现的车辙是冷再生沥青混合料在高温条件下嵌挤力和内摩阻力不足，因剪切流动而发生的破坏。无侧限抗压强度试验教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

冷再生混合料设计 • 无侧限抗压强度试验温度确定（ 60℃） T60=61.1℃ T55=61.0℃ 教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

冷再生混合料设计 • 再生混合料的设计还需要深入研究，进行优化 • 施工压实过程应该进行研究和优化，这使HMA的压实与常规不同 • 这是确保耐久性和经济性的关键 • 对于大量的使用而言，深入研究是十分必要的教育部重点试验室ljsun@tongji.edu.cn

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