半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)性能恢復(fù)技術(shù)[詳細(xì)]

1、半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)性能恢復(fù)技術(shù),我國(guó)高等級(jí)公路發(fā)展現(xiàn)狀 存在的問(wèn)題 破壞模式及解決方案 瀝青路面再生利用的現(xiàn)狀 瀝青路面的再生技術(shù) 泡沫瀝青冷再生在渝涪路的應(yīng)用,主要內(nèi)容,經(jīng)過(guò)十幾年的建設(shè)，我國(guó)高速公路總里程已經(jīng)達(dá)到4萬(wàn)多公里 ，位居世界第二位。 一、二級(jí)公路達(dá)到20多萬(wàn)公里。 路面結(jié)構(gòu)形式絕大部分是半剛性基層瀝青路面。 目前已有部分進(jìn)入了大、中修維修期。,我國(guó)高等級(jí)公路現(xiàn)狀,路面的破壞方面 半剛性基層瀝青路面的病害 早期病害坑槽、縱橫向裂縫、唧漿及擁包等 結(jié)構(gòu)性病害龜裂、車(chē)轍、沉陷等 半剛性基層自身的局限性，易開(kāi)裂、水穩(wěn)定性差,存在的問(wèn)題,路面早期損壞,坑槽,路面早期損壞,縱橫向裂縫,路

2、面結(jié)構(gòu)性損壞,路面龜裂,路面結(jié)構(gòu)性損壞,車(chē) 轍,瀝青的消耗方面 高速公路每公里約需耗用瀝青350噸400噸（四車(chē)道）。 我國(guó)公路每年用瀝青實(shí)際已突破約400萬(wàn)噸，道路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)消耗了大量的瀝青。 僅2001年，全國(guó)道路建設(shè)耗用瀝青約650萬(wàn)噸，其中進(jìn)口瀝青150萬(wàn)噸。,存在的問(wèn)題,路面的維修方面 傳統(tǒng)的路面大修對(duì)策，主要包括兩種：翻修和補(bǔ)強(qiáng)（或加鋪）。 翻修就是挖除路面結(jié)構(gòu)層，然后重新修建，也叫“開(kāi)膛破肚式”。 缺點(diǎn)： （1）造價(jià)高，工期長(zhǎng)； （2）產(chǎn)生大量銑刨材料，沒(méi)有合理、計(jì)劃的使用，污染環(huán) 境，浪費(fèi)資源； （3）工程量大，社會(huì)影響差。,存在的問(wèn)題,補(bǔ)強(qiáng)主要采用加鋪罩面，即在原路面上鋪筑新

3、的結(jié)構(gòu)層。 缺點(diǎn)： （1）道路結(jié)構(gòu)承載能力不能得到根本加強(qiáng)； （2）路面結(jié)構(gòu)存在的病害，不能徹底解決，存在潛在危險(xiǎn)； （3）不斷加鋪路面，造成附屬設(shè)施不斷改建； （4）路面結(jié)構(gòu)組合不合理，路面結(jié)構(gòu)中往往存在軟弱的夾層。,存在的問(wèn)題,存在的問(wèn)題,節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境方面 石油資源是不會(huì)再生的，過(guò)度的開(kāi)采將造成資源的枯竭。 熱拌瀝青混凝土生產(chǎn)及攤鋪過(guò)程中的粉塵、煙霧對(duì)環(huán)境的污染較大。 從節(jié)約資源出發(fā)，將舊瀝青路面再生加以利用是一項(xiàng)行之有效的措施。 世界各國(guó)積極開(kāi)展瀝青路面再生利用的研究與應(yīng)用，我國(guó)在這方面起步較晚。,破壞模式及解決方案,半剛性基層干縮、溫縮裂縫或疲勞引起的裂縫,基層裂縫導(dǎo)致瀝青層的反

4、射裂縫,破壞模式（一）,破壞模式（一）,荷載的作用下進(jìn)一步將導(dǎo)致基層的結(jié)構(gòu)性破壞及瀝青層龜裂等破壞,水從裂縫進(jìn)入瀝青層及半剛性基層導(dǎo)致唧漿、沉陷等破壞,破壞模式及解決方案,破壞模式（二）,半剛性基層與瀝青層模量相差懸殊，在車(chē)輛荷載作用下瀝青層中剪應(yīng)力()較大，造成瀝青面層首先出現(xiàn)縱向開(kāi)裂,破壞模式及解決方案,破壞模式（二）,水從裂縫進(jìn)入瀝青層與半剛性基層的界面，在動(dòng)水壓力的作用下，導(dǎo)致唧漿、推移、擁包等破壞,破壞模式及解決方案,解決方案,導(dǎo)致瀝青路面發(fā)生破壞的原因是多方面的，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)、施工等，但從上述的兩種半剛性基層瀝青路面破壞模式可知，半剛性基層易開(kāi)裂、及與面層模量的不匹配是造成

5、瀝青路面損壞的主要原因 如何對(duì)基層已經(jīng)結(jié)構(gòu)性破壞的瀝青路面進(jìn)行性能恢復(fù)是工程技術(shù)人員面臨的重要課題，既要避免半剛性基層的缺陷，又要節(jié)約資源，有利于環(huán)保，解決方案對(duì)舊瀝青路面進(jìn)行再生利用，鋪筑成半柔性基層。,瀝青路面再生利用的現(xiàn)狀,1915年在美國(guó)開(kāi)始研究瀝青路面再生，但由于 以后大規(guī)模的公路建設(shè)而忽視了對(duì)該技術(shù)的研究。 1973年由于石油危機(jī)而在全國(guó)推廣再生技術(shù)。1980年美國(guó)25個(gè)州共使用了200萬(wàn)噸熱拌再生瀝青混合料。 到八十年代中期猛增至2億噸，占全部路用瀝青混凝土的1/2。 現(xiàn)在已作為日常技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)。,美 國(guó),瀝青路面再生利用的現(xiàn)狀,1981年美國(guó)交通運(yùn)輸研究委員會(huì)出版了路面廢料再

6、生指南 1981年美國(guó)瀝青協(xié)會(huì)出版了瀝青路面熱拌再生技術(shù)手冊(cè) 1983年美國(guó)瀝青協(xié)會(huì)又出版了瀝青路面冷拌再生技術(shù)手冊(cè) 現(xiàn)在美國(guó)仍在繼續(xù)進(jìn)行研究，如全厚式瀝青路面的再生利用。,美 國(guó),瀝青路面再生利用的現(xiàn)狀,1974年開(kāi)始進(jìn)行瀝青路面再生技術(shù)的研究 1980年廠拌再生混合料達(dá)50萬(wàn)噸 1984年日本道路協(xié)會(huì)出版了路面再生利用技術(shù)指南,日 本,瀝青路面再生利用的現(xiàn)狀,70年代中期，德國(guó)將路面廢料全部加以利用。 另外，荷蘭所有城鎮(zhèn)都組織路面廢料的收集與儲(chǔ)存，并應(yīng)用于各類(lèi)道路的路面工程。 在法國(guó)，高速公路部門(mén)積極推廣應(yīng)用再生技術(shù)，并廣泛應(yīng)用于高速公路路面。,歐洲國(guó)家,瀝青路面再生利用的現(xiàn)狀,上世紀(jì)60

7、年代蘇聯(lián)開(kāi)始瀝青路面再生技術(shù)的研究。 1966年蘇聯(lián)出版了瀝青混合料廢料再生利用技術(shù)一書(shū)。 1979年出版了舊瀝青混凝土再生混合料技術(shù)準(zhǔn)則，用以指導(dǎo)推廣應(yīng)用。 1984年蘇聯(lián)出版再生路用瀝青混凝土一書(shū),該書(shū)詳細(xì)介紹了再生技術(shù)。表明蘇聯(lián)在該領(lǐng)域也取得很大進(jìn)展。,前蘇聯(lián),瀝青路面再生利用的現(xiàn)狀,上世紀(jì)80年代交通部將瀝青路面再生利用技術(shù)作為重點(diǎn)科研項(xiàng)目立項(xiàng)研究。 1982年由同濟(jì)大學(xué)組織協(xié)調(diào)山西、湖北、河北、河南、山東、江西等省開(kāi)展了舊有瀝青（渣油）路面再生利用研究,累計(jì)鋪筑再生路面600km。 1989年交通出版社出版了瀝青路面再生技術(shù)一書(shū)。 但以后由于全國(guó)各地忙于高速公路建設(shè)而未能使再生技術(shù)進(jìn)

8、一步推廣應(yīng)用。,中 國(guó),瀝青路面再生利用的現(xiàn)狀,廣佛高速公路、滬嘉高速公路的路面維修采用了廠拌熱再生技術(shù)。 京津塘高速公路采用了就地?zé)嵩偕に?。?shí)踐證明，路面質(zhì)量良好，可以與新鋪路面媲美，而成本降低達(dá)30%。 石家莊市、邯鄲市每年采用冷再生技術(shù)修筑的路面分別達(dá)4050km,所用的穩(wěn)定劑基本采用水泥,只有做實(shí)驗(yàn)段時(shí)采用了乳化瀝青。目前石家莊市和邯鄲市推廣應(yīng)用的是水泥材料做穩(wěn)定劑,冷再生后作路面的底基層。 現(xiàn)在上海、四川、山東及浙江等地也積極采用瀝青路面再生技術(shù)。,中 國(guó),瀝青路面在陽(yáng)光、雨水、氧化等自然作用下，會(huì)逐漸老化。 老化的瀝青路面表現(xiàn)為表面干枯、脆化、進(jìn)而出現(xiàn)開(kāi)裂、松散等病害。 瀝青老化

9、后化學(xué)組成的變化主要是：油分減少，瀝青質(zhì)增加，膠質(zhì)增加。老化越嚴(yán)重，組成變化越明顯。,瀝青路面的再生技術(shù),瀝青路面的再生技術(shù),老化瀝青與原瀝青相比較，表現(xiàn)為： （1）常規(guī)指標(biāo)的變化： 針入度 減小 軟化點(diǎn) 升高 延 度 降低 （2）流變性質(zhì)的變化： 粘 度 增大 非牛頓性質(zhì) 增強(qiáng),瀝青再生實(shí)際是瀝青老化的逆過(guò)程，老化瀝青的再生原理，在理論研究認(rèn)為： 調(diào)節(jié)舊瀝青的粘度，使之降低至所需要的粘度范圍； 調(diào)節(jié)舊瀝青的流變行為，使舊瀝青的非牛頓特性減弱。 當(dāng)舊瀝青粘度高于106Pa.s(針入度小于40）時(shí)通過(guò)添加適量再生劑，并使它與舊瀝青相互混溶，即可有效地恢復(fù)舊瀝青性能。,瀝青路面的再生技術(shù) 老化瀝青

10、的再生原理,再生劑主要成分是低粘度、低飽和分的礦物油料，其粘度約在0.120Pa.s范圍內(nèi)。 再生劑具有溶解瀝青質(zhì)，使瀝青質(zhì)分散的能力。 再生劑能改善瀝青的流變性質(zhì)，使瀝青的非牛頓性質(zhì)降低。,瀝青路面的再生技術(shù) 瀝青再生劑的特性,按再生拌和的溫度劃分： 熱再生 冷再生 按再生的場(chǎng)地分： 廠拌熱再生、廠拌冷再生 現(xiàn)場(chǎng)熱再生（表面熱再生） 現(xiàn)場(chǎng)冷再生（表面冷再生） 全厚式冷再生 （瀝青面層 + 一部分粒料基層）,瀝青路面的再生技術(shù) 瀝青路面再生的施工方式,廠拌熱再生的特點(diǎn)： 只能摻加2030舊料，舊料利用率較低而影響經(jīng)濟(jì)效益。 瀝青拌和廠需要有舊料堆放場(chǎng)地并配備專(zhuān)用的破碎機(jī)械。 可嚴(yán)格控制配合比，

11、再生瀝青混合料質(zhì)量比較高。 要增加產(chǎn)量，瀝青拌和廠需要添置舊料預(yù)熱裝置。,瀝青路面的再生技術(shù) 廠拌熱再生,現(xiàn)場(chǎng)熱再生的特點(diǎn)： 再生舊路面中老化的瀝青 舊瀝青路面材料無(wú)須往返運(yùn)輸，節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用 施工對(duì)道路正常交通的影響小 消除路面表面裂縫 修正舊路面的級(jí)配組成（集料級(jí)配、瀝青用量）,瀝青路面的再生技術(shù) 現(xiàn)場(chǎng)熱再生,現(xiàn)場(chǎng)冷再生的特點(diǎn)： 節(jié)省成本，包括材料和運(yùn)輸成本，與其他傳統(tǒng)的施工方法相比，總投資可節(jié)省4050% 。 與熱拌瀝青相比，節(jié)約能源，石料不需加熱。 有效改善路面的結(jié)構(gòu)特性。 適用于修復(fù)多種路面病害類(lèi)型。 減少環(huán)境污染。,瀝青路面的再生技術(shù) 現(xiàn)場(chǎng)冷再生,全厚式冷再生的特點(diǎn)： 適于修復(fù)多種路

12、面病害類(lèi)型。 減少運(yùn)輸成本（大量使用現(xiàn)有的路面面層及 基層舊料）。 有效提高路面結(jié)構(gòu)層尤其是基層的結(jié)構(gòu)特性。 消除廢舊路面材料的棄置問(wèn)題。 改善路面的行駛質(zhì)量。,瀝青路面的再生技術(shù) 全厚式冷再生,瀝青路面的再生技術(shù) 再生方法選用指南（ARRA）,瀝青路面的再生技術(shù) 現(xiàn)場(chǎng)冷再生的優(yōu)點(diǎn),與熱再生相比，現(xiàn)場(chǎng)冷再生有以下優(yōu)點(diǎn)： 可以對(duì)結(jié)構(gòu)性的破壞進(jìn)行恢復(fù)，整體性好。 對(duì)現(xiàn)有交通影響較小。 節(jié)省能源，經(jīng)濟(jì)效益好。 施工工期較短。 減少環(huán)境污染。,瀝青路面的再生技術(shù) 現(xiàn)場(chǎng)冷再生的技術(shù)途徑,現(xiàn)場(chǎng)冷再生利用技術(shù)，是在現(xiàn)場(chǎng)將舊瀝青路面翻松、破碎、加入瀝青（乳化瀝青或泡沫瀝青）或水泥（石灰、粉煤灰）和適量的水，拌

13、和均勻并攤鋪碾壓重新形成路面結(jié)構(gòu)層的工藝技術(shù)。,瀝青路面的再生技術(shù) 乳化瀝青冷再生的施工工藝,乳化瀝青再生，采用專(zhuān)用機(jī)械將舊路面翻松，加入適量乳化瀝青（可加入少量水泥），拌和均勻，整平后加以壓實(shí)。,瀝青路面的再生技術(shù) 泡沫瀝青冷再生的施工工藝,泡沫瀝青再生，采用專(zhuān)用機(jī)械將舊路面翻松，加入適量泡沫瀝青（可加入少量水泥），拌和均勻，整平后加以壓實(shí)。,瀝青路面的再生技術(shù) 以水泥作為穩(wěn)定劑,路面再生時(shí)加入水泥，使舊路面材料顆粒間相互粘結(jié)，形成一種低水泥劑量的結(jié)構(gòu)層，結(jié)構(gòu)層的承重能力將有效提高。,瀝青路面的再生技術(shù) 泡沫瀝青冷再生技術(shù)的發(fā)展,采用泡沫瀝青鋪筑穩(wěn)定基層，在美國(guó)、法國(guó)、南非、澳大利亞等國(guó)家都

14、已經(jīng)廣泛應(yīng)用。 我國(guó)研究開(kāi)發(fā)泡沫瀝青技術(shù)起步較晚，目前國(guó)內(nèi)在泡沫瀝青及泡沫瀝青再生穩(wěn)定基層技術(shù)等方面進(jìn)行了初步的研究，并取得一定進(jìn)展。,瀝青路面的再生技術(shù) 瀝青的發(fā)泡原理,泡沫瀝青發(fā)泡示意圖,在高溫的瀝青中加入少量的水,由于水的急速氣化形成爆炸性泡沫,使瀝青表面積大量增加,體積膨脹數(shù)倍至數(shù)十倍,然后在近1min內(nèi)瀝青又恢復(fù)原狀。瀝青膨脹產(chǎn)生泡沫而使其粘度下降,從而可以很方便地與冷濕集料拌合均勻。,瀝青路面的再生技術(shù) 瀝青的發(fā)泡設(shè)備,維特根WLB10型室內(nèi)發(fā)泡設(shè)備,瀝青路面的再生技術(shù) 泡沫瀝青混合料的設(shè)計(jì),1.瀝青特性 發(fā)泡特性 膨脹率： 瀝青發(fā)泡膨脹時(shí)達(dá)到的最大體積與未發(fā)泡狀態(tài)下的體積之比。

15、半衰期： 泡沫瀝青從最大體積降到最大體積的一半所需的時(shí)間，以s計(jì)。 瀝青含量 確定最佳泡沫瀝青含量,瀝青路面的再生技術(shù) 泡沫瀝青混合料的設(shè)計(jì),2.集料特性 用于穩(wěn)定的材料須有520%通過(guò)0.075mm篩。,過(guò)細(xì),恰,當(dāng),過(guò)粗,瀝青路面的再生技術(shù) 泡沫瀝青混合料的設(shè)計(jì),3.含水量,水 的 作 用,拌和過(guò)程中有利于瀝青的分散,促進(jìn)集料結(jié)團(tuán)的分散,保證混合料的壓實(shí)效果,根據(jù)重型擊實(shí)試驗(yàn)確定集料的最佳含水量。,4.養(yǎng)生 在一定的條件下進(jìn)行混合料養(yǎng)生，使強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng),泡沫瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)流程圖,瀝青路面的再生技術(shù) 不同瀝青混合料中瀝青膜形成情況,瀝青路面的再生技術(shù) 不同穩(wěn)定劑的比較,泡沫瀝青冷再生在渝涪路的應(yīng)用,泡沫瀝青冷再生在渝涪路的應(yīng)用 混合料設(shè)計(jì),1.瀝青發(fā)泡特性 采用維特根WLB10對(duì)中海70#瀝青進(jìn)行發(fā)泡試驗(yàn)，以確定發(fā)泡最佳效果。,瀝青發(fā)泡狀態(tài)圖,瀝青發(fā)泡,發(fā)泡特性量測(cè)圖,泡沫瀝青冷再生在渝涪路的應(yīng)用 混合料設(shè)計(jì),瀝青發(fā)泡特性結(jié)果,150,160,170,泡沫瀝青冷再生在渝涪路的應(yīng)用 混合料設(shè)計(jì),2.集料組成確定 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣的RAP料級(jí)配情況，通過(guò)添加石屑以滿(mǎn)足泡沫瀝青混合料對(duì)級(jí)配的要求。 試驗(yàn)采用兩種方案： 83RAP料、15石屑、2水泥；