冷再生路面病害防治对策与二次再生

冷再生路面病害防治对策与二次冷再生技术2016.11.16 安徽 合肥汇报人：拾方治沥青冷再生破损机理分析防治对策二次冷再生技术二次冷再生工程应用主要内容将水注入高温沥青中，水与高温沥青发生热量交换，沥青产生大量泡沫并急剧膨胀，处于泡沫状态的沥青与高速搅拌状态下的细集料相粘结形成沥青胶浆，再以点焊的形式与粗集料粘结，形成泡沫沥青冷再生混合料的初期强度。理论基础冷再生路面病害车辙水损害裂缝网裂与沉陷坑槽与松散施工1.再生层过早的开放交通，沥青胶浆粘结强度较低，混合料中含水量较高，在车辆荷载作用下，影响再生混合料强度的形成，产生推挤变形。2.级配偏细，缺少骨料或沥青偏多，导致再生混合料高温稳定性差，易产生失稳性车辙。3.局部压实度不足，在荷载作用下易产生压密性车辙；水泥扬尘现象会导致水泥用量达不到设计要求，影响早期强度。产生车辙的主要原因车辙影响因素1.内在因素：2.外在因素：集料特性级配沥青铣刨料结构组成交通条件气候条件水损害机理分析破坏模式一：出现于泡沫沥青胶结剂与骨料颗粒没有充分结合的部位。水进入泡沫沥青冷再生混合料中，在水的长期浸泡及外力荷载反复作用下，均会导致泡沫沥青再生混合料内部产生破坏，从而发展至整个路面结构。泡沫沥青冷再生混合料在水的长期浸泡作用下受到外力的作用，将会产生两种不同状态的破坏模式。破坏模式二：出现于泡沫沥青与细料形成的“玛蹄脂”部位。产生网裂与沉陷的主要原因：泡沫沥青冷再生基层材料模量相对小，板体性不强。原路面路基强度不足，当路基失稳后会产生沉陷变形。12长时间的交通荷载作用使得再生层底长时间承受较大的弯拉应力，从而产生疲劳开裂，并且发展成为网裂，再生层整体强度丧失，最终形成沉陷。网裂与沉陷产生机理产生横向裂缝的机理分析再生混合料的间接抗拉强度偏小；再生混合料级配设计不合理，水泥掺入量过多，再生层出现干缩开裂；再生层厚度或沥青面层厚度不足。123泡沫沥青冷再生层作为路面结构中的柔性结构层，其常用的结构厚度推荐及下承层强度要求见表5。当下承层不满足设计承载力要求时，必须进行补强处理。泡沫沥青冷再生路面常用结构厚度及下承层承载力要求交通等级交通等级特重交通特重交通重交通重交通中等交通中等交通轻交通轻交通沥青面层沥青面层总总厚度厚度(cm)101861241025泡沫沥青泡沫沥青再生层厚度（再生层厚度（cm）1225122012181215下承层强度下承层强度O (MPa)250200150100注：交通等级应按照注：交通等级应按照DB 33/T 896的规定进行划分。的规定进行划分。防治对策-结构设计防治对策-级配设计双曲线断级配模型0.540.440.810.430.330.760.450.360.800.10.20.30.40.50.60.70.80.9干劈裂强度ITS（MPa）湿劈裂强度（MPa）湿劈裂强度比试验结果试验类型模型级配试验结果普通级配规范要求（重交通）7776450540000100020003000400050006000700080009000模型级配试验结果普通级配规范要求（重交通）动稳定度（次/mm）防治对策-级配设计骨架密实型级配理论最大相对密度毛体积密度空隙率干劈裂强度(MPa)湿劈裂强度(MPa)干湿劈裂强度比马歇尔稳定度(kN)流值(mm)试验值2.3152.18995.4%0.530.4481.5%9.42.72规范值0.450.3680%6.01.54.5试件1试件2试件3试件445min时位移d1（mm）0.9781.1881.6221.61160min时位移d2（mm）1.0461.291.7141.705动稳定度DS(次/mm)9264617668476702混合料车辙试验结果混合料物理力学性能试验结果防治对策-级配设计筛孔(mm)各筛孔的通过率（%）ABC31.510010010026.5751007510075100196590659565951655805585559013.24560407540859.53550306030754.752545255525602.362035204020501.181530153515400.61222122812320.37187227250.155125155200.07538312315优化后级配范围Honeywell添加剂外观为白色粉末，常温下为固态，当温度高于115时呈液态，相对分子质量在500015000之间。在沥青中加入Honeywell添加剂可有效提高沥青的高温等级，改善沥青混合料的高温稳定性。ZH70#+3%Hon 0.5小时（200倍）ZH70#+3%Hon 1.0小时（200倍）防治对策-改性沥青发泡01020304050607080ZH70#ZH70#+3%ZH70#+4%ZH70#+5%ZH70#+6%针入度（0.1mm）Honeywell用量020406080100120ZH70#ZH70#+3%ZH70#+4%ZH70#+5%ZH70#+6%软化点（）Honeywell用量05101520253035ZH70#ZH70#+3%ZH70#+4%ZH70#+5%ZH70#+6%延度（cm）Honeywell用量050100150200250300ZH70#ZH70#+3%ZH70#+4%ZH70#+5%ZH70#+6%粘度，cpHoneywell用量150粘度160粘度170粘度防治对策-改性沥青发泡复合改性沥青发泡效果防治对策-改性沥青发泡沥青种类发泡温度（）用水量（%）膨胀率半衰期（s）ZH 70#1602.51810.0ZH70#+3%HON 76861603.0208.31602.5158.51602.0129.31702.5188.0ZH70#+6%HON 76861602.5158.8指标要求108复合改性泡沫沥青混合料试验结果防治对策-改性沥青发泡注：混合料组成，80%RAP+11%（15-25mm）新料+9%（0-5mm）新料。用水量为4.0%，沥青用量为2.5%。沥青类型沥青类型ZH70#ZH70#+6%7686ZH70#+3%7686+3%7183ZH70#+3%7686+3%7287ZH70#+1.5%7686+4.5%7183ZH70#+1.5%7686+4.5%7885粘度粘度160c(cp)135175141146135116干劈强度干劈强度(MPa)0.480.410.510.540.560.54干湿劈裂干湿劈裂强度比强度比(%)77.589.088.577.875.075.0动 稳 定 度动 稳 定 度(次次/m m)304460196966323439293619类别类别技术参数技术参数特重交通特重交通重交通重交通中等交通中等交通轻交通轻交通马歇尔试验马歇尔试验稳定度（稳定度（KN）（）（60）6.06.05.05.0流值（流值（mm）1.53.01.53.51.53.51.54.0强度强度劈裂强度劈裂强度ITS（MPa）（）（25）0.450.400.350.30无侧限抗压强度无侧限抗压强度UCS（MPa）（）（20）1.61.41.21.0水稳性水稳性干湿劈裂强度比干湿劈裂强度比ITSR0.800.750.750.70车辙试验车辙试验动稳定度动稳定度DS（次（次/mm）（60）500040003000-混合料性能指标要求防治对策-混合料性能指标要求厂拌冷再生施工工艺：1.超粒径颗粒影响再生混合料的水稳定性与高温稳定性，可增添二次破碎及筛分设备；2.拌和场地有合理的排水、防雨设施，各种集料分类堆放；3.拌和、运输过程中应严禁离析现象。就地冷再生施工工艺：1.应使用摊铺机或石料撒布车添加新料，避免产生离析；2.加强就地拌和的均匀性，避免含水量变化引起离析；3.加强整平工艺，加大对压实度的检测。结束养生条件：1.泡沫沥青冷再生层能够取出完整的芯样；2.泡沫沥青冷再生层含水率低于2%。防治对策-施工工艺措施泡沫沥青冷再生技术自2005年开始在我国推广应用，通过近10年的应用，有不少的道路使用了这项技术，并在人员、设备和技术等做了储备，积累了丰富的经验。因此在其中一些泡沫沥青冷再生路面面临再次维修的情形下，提出能否继续使用泡沫沥青冷再生技术对原先的泡沫沥青冷再生材料进行二次再生的问题也就显得非常必要。二次冷再生背景据西部地区公路水路建设应用材料循环利用研究中提出，应充分利用交通建设废物中含有大量砂石的特点，使交通建设重新进入自然生态系统的物质和能量循环之中，从而形成自然生态系统层面上的“大循环”。规 划设 计施 工运 营维 修养 护报 废交通系统原 材 料交通基础设施（构件）建筑废料废旧水泥、沥青路面材料；砂石土、疏浚土等再生资源交 通 建 筑 废 料输 入循 环输 出再利用水泥、钢材、沥青、砂石等建筑材料物质材料减量化再循环交通系统建材工业、运输装备制造业等其他行业粉煤灰、矿渣、煤矸石等工 业废料原材料再生资源交通废料既有交通基础设施构件无害化再循环（产业链耦合）二次冷再生背景泡沫沥青再生路面回收料特性研究宏观认识：二次再生回收料中，包括沥青面层铣刨料、一次再生基层铣刨料以及其他类型基层材料。不同粒径大小的铣刨料表面结构与性能不同，对再生后的混合料性能将产生影响。根据表观状态上将4.75mm以上的铣刨料粗颗粒分为4类：表面无明显沥青黏附集料颗粒（见图2-1）、表面部分沥青粘结颗粒（见图2-2）、粘结块状颗粒（见图2-3）及直径超过37.5mm巨大粘结块料（见图2-4）。单独集料颗粒表面部分粘结颗粒粘结块料巨粒粘结块料泡沫沥青再生路面回收料特性研究试验研究：为了进一步分析上述粗铣刨料特性，开展新料替换部分铣刨料颗粒试验研究。试验方案将铣刨料粗粒分为4.75-9.5mm、9.5mm以上两档，分别用相同粒径的碎石替换这两档粗料，具体为：级配A:65%铣刨料（铣刨料中4.75-9.5mm粒径颗粒替换）+15%碎石+18%石屑+2.0%水泥级配B:65%铣刨料（铣刨料中9.5mm以上粒径颗粒替换）+15%碎石+18%石屑+2.0%水泥级配C:65%铣刨料（无替换粒径颗粒）+15%碎石+18%石屑+2.0%水泥31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.0750102030405060708090100通过率（%）筛孔尺寸（mm）上限中值下限拟定级配泡沫沥青再生路面回收料特性研究试验结果：最大理论密度差异毛体积密度差异2.272.282.292.302.312.322.332.342.352.362.37级配A级配B级配C最大理论密度（g/cm3)级配类型2.122.142.162.182.202.222.242.26级配A级配B级配C毛体积密度(g/cm3)级配类型泡沫沥青再生路面回收料特性研究试验结果及分析：空隙率差异矿料间隙率差异粗集料矿料间隙率差异5.005.205.405.605.806.006.206.40级配A级配B级配C空隙率（%）级配类型11.5012.0012.5013.0013.5014.0014.50级配A级配B级配C矿料间隙率（%）级配类型55.0055.5056.0056.5057.0057.5058.0058.50级配A级配B级配C粗集料矿料间隙率（%）级配类型泡沫沥青再生路面回收料特性研究试验结果及分析：干劈裂强度差异湿劈裂强度差异残留强度比0.600.650.700.750.800.85级配A级配B级配C干劈裂强度(MPa)级配类型0.000.100.200.300.400.500.600.700.80级配A级配B级配C湿劈裂强度(MPa)级配类型0.000.200.400.600.801.001.20级配A级配B级配C残留强度比(%)级配类型泡沫沥青再生路面回收料特性研究试验结果及分析：不替换4.75-9.5mm新料替换9.5mm以上新料替换泡沫沥青再生路面回收料特性研究铣刨料部分颗粒替换试验结论：.（1）通过新料替换旧料试验，发现泡沫沥青再生路面回收料粗颗粒对泡沫沥青二次冷再生混