高速公路沥青路面高性能乳化沥青厂拌冷再生关键技术研究与应用

高速公路沥青路面高性能乳化沥青厂拌冷再生关键技术研究与应用,研究背景的意义和成果,国内外研究现状,1,2,3,再生混合料设计及路用性能研究,4,设再生面层的路面结构设计方法,5,再生面层施工技术及应用工程,6,再生技术的创新点及论述,养护设计技术研究室,养护设计技术研究室,1.1研究背景,本项目在深入分析国内外沥青路面再生技术现状、山东省乃至我国旧路面材料循环利用的巨大需求，通过国内外文献研究和现状调查，依靠大量的室内外实验验证和理论分析，研究开发了高速公路沥青路面高性能乳化沥青厂拌冷再生成套技术。研发出沥青路面高性能厂拌冷再生用的特种乳化沥青配制方案；研究提出了高性能乳化沥青厂拌冷再生面层混合料配合比设计方法及其路用性能要求；根据半柔性路面再生混合料特点和应用需要，提出了设高性能厂拌冷再生面层的路面结构设计方法及推荐组合，给出了高性能厂拌冷再生面层抑制反射裂缝的作用机理及疲劳寿命预估方法；结合日兰高速公路济宁段沥青路面大修工程试验段，研究提出了高性能厂拌冷再生路面再生施工工艺、设备要求、质量控制及检评标准。申请并获得了“路面层结构及路面旧料循环利用方法”国家发明专利，研究成果的推广应用将显著改善我国沥青路面再生现状，提高旧路面材料循环利用的科技水平，推进我国公路养护的现代化、规范化和科学化建设，促进公路交通行业的科学技术进步。,养护设计技术研究室,1.1研究背景,核心技术：材料、工艺,养护设计技术研究室,1.2研究成果,经过三年的时间过渡攻克了高性能厂拌冷再生技术标准及道路应用,1）提出了冷再生混合料的设计方法，实现半柔性再生面层混合料中的沥青面层旧料掺配比例50%80%，提出了设半柔性再生面层的路面推荐结构组合。2）结合日兰高速公路济宁段沥青路面大修工程近三年的实体工程，优化创新厂拌冷再生面层的施工工艺、设备要求、质量控制等检验标准3）创新性成果：探析优化乳化沥青厂拌冷再生面层混合料配合比设计方法，提高道路抗车辙水平，动稳定度达到9000次/mm以上，给出高性能半柔性再生面层抑制反射裂缝的作用机理及疲劳寿命预估方法，可延长路面使用寿命50%以上。4）编制了沥青路面高性能乳化沥青厂拌冷再生指导意见，提出冷再生在下面层施工的关键工艺、质量控制方法与标准，申请并获得了“路面层结构及路面旧料循环利用方法”国家发明专利。,养护设计技术研究室,1.2经济和社会效益,养护设计技术研究室,1.2经济和社会效益,高掺量、高性能、高价值,按照研究的配合比设计方法，旧料掺配比例50%80%，大量消耗堆积如山的铣刨料，节约沥青和石料资源消耗50%以上,实现高性能沥青路面冷再生面层混合料路用性能达到现行规范沥青中、下面层混合料技术要求，其中动稳定度达到6000次/mm以上，极大地提高了设高性能沥青路面冷再生面层的路面结构抗车辙性能低能耗、低排放、低造价与热拌工艺相比降低碳排放与能源消耗75%以上，与改性沥青热拌沥青混合料相比可降低造价20%30%。,养护设计技术研究室,1.3工程应用,日兰高速,日兰高速公路济宁段于2003年8月底建成通车，年限的增长沥青路面逐渐老化病害严重，路面状况指数PCI仅为70左右，为了为了有效解决沥青路面所出现的一系列病害，提高路面的服务质量，济宁市公路管理局决定联合中公高科养护科技股份有限公司/交通运输部公路科学研究院养管中心成立“课题组，选取日兰高速公路济宁市境内曲阜段、泗水段和嘉祥段三个路段应用高性能沥青路面冷再生混合料技术，以求有效解决车辙病害，显著抑制半刚性基层反射裂缝，减少该路段沥青路面病害形成。,养护设计技术研究室,1.3工程应用,施工效果评价经过前期充分的准备工作，高性能沥青路面冷再生面层修筑后进行了有关的测试工作，取得了良好的效果，并在施工过程对混合料质量控制与试验检测。,养护设计技术研究室,1.3工程应用,冷再生面层压实工艺,养护设计技术研究室,1.3工程应用,成果及应用前景,1）加强对已有试验路段的观测，组织有关单位到试验路进行技术考察，增强工程单位对高性能高性能沥青路面冷再生面层的了解和认识。2）加强技术培训，使业主单位、施工单位与监理单位能尽快了解该技术的优越性，掌握该项技术的应用方法，易于推广。3）继续开展深入研究，不断完善该项技术，降低应用此项技术的工程造价。4）向交通运输部科技司、公路局和有关省份交通运输主管部门汇报，争取广泛支持。5）结合具体工程提供技术咨询、培训服务，为工程项目提供技术保障。,养护设计技术研究室,养护设计技术研究室,技术简介：路面旧料+新矿料+HiRM双胶结料+水HiRM再生混合料（热拌工艺）沥青中、下面层或水泥路面“白加黑”联结层提升路用性能,核心：材料、工艺,依托交通运输部西部养护专项“西部地区高等级公路养护技术研究（200731822302）”，研发该技术成果。提高沥青路面旧料再生利用率及价值，解决路面车辙、反射裂缝等早期病害，提升再生路面使用性能和耐久性，延长实际使用寿命。,西部地区高等级公路养护技术研究（成果获得2013年中国公路学会特等奖，国家发明专利，部科技成果推广目录）专题一：沥青路面大中修养护设计技术研究专题二：沥青路面预防性养护技术研究专题三：新型环保沥青路面养护技术及适应性研究,交通部“十一五”公路养护重大专项（2007-2011）,1、海母（HiRM）再生技术简介,海母（HiRM）高性能乳化沥青厂拌冷再生技术用于高速公路、各级普通干线公路沥青路面中、下面层或水泥混凝土路面“白加黑”联结层。,适用范围,列入部科技成果推广目录,2、冷再生材料性能,材料核心特种乳化沥青,冷再生用胶结料（特种乳化沥青）关键指标技术要求：,乳化能力强,要求乳化效果好，1.18mm筛上剩余量0.01%，乳化沥青中沥青微粒不大于5m，可保证冷再生混合料均匀性和耐久性。,破乳速度与时间可控,要求破乳速度可控制在4-8h，完全满足拌合与施工要求。,与水泥可良好拌和,要求与水泥具有非常优良的可拌合效果，与水泥拌和试验的筛上残留物2%（再生规范未要求）。,专利2(201010568412.7)路面层结构及路面旧料循环利用方法,专利1(201010568414.6)微膨胀乳化沥青及其制备方法,国家发明专利,良好的综合性能,海母（HiRM）再生混合料可满足我国现行公路沥青路面施工技术规范中密级配沥青混合料的技术要求，具有良好的综合路用性能。,再生混合料性能,突出的高温抗车辙性能,海母（HiRM）再生混合料动稳定度DS6000次/mm，与泡沫沥青冷再生、热拌AC-25、改性AC-25、SMA、密级配沥青混凝土相比，具有突出的高温抗车辙能力。,与热拌AC-25相比，HiRM再生混合料在10Hz下，平均振动次数最多，具有显著的抗反射裂缝效果。,显著的抗反射裂缝效果,海母（HiRM）再生技术优势,高掺量：海母（HiRM）再生混合料中的沥青面层旧料掺量可达6080%，每铣刨10cm厚旧料可用回68cm。高性能：海母（HiRM）再生混合料各项技术指标大幅提高，达到热拌沥青混合料技术要求，具有突出的抗车辙性能、良好的抑制反射裂缝能力和较高的承载能力。高价值：海母（HiRM）再生混合料用于铺筑沥青路面中、下面层或水泥路面“白加黑”联结层，提高沥青面层旧料的利用价值。,低能耗：常温拌和，与热拌沥青混合料相比，每吨沥青混合料拌和中可节省燃油消耗66.5kg。低排放：整个生产施工过程只有运输、摊铺、碾压机械存在废气排放，海母（HiRM）混合料生产为零排放、零污染。低造价：单位工程造价比普通热拌沥青混合料低约510%。,3、技术应用,高速公路海母（HiRM）再生路面典型结构,010mm（RAP）1025mm（RAP）,RAP材料预处理,RAP预处理,海母（HiRM）特种乳化沥青加工,工程造价,单位工程造价比大修结构相同层位的热拌AC-25降低5%10%。,旧料掺量60%以上，与热拌料相比每吨混合料，减少可节省石料费用48元以上。（石料80元/吨）,拌合过程不需燃油，与热拌料相比每吨混合料，减少燃油费用22元以上。（燃油3500元/吨）,特种乳化沥青与基质沥青相比，每吨混合料增加费用20元。（特种乳化沥青5800元/吨，基质沥青5000元/吨）,旧料筛分预处理，每吨混合料增加费用10元。,折算成双车道公路累计应用里程超过220km；拌制再生混合料超过40万吨，高效循环使用RAP旧料超过25万吨，节省沥青资源超过6700吨，节省燃油超过2600吨，节省的石料、沥青、燃油资源的直接费用超过5800万元。,工程应用,日兰高速（G1511）日照段,2010年7月实施,原路面主要病害：车辙、裂缝、坑槽等,日兰高速（G1511）日照段,路面损坏状况指数PCI均大于95，属于“优”等级；路面车辙深度指数RDI大于91，车辙深度小于5mm；路面行驶质量指数RQI大于93，属于“优”等级；,G206徐州段一级公路,2011.04,G202吉林段一级公路,表面仅有浮粒，整体强度较好。,2011.07,G108临汾段一级公路,2012.07,旧基层、底基层与土基,G202吉林段二级公路,2011.07,材料性能技术应用,二、海母（HiRM）车辙防治技术,1、材料性能,骨架嵌挤型级配：SMA,改性沥青如SBS、高弹混合料添加剂如高模量抗车辙剂,柔性基层如LSPM抗车辙过渡层如HiRM再生联结层,海母（HiRM）高性能车辙防治技术特点：,突出的高温抗车辙能力,抗车辙沥青混合料60动稳定度DS6000次/mm，优于SBS改性沥青混合料和SMA，特别适用于高温、重载路段及多雨地区。,提升强度性能,抗车辙沥青混合料强度指标提高10%30%，明显优于基质沥青混合料和SMA。,良好的低温抗裂性能,克服了常规抗车