半刚性基层沥青路面结构性能恢复技术

半刚性基基层沥青青路面结结构性能能恢复技技术我国高等等级公路路发展现现状存在的问问题破坏模式式及解决决方案沥青路面面再生利利用的现现状沥青路面面的再生生技术泡沫沥青青冷再生生在渝涪涪路的应应用主要内容容经过十几几年的建建设，我我国高速速公路总总里程已已经达到到4万多公里里，位居世界界第二位位。一、二级级公路达达到20多万公里里。路面结构构形式绝绝大部分分是半刚性基基层沥青青路面。目前已有有部分进进入了大大、中修修维修期期。我国高等等级公路路现状路面的破破坏方面面半刚性基基层沥青青路面的的病害早期病害害－坑槽、纵纵横向裂裂缝、唧唧浆及拥拥包等结构性病病害－龟裂、车车辙、沉沉陷等半刚性基基层自身身的局限限性，易开裂、、水稳定定性差存在的问问题路面早期期损坏坑槽路面早期期损坏纵横向裂裂缝路面结构构性损坏坏路面龟裂裂路面结构构性损坏坏车辙沥青的消消耗方面面高速公路路每公里里约需耗耗用沥青青350吨～400吨（四车道道）。我国公路路每年用用沥青实实际已突突破约400万吨，道路建建设与养养护消耗耗了大量量的沥青青。仅2001年，全国国道路建建设耗用用沥青约约650万吨，其中进进口沥青青150万吨。存在的问问题路面的维维修方面面传统的路路面大修修对策，，主要包包括两种种：翻修修和补强强（或加加铺）。。翻修就是是挖除路路面结构构层，然然后重新新修建，，也叫“开膛破肚肚式”。缺点：（1）造价高，，工期长长；（2）产生大大量铣刨刨材料，，没有合合理、计计划的使使用，污污染环境境，浪费费资源；；（3）工程量量大，社社会影响响差。存在的问问题补强主要要采用加加铺罩面面，即在在原路面面上铺筑筑新的结结构层。。缺点：（1）道路结结构承载载能力不不能得到到根本加加强；（2）路面结结构存在在的病害害，不能能彻底解解决，存存在潜在在危险；；（3）不断加加铺路面面，造成成附属设设施不断断改建；；（4）路面结结构组合合不合理理，路面面结构中中往往存存在软弱弱的夹层层。存在的问问题存在的问问题节约能源源、保护护环境方方面石油资源源是不会会再生的的，过度度的开采采将造成成资源的的枯竭。。热拌沥青青混凝土土生产及及摊铺过过程中的的粉尘、、烟雾对对环境的的污染较较大。从节约资资源出发发，将旧旧沥青路路面再生生加以利利用是一一项行之之有效的的措施。。世界各国积极极开展沥青路路面再生利用用的研究与应应用，我国在在这方面起步步较晚。破坏模式及解解决方案半刚性基层干干缩、温缩裂裂缝或疲劳引引起的裂缝基层裂缝导致致沥青层的反反射裂缝破坏模式（一）破坏模式（一）荷载的作用下下进一步将导导致基层的结结构性破坏及及沥青层龟裂裂等破坏水从裂缝进入入沥青层及半半刚性基层导导致唧浆、沉沉陷等破坏破坏模式及解解决方案破坏模式（二）半刚性基层与与沥青层模量相差悬殊殊，在车辆荷载作作用下沥青层层中剪应力(τ)较大，造成沥青面层层首先出现纵向开裂破坏模式及解解决方案破坏模式（二）水从裂缝进入入沥青层与半半刚性基层的的界面，在动动水压力的作作用下，导致致唧浆、推移、、拥包等破坏坏破坏模式及解解决方案解决方案导致沥青路面面发生破坏的的原因是多方方面的，如结构设计、、材料设计、、施工等，但从上述的两两种半刚性基基层沥青路面面破坏模式可可知，半刚性基层易易开裂、及与与面层模量的的不匹配是造造成沥青路面面损坏的主要要原因如何对基层已已经结构性破破坏的沥青路路面进行性能能恢复是工程程技术人员面面临的重要课课题，既要避避免半刚性基基层的缺陷，，又要节约资资源，有利于于环保，解决方案——对旧沥青路面面进行再生利利用，铺筑成成半柔性基层层。沥青路面再生生利用的现状状1915年在美国开始始研究沥青路路面再生，但但由于以以后大规模的的公路建设而而忽视了对该该技术的研究究。1973年由于石油危危机而在全国国推广再生技技术。1980年美国25个州共使用了200万吨热拌再生沥青青混合料。到八十年代中中期猛增至2亿吨，占全部路用用沥青混凝土土的1/2。现在已作为日日常技术应用用于生产。美国沥青路面再再生利用的的现状1981年美国交通通运输研究究委员会出出版了《路面废料再再生指南》1981年美国沥青青协会出版版了《沥青路面热热拌再生技技术手册》1983年美国沥青青协会又出出版了《沥青路面冷冷拌再生技技术手册》现在美国仍仍在继续进进行研究，，如全厚式式沥青路面面的再生利利用。美国沥青路面再再生利用的的现状1974年开始进行行沥青路面面再生技术术的研究1980年厂拌再生生混合料达达50万吨1984年日本道路路协会出版版了《路面再生利利用技术指指南》日本沥青路面再再生利用的的现状70年代中期，，德国将路面废料料全部加以以利用。另外，荷兰所有城镇都都组织路面面废料的收收集与储存存，并应用用于各类道道路的路面面工程。在法国，高速公路路部门积极极推广应用用再生技术术，并广泛泛应用于高高速公路路路面。欧洲国家沥青路面再再生利用的的现状上世纪60年代苏联开始沥青路路面再生技技术的研究究。1966年苏联出版版了《沥青混合料料废料再生生利用技术术》一书。1979年出版了《旧沥青混凝凝土再生混混合料技术术准则》，用以指导导推广应用用。1984年苏联出版版《再生路用沥沥青混凝土土》一书,该书详细介介绍了再生生技术。表表明苏联在在该领域也也取得很大大进展。前苏联沥青路面再再生利用的的现状上世纪80年代交通部部将沥青路路面再生利利用技术作作为重点科科研项目立立项研究。。1982年由同济大大学组织协协调山西、、湖北、河河北、河南南、山东、、江西等省省开展了《旧有沥青（（渣油）路路面再生利利用研究》,累计铺筑再再生路面600km。1989年交通出版版社出版了了《沥青路面再再生技术》一书。但以后由于于全国各地地忙于高速速公路建设设而未能使使再生技术术进一步推推广应用。。中国沥青路面再再生利用的的现状广佛高速公公路、沪嘉嘉高速公路路的路面维维修采用了了厂拌热再生生技术。京津塘高速速公路采用用了就地热再生生工艺。实践证明明，路面质质量良好，，可以与新新铺路面媲媲美，而成成本降低达达30%。石家庄市、、邯郸市每每年采用冷再生技术术修筑的路面面分别达40～50km,所用的稳定定剂基本采采用水泥,只有做实验验段时采用用了乳化沥沥青。目前前石家庄市市和邯郸市市推广应用用的是水泥泥材料做稳稳定剂,冷再生后作作路面的底底基层。现在上海、四川川、山东及及浙江等地也积极极采用沥青青路面再生生技术。中国沥青路面在在阳光、雨雨水、氧化化等自然作作用下，会会逐渐老化化。老化的沥青青路面表现现为表面干干枯、脆化化、进而出出现开裂、、松散等病病害。沥青老化后后化学组成成的变化主主要是：油分减少，，沥青质增增加，胶质质增加。老化越严重重，组成变变化越明显显。沥青路面的的再生技术术沥青路面的的再生技术术老化沥青与与原沥青相相比较，表表现为：（1）常规指标标的变化：：针入度减减小软化点升升高延度度降降低低（2）流变性质质的变化：：粘度度增增大大非牛顿性质质增增强强沥青青再再生生实实际际是是沥沥青青老老化化的的逆逆过过程程，，老老化化沥沥青青的的再再生生原原理理，，在在理理论论研研究究认认为为：：调节节旧旧沥沥青青的的粘粘度度，，使使之之降降低低至至所所需需要要的的粘粘度度范范围围；；调节节旧旧沥沥青青的的流流变变行行为为，，使使旧旧沥沥青青的的非非牛牛顿顿特特性性减减弱弱。。当旧旧沥沥青青粘粘度度高高于于106Pa.s(针入入度度小小于于40）时时通通过过添添加加适适量量再再生生剂剂，，并并使使它它与与旧旧沥沥青青相相互互混混溶溶，，即即可可有有效效地地恢恢复复旧旧沥沥青青性性能能。。沥青青路路面面的的再再生生技技术术老化化沥沥青青的的再再生生原原理理再生生剂剂主主要要成成分分是是低低粘粘度度、、低低饱饱和和分分的的矿矿物物油油料料，，其其粘粘度度约约在在0.1～20Pa.s范围围内内。。再生生剂剂具具有有溶溶解解沥沥青青质质，，使使沥沥青青质质分分散散的的能能力力。。再生剂剂能改改善沥沥青的的流变变性质质，使使沥青青的非非牛顿顿性质质降低低。沥青路路面的的再生生技术术沥青再再生剂剂的特特性按再生生拌和和的温温度划划分：：热再生生冷再生生按再生生的场场地分分：厂拌热热再生生、厂厂拌冷冷再生生现场热热再生生（表表面热热再生生）现场冷冷再生生（表表面冷冷再生生）全厚式式冷再再生（沥青青面层层+一部分分粒料料基层层）沥青路路面的的再生生技术术沥青路路面再再生的的施工工方式式厂拌热热再生生的特特点：：只能掺掺加20～30％旧料料，旧旧料利利用率率较低低而影影响经经济效效益。。沥青拌拌和厂厂需要要有旧旧料堆堆放场场地并并配备备专用用的破破碎机机械。。可严格格控制制配合合比，，再生生沥青青混合合料质质量比比较高高。要增加加产量量，沥沥青拌拌和厂厂需要要添置置旧料料预热热装置置。沥青路路面的的再生生技术术厂拌热热再生生现场热热再生生的特特点：：再生旧旧路面面中老老化的的沥青青旧沥青青路面面材料料无须须往返返运输输，节节省运运输费费用施工对对道路路正常常交通通的影影响小小消除路路面表表面裂裂缝修正旧旧路面面的级级配组组成（（集料料级配配、沥沥青用用量））沥青路路面的的再生生技术术现场热热再生生现场冷冷再生生的特特点：：节省成成本，，包括括材料料和运运输成成本，，与其其他传传统的的施工工方法法相比比，总总投资资可节节省40～50%。与热拌拌沥青青相比比，节节约能能源，，石料料不需需加热热。有效改改善路路面的的结构构特性性。适用于于修复复多种种路面面病害害类型型。减少环环境污污染沥青路路面的的再生生技术术现场冷冷再生生全厚式式冷再再生的的特点点：适于修修复多多种路路面病病害类类型。。减少运运输成成本（（大量量使用用现有有的路路面面面层及及基基层层旧料料）。。有效提提高路路面结结构层层尤其其是基基层的的结构构特性性。消除废废旧路路面材材料的的弃置置问题题。改善路面的的行驶质量量。沥青路面的的再生技术术全厚式冷再再生沥青路面的的再生技术术再生方法选选用指南（（ARRA）路面病害类型厂拌热再生现场热再生现场冷再生全厚式再生表面类松散△△

泛油△△

磨光△△

变形类波浪△△

浅车辙△△

深车辙△

△△路面病害类型厂拌热再生现场热再生现场冷再生全厚式再生裂缝类（荷载型）龟裂△

△△纵向裂缝△△△△路缘裂缝△

△△滑动裂缝△△

裂缝类（非荷载型）网裂△

△△纵向接缝△△

横向裂缝△

△△反射裂缝△

△△沥青路面的的再生技术术现场冷再生生的优点与热再生相相比，现场场冷再生有有以下优点点：可以对结构构性的破坏坏进行恢复复，整体性性好。对现有交通通影响较小小。节省能源，，经济效益益好。施工工期较较短。减少环境污污染。沥青路面的的再生技术术现场冷再生生的技术途途径现场冷再生生利用技术术，是在现现场将旧沥沥青路面翻翻松、破碎碎、加入沥沥青（乳化沥青青或泡沫沥沥青）或水泥（石灰灰、粉煤灰灰）和适量的水水，拌和均均匀并摊铺铺碾压重新新形成路面面结构层的的工艺技术术。沥青路面的的再生技术术乳化沥青冷冷再生的施施工工艺乳化沥青再再生，采用用专用机械械将旧路面面翻松，加加入适量乳乳化沥青（（可加入少少量水泥）），拌和均均匀，整平平后加以压压实。沥青路面的的再生技术术泡沫沥青冷冷再生的施施工工艺泡沫沥青再再生，采用用专用机械械将旧路面面翻松，加加入适量泡泡沫沥青（（可加入少少量水泥）），拌和均均匀，整平平后加以压压实。沥青路面的的再生技术术以水泥作为为稳定剂路面再生时时加入水泥泥，使旧路路面材料颗颗粒间相互互粘结，形形成一种低低水泥剂量量的结构层层，结构层层的承重能能力将有效效提高。沥青路面的的再生技术术泡沫沥青冷冷再生技术术的发展采用泡沫沥沥青铺筑稳稳定基层，，在美国、、法国、南南非、澳大大利亚等国国家都已经经广泛应用用。我国研究开开发泡沫沥沥青技术起起步较晚，，目前国内内在泡沫沥沥青及泡沫沫沥青再生生稳定基层层技术等方方面进行了了初步的研研究，并取取得一定进进展。沥青路面面的再生生技术沥青的发发泡原理理泡沫沥青青发泡示示意图在高温的的沥青中中加入少量量的水,由于水的的急速气气化形成成爆炸性性泡沫,使沥青表表面积大大量增加加,体积膨胀胀数倍至至数十倍倍,然后在近近1min内沥青又又恢复原原状。沥沥青膨胀胀产生泡泡沫而使使其粘度下降降,从而可以以很方便便地与冷冷湿集料料拌合均均匀。沥青路面面的再生生技术沥青的发发泡设备备维特根WLB10型室内发发泡设备备沥青路面面的再生生技术泡沫沥青青混合料料的设计计1.沥青特性性发泡特性性膨胀率：：沥青发泡泡膨胀时时达到的的最大体体积与未未发泡状状态下的的体积之之比。半衰期：：泡沫沥青青从最大大体积降降到最大大体积的的一半所所需的时时间，以以s计。沥青含量确定最佳泡沫沫沥青含量沥青路面的再再生技术泡沫沥青混合合料的设计2.集料特性用于稳定的材材料须有5～20%通过0.075mm筛。过细恰当过粗沥青路面的再再生技术泡沫沥青混合合料的设计3.含水量水的作用拌和过程中有有利于沥青的的分散促进集料结团团的分散保证混合料的的压实效果根据重型击实实试验确定集集料的最佳含含水量。4.养生在一定的条件件下进行混合合料养生，使使强度逐渐增增长泡沫沥青混合合料配合比设设计流程图

选定沥青

选定级配进行沥青发泡特性试验进行击实试验确定最佳含水量确定混合料的拌和用水量,用几种不同的泡沫沥青用量拌和混合料并成型试件

试件脱模后进行养生养生完成后量测试件各项数据,并将试件分为干湿两组干组试件25℃养生1至2小时后进行劈裂试验湿组试件置于25℃水浴中24小时后进行劈裂试验计算残留劈裂强度比,确定最佳泡沫沥青用量沥青路面的再再生技术不同沥青混合合料中沥青膜膜形成情况乳化沥青混合料

薄沥青膜粘聚力泡沫沥青混合料分散沥青颗粒材料沥青路面的再再生技术不同稳定剂的的比较项目水泥稳定水泥＋乳化沥青稳定水泥＋泡沫沥青稳定优点材料普遍、价格稳定、接受度高、施工方法简易，对大部分材料而言，水泥提高抗压强度及抗水侵害的效果明显。柔性且具粘弹性特点、抗疲劳性较高、施工方便，油罐车与稳定再生机具管线相连后喷洒即可，接受度高。施工方便，为强度高的柔性路面结构层，抗变形及抗疲劳性能俱佳。价格低廉且碾压后即获得强度，可马上开放交通。缺点干缩问题不易控制，刚性将使抗疲劳性降低，养护期长且无法荷重。需专门的技术、价格高。现场含水量高时加入则呈饱和无法碾压。有时需很长的养护时间。采用