半刚性基层沥青路面结构性能恢复技术

半刚性基层沥青路面结构性能恢复技术我国高等级公路发展现状存在的问题破坏模式及解决方案沥青路面再生利用的现状沥青路面的再生技术泡沫沥青冷再生在渝涪路的应用主要内容

经过十几年的建设，我国高速公路总里程已经达到4万多公里

，位居世界第二位。一、二级公路达到20多万公里。路面结构形式绝大部分是半刚性基层沥青路面。目前已有部分进入了大、中修维修期。我国高等级公路现状路面的破坏方面半刚性基层沥青路面的病害早期病害－坑槽、纵横向裂缝、唧浆及拥包等结构性病害－龟裂、车辙、沉陷等半刚性基层自身的局限性，易开裂、水稳定性差存在的问题路面早期损坏坑槽路面早期损坏纵横向裂缝路面结构性损坏路面龟裂路面结构性损坏车辙沥青的消耗方面高速公路每公里约需耗用沥青350吨～400吨（四车道）。我国公路每年用沥青实际已突破约400万吨，道路建设与养护消耗了大量的沥青。仅2001年，全国道路建设耗用沥青约650万吨，其中进口沥青150万吨。

存在的问题路面的维修方面传统的路面大修对策，主要包括两种：翻修和补强（或加铺）。

翻修就是挖除路面结构层，然后重新修建，也叫“开膛破肚式”。缺点：（1）造价高，工期长；（2）产生大量铣刨材料，没有合理、计划的使用，污染环境，浪费资源；（3）工程量大，社会影响差。

存在的问题补强主要采采用加铺罩罩面，即在在原路面上上铺筑新的的结构层。。缺点：（1）道路结构构承载能力力不能得到到根本加强强；（2）路面结构构存在的病病害，不能能彻底解决决，存在潜潜在危险；；（3）不断加铺铺路面，造造成附属设设施不断改改建；（4）路面结构构组合不合合理，路面面结构中往往往存在软软弱的夹层层。存在的问题题存在的问题题节约能源、、保护环境境方面石油资源是是不会再生生的，过度度的开采将将造成资源源的枯竭。。热拌沥青混混凝土生产产及摊铺过过程中的粉粉尘、烟雾雾对环境的的污染较大大。从节约资源源出发，将将旧沥青路路面再生加加以利用是是一项行之之有效的措措施。世界各国积积极开展沥沥青路面再再生利用的的研究与应应用，我国国在这方面面起步较晚晚。破坏模式及及解决方案案半刚性基层层干缩、温温缩裂缝或或疲劳引起起的裂缝基层裂缝导导致沥青层层的反射裂裂缝破坏模式（一）破坏模式（一）荷载的作用用下进一步步将导致基基层的结构构性破坏及及沥青层龟龟裂等破坏坏水从裂缝进进入沥青层层及半刚性性基层导致致唧浆、沉沉陷等破坏坏破坏模式及及解决方案案破坏模式（二）半刚性基层层与沥青层层模量相差悬悬殊，在车辆荷载载作用下沥沥青层中剪应力(τ)较大，造成沥青面面层首先出出现纵向开裂破坏模式及及解决方案案破坏模式（二）水从裂缝进进入沥青层层与半刚性性基层的界界面，在动动水压力的的作用下，，导致唧浆、推移移、拥包等等破坏破坏模式及及解决方案案解决方案导致沥青路路面发生破破坏的原因因是多方面面的，如结构设计计、材料设设计、施工工等，但从上述的的两种半刚刚性基层沥沥青路面破破坏模式可可知，半刚性基层层易开裂、、及与面层层模量的不不匹配是造造成沥青路路面损坏的的主要原因因如何对基层层已经结构构性破坏的的沥青路面面进行性能能恢复是工工程技术人人员面临的的重要课题题，既要避避免半刚性性基层的缺缺陷，又要要节约资源源，有利于于环保，解决方案——对旧沥青路路面进行再再生利用，，铺筑成半半柔性基层层。沥青路面再再生利用的的现状1915年在美国开开始研究沥沥青路面再再生，但由由于以以后大规模模的公路建建设而忽视视了对该技技术的研究究。1973年由于石油油危机而在在全国推广广再生技术术。1980年美国25个州共使用了200万吨热拌再生沥沥青混合料料。到八十年代代中期猛增增至2亿吨，占全部路路用沥青混混凝土的1/2。现在已作为为日常技术术应用于生生产。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再生实实际是沥青青老化的逆逆过程，老老化沥青的的再生原理理，在理论论研究认为为：调节旧沥青青的粘度，，使之降低低至所需要要的粘度范范围；调节旧沥青青的流变行行为，使旧旧沥青的非非牛顿特性性减弱。当旧沥青粘粘度高于106Pa.s(针入度小于于40）时通过添添加适量再再生剂，并并使它与旧旧沥青相互互混溶，即即可有效地地恢复旧沥沥青性能。。沥青路面的的再生技术术老化沥青的的再生原理理再生剂主要要成分是低低粘度、低低饱和分的的矿物油料料，其粘度度约在0.1～20Pa.s范围内。再生剂具有有溶解沥青青质，使沥沥青质分散散的能力。。再生剂能改改善沥青的的流变性质质，使沥青青的非牛顿顿性质降低低。沥青路面的的再生技术术沥青再生剂剂的特性按再生拌和和的温度划划分：热再生冷再生按再生的场场地分：厂拌热再生生、厂拌冷冷再生现场热再生生（表面热热再生）现场冷再生生（表面冷冷再生）全厚式冷再再生（沥青面层层+一部分粒料料基层）沥青路面的的再生技术术沥青路面再再生的施工工方式厂拌热再生生的特点：：只能掺加20～30％旧料，旧旧料利用率率较低而影影响经济效效益。沥青拌和厂厂需要有旧旧料堆放场场地并配备备专用的破破碎机械。。可严格控制制配合比，，再生沥青青混合料质质量比较高高。要增加产量量，沥青拌拌和厂需要要添置旧料料预热装置置。沥青路面的的再生技术术厂拌热再生生现场热再生生的特点：：再生旧路面面中老化的的沥青旧沥青路面面材料无须须往返运输输，节省运运输费用施工对道路路正常交通通的影响小小消除路面表表面裂缝修正旧路面面的级配组组成（集料料级配、沥沥青用量））沥青路面的的再生技术术现场热再生生现场冷再生生的特点：：节省成本，，包括材料料和运输成成本，与其其他传统的的施工方法法相比，总总投资可节节省40～50%。与热拌沥青青相比，节节约能源，，石料不需需加热。有效改善路路面的结构构特性。适用于修复复多种路面面病害类型型。减少环境污污染。沥青路面的的再生技术术现场冷再生生全厚式冷再再生的特点点：适于修复多多种路面病病害类型。。减少运输成成本（大量量使用现有有的路面面面层及基基层层旧料）。。有效提高路面结结构层尤其是基基层的结构特性性。消除废旧路面材材料的弃置问题题。改善路面的行驶驶质量。沥青路面的再生生技术全厚式冷再生沥青路面的再生生技术再生方法选用指指南（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△

△△沥青路面的再生生技术现场冷再生的优优点与热再生相比，，现场冷再生有有以下优点：可以对结构性的的破坏进行恢复复，整体性好。。对现有交通影响响较小。节省能源，经济济效益好。施工工期较短。。减少环境污染。。沥青路面的再生生技术现场冷再生的技技术途径现场冷再生利用用技术，是在现现场将旧沥青路路面翻松、破碎碎、加入沥青（乳化沥青或泡泡沫沥青）或水泥（石灰、粉粉煤灰）和适量的水，拌拌和均匀并摊铺铺碾压重新形成成路面结构层的的工艺技术。沥青路面的再生生技术乳化沥青冷再生生的施工工艺乳化沥青再生，，采用专用机械械将旧路面翻松松，加入适量乳乳化沥青（可加加入少量水泥）），拌和均匀，，整平后加以压压实。沥青路面的再生生技术泡沫沥青冷再生生的施工工艺泡沫沥青再生，，采用专用机械械将旧路面翻松松，加入适量泡泡沫沥青（可加加入少量水泥）），拌和均匀，，整平后加以压压实。沥青路面的再生生技术以水泥作为稳定定剂路面再生时加入入水泥，使旧路路面材料颗粒间间相互粘结，形形成一种低水泥泥剂量的结构层层，结构层的承承重能力将有效效提高。沥青路面的再生生技术泡沫沥青冷再生生技术的发展采用泡沫沥青铺铺筑稳定基层，，在美国、法国国、南非、澳大大利亚等国家都都已经广泛应用用。我国研究开发泡泡沫沥青技术起起步较晚，目前前国内在泡沫沥沥青及泡沫沥青青再生稳定基层层技术等方面进进行了初步的研研究，并取得一一定进展。沥青路面的再生生技术沥青的发泡原理理泡沫沥青发泡示示意图在高温的沥青中中加入少量的水,由于水的急速气气化形成爆炸性性泡沫,使沥青表面积大大量增加,体积膨胀数倍至至数十倍,然后在近1min内沥青又恢复原原状。沥青膨胀胀产生泡沫而使使其粘度下降,从而可以很方便便地与冷湿集料料拌合均匀。沥青路面的再生生技术沥青的发泡设备备维特根WLB10型室内发泡设备备沥青路面的再生生技术泡沫沥青混合料料的设计1.沥青特性发泡特性膨胀率：沥青发泡膨胀时时达到的最大体体积与未发泡状状态下的体积之之比。半衰期：泡沫沥青从最大大体积降到最大大体积的一半所所需的时间，以以s计。沥青含量确定最佳泡沫沥沥青含量沥青路面的再生生技术泡沫沥青混合料料的设计2.集料特性用于稳定的材料料须有5～20%通过0.075mm筛。过细恰当过粗沥青路面的再生生技术泡沫沥青混合料料的设计3.含水量水的作用拌和过程中有利利于沥青的分散散促进集料结团的的分散保证混合料的压压实效果根据重型击实试试验确定集料的的最佳含水量。。4.养生在一定的条件下下进行混合料养养生，使强度逐逐渐增长泡沫沥青混合料料配合比设计流流程图

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生生技术不同沥青混合料料中沥青膜形成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生生技术不同稳定剂的比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