高速改扩建沥青路面冷再生技术应用.pdf

1、PPT模板下载： 博士/研究员交通运输行业高速公路养护技术重点实验室（济南）山东省道路材料与结构重点实验室山东省废旧材料循环利用工程技术研究中心SHANDONG TRANSPORTATION INSTITUTE目录CONTENTS01项目概况02研究成果03主要推广内容及关键技术04社会与经济效益05总结project overview项目概况项目概况01 项目概况济青高速概况济青高速概况济青高速公路横贯山东半岛17个市、县（区）济青高速公路横贯山东半岛17个市、县（区）连接济南、淄博、潍坊、青岛等重要工业城市连接济南、淄博、潍坊、青岛等重要工业城市穿越5条国道、15条省道穿越5条国道、15条

2、省道山东省客货最繁忙的高速通道之一山东省客货最繁忙的高速通道之一1993年年底主线工程建成通车1993年年底主线工程建成通车被誉为山东省的“黄金通道”被誉为山东省的“黄金通道”01 项目概况济青高速概况济青高速概况项目名称：济南至青岛高速公路改扩建工程项目名称：济南至青岛高速公路改扩建工程路线全长：309.2km（青银段286.947km、济广段22.210km）路线全长：309.2km（青银段286.947km、济广段22.210km）批复估算：300.62亿元平均造价：9722.51万元/公里批复估算：300.62亿元平均造价：9722.51万元/公里建设工期：2016年6月-2019年1

3、2月建设工期：2016年6月-2019年12月既有标准：双向四车道既有标准：双向四车道改扩建标准：双向八车道改扩建标准：双向八车道设计速度：120公里/小时设计速度：120公里/小时标准路基宽度：42米标准路基宽度：42米青岛即墨市朱家官庄青岛即墨市朱家官庄新主线收费站新主线收费站济南零点立交济南零点立交01 项目概况济青高速再生利用的目标济青高速再生利用的目标旧路材料实现资源节约集约利用，全线沥青路面铣刨料和水泥稳定碎石铣刨料高值化再生利用率60%以上。废弃结构物混凝土再生利用率20%以上；旧波形梁护栏改造再利用30%以上。Research Foundation研究成果研究成果02 研究成果

4、配合比设计方法简单，控制指标单一设计方法仍需改进冷再生沥青强度机理认识不清楚，制约了应用。劈裂强度干湿劈裂冻融劈裂动稳定度低温弯曲抗松散试验马歇尔、重型击实旋转压实方法最佳含水量最佳沥青用量最佳水泥用量体积指标测定乳化沥青含量测定配伍性试验结构设计参数与结构适应性仍需研究。？沥青路面冷再生存在的技术问题沥青路面冷再生存在的技术问题02 研究成果交通运输部应用基础研究项目（重点平台）山 东 省 交 通 科 技 计 划 项 目沥青路面冷再生强度再形成机理与性能评价指标体系的研究乳化沥青及泡沫沥青冷再生混合料强度形成机理冷再生混合料性能评价指标和体系冷再生材料的结构设计参数和结构适应性02 研究成果

5、冷再生混合料的物相组成冷再生将旧沥青混合料（RAP）经过适当技术处理，掺加一定量的新集料、矿粉满足一定的级配要求后，添加适量乳化沥青（泡沫沥青）和水泥后、在常温条件下重新拌制生产沥青混合料的技术，其材料构成体系更加复杂。沥青矿粉填料矿料乳化沥青水泥水RAP料新矿料矿粉填料泡沫沥青水泥水RAP料新矿料矿粉填料HMAECRMFCRM1.乳化沥青冷再生的强度形成机理问题02 研究成果1.乳化沥青冷再生的强度形成机理问题0.0002.0004.0006.0008.00010.00012.00014.00016.000Dch,mmnDch,mmnDch,mmnDch,mmn0-5mm5-10mm10-2

6、0mm某铣胞料颗粒表征参数beforeafter冷再生冷再生RAP的颗粒参的颗粒参数会在溶剂（沥青数会在溶剂（沥青）、碾压力下发生）、碾压力下发生改变，导致密度、改变，导致密度、强度等物理指标的强度等物理指标的变化；从而带来混变化；从而带来混合料级配设计中的合料级配设计中的复杂性，也带来强复杂性，也带来强度机理形成上的复度机理形成上的复杂性。杂性。02 研究成果1.乳化沥青冷再生的强度形成机理问题RAP旧沥青旧沥青 RAP料多以一个颗粒团聚体的形式存在，颗粒表面多存在微细颗粒等；而酸除掉颗粒后，曾呈现相对匀质的沥青集合体，无大面积的荧光显示。旧沥青呈现一种类似天然岩沥青的特点，并不现荧光。旧沥

7、青的胶体结构发生改变，稳定性减弱胶体结构发生改变，稳定性减弱，沥青性能变差，主要表现为延度变差，软化点升高，针入度降低。酸处理后02 研究成果乳化沥青乳化沥青铺展阶段初凝阶段固化阶段成型阶段1.乳化沥青冷再生的强度形成机理问题02 研究成果1.乳化沥青冷再生的强度形成机理问题乳化沥青冷再生沥青混合料比热拌沥青混合料的物相体系更为复杂，其中的胶浆体系也尤为不同。胶浆1：普通热拌沥青混凝土胶浆（矿粉+沥青）胶浆2：乳化沥青残留物+矿粉胶浆3：乳化沥青残留物+水泥胶浆4：乳化沥青残留物+水泥水化物胶浆5：2+3+4乳化沥青水泥水RAP料新矿料矿粉填料胶浆体系02 研究成果冷再生沥青混合料强度形成过冷

8、再生沥青混合料强度形成过程中，胶浆体系在不同时间所程中，胶浆体系在不同时间所表现的方式是不同的。表现的方式是不同的。乳化沥青更多扮演着混合料初期稳定的作用，水泥水化、矿粉、乳化沥青残留物以及形成的复合胶浆系统才是形成最终路用强度的保障。1.乳化沥青冷再生的强度形成机理问题02 研究成果1.乳化沥青冷再生的强度形成机理问题矿粉+沥青水泥+乳化沥青 乳化剂与沥青之间有一定的配伍性，基质沥青四组份的差异会导致乳化沥青粒径、储存稳定性、残留物性质方面的差异。利用动态剪切流变仪检测则可以发现这些乳化沥青存在流动性和温度敏感性上的不同。相比基质沥青胶浆，乳化沥青残留物胶浆受矿粉类型影响更为明显。不同乳化剂

9、同铣刨料的配伍性不同，导致其工作性不同。乳化沥青冷再生的强度形成受不同乳化剂类型、水泥剂量、水、乳化沥青用量等因素影响显著。02 研究成果2.乳化沥青冷再生混合料设计问题不同混合料的模量主曲线对比冷再生混合料在低频区模量较高，高频区模量变化，泡沫沥青偏低。胶结料的形式不同，泡沫冷混合料的模量敏感区短，而且模量幅度小；而乳化沥青冷再生与热拌料则敏感区长，模量变化大。模量敏感区，混合料模量相对接近！模量敏感区02 研究成果旋转压实试验采用50次或70次的压实次数。冷再生的最佳含水量采用旋转压实确定。采用旋转压实设计方法确定最佳乳化沥青含量。旋转压实试验确定混合料干湿劈裂强度。旋转压实试验确定混合料

10、水稳定性。设计方法材料设计现场施工评价指标体系混合料指标体系有所调整：明确了不同交通等级下冷再生混合料设计要求；提高了冷再生混合料的空隙率控制标准；摒弃了马歇尔稳定度试验，增加了干湿劈裂强度、动稳定度及低温弯曲试验指标；增加了40工作时间的控制指标；较现行规范提高了劈裂强度、冻融劈裂强度的控制标准；2.乳化沥青冷再生混合料设计问题02 研究成果沥青冷再生混合料疲劳性能试验采用三分点加载四点弯曲疲劳试验，现场切件及实验室内成型切割疲劳试件，试件尺寸为50.0mm63.5mm381mm，试验温度为20，加载频率选为10Hz，采用应力控制模式加载。冷再生混合料试件冷再生混合料试件在低应变时，荷载在低

11、应变时，荷载作用次数较大，应作用次数较大，应变为80时，试变为80时，试件承受接近200万次件承受接近200万次加载仍未破坏，冷加载仍未破坏，冷再生沥青混合料的再生沥青混合料的疲劳性能是远低于疲劳性能是远低于热拌沥青混合料。热拌沥青混合料。3.乳化沥青冷再生结构设计参数与结构适应性02 研究成果通过对乳化沥青冷再生和泡沫沥青冷再生混合料通过对乳化沥青冷再生和泡沫沥青冷再生混合料的动态模量分析，在的动态模量分析，在20条件下，条件下，乳化沥青冷再乳化沥青冷再生动态模量范围（生动态模量范围（20，10HZ）介于）介于40008000MPa，泡沫沥青冷再生动态模量范围，泡沫沥青冷再生动态模量范围（2

12、0，10HZ）介于）介于35007500MPa。动态模量泊松比冷再生混合料泊松比介于密级配沥青混合料和冷再生混合料泊松比介于密级配沥青混合料和开级配沥青混合料泊松比的中间值开级配沥青混合料泊松比的中间值0.3。疲劳特性冷再生混合料在较低应变水平下可以承受一定的冷再生混合料在较低应变水平下可以承受一定的疲劳荷载，但在与基质沥青200疲劳荷载，但在与基质沥青200时，疲劳性能时，疲劳性能是基质沥青的三十分之一。是基质沥青的三十分之一。因此冷再生混合料并因此冷再生混合料并不适合抵抗疲劳开裂的层位。不适合抵抗疲劳开裂的层位。020004000600080001000012000051015202530

13、加载频率/Hz动 态 模 量/M P a1015204054051015202530051015202530加载频率/Hz相 位 角/10152040543.乳化沥青冷再生结构设计参数与结构适应性Main research contents and key technologies主要推广内容及关键技术主要推广内容及关键技术03 主要推广内容及关键技术1.应用结构1.应用结构全线冷再生应用路段（普通乳化再生）推广应用课题（高性能乳化再生）采用常规的乳化沥青冷再生技术，可以用以替代柔性基层，具有造价相对较低、铣刨料利用率高、实现简单、性能稳定的特点，根据济青高速的交通量以及永久性路面结构的特点，

14、全线采用此方案。此推广项目来源为交通部课题沥青路面冷再生强度再形成机理与性能评价指标体系（国际领先）的相关研究。高性能乳化沥青性能远高于常规乳化沥青冷再生技术，疲劳性能提高10倍以上，可以用于特重交通的下面层。03 主要推广内容及关键技术2.关键技术2.关键技术基质沥青乳化剂新集料水泥旋转压实设计标准化的再生设备改装技术专用混合料设备施工控制及细部处理工艺层间粘结处理工艺环保要求早强要求高抗疲劳性要求高抗水损性能材料选择一旋转压实为基础的评价方法设计方法设计方法设备改装标准化及专用设备的研发施工工艺及控制指标高性能乳化再生技术03 主要推广内容及关键技术2.关键技术1-材料选择及试验2.关键技

15、术1-材料选择及试验1.油源选择与控制2.乳化剂与原油配伍性乳化沥青与油源的配伍性油源确定红外光谱检测乳化沥青生产性能检测3.性能试验03 主要推广内容及关键技术2.关键技术1-材料选择及试验2.关键技术1-材料选择及试验工业级乳化沥青生产冷再生专用乳化沥青的性质冷再生专用乳化沥青的性质，除受，除受乳化剂用量、沥青类型、乳化剂用量、沥青类型、乳化剂种类乳化剂种类等因素的影响外，还等因素的影响外，还受到受到胶体磨胶体磨的影响，胶体磨可以的影响，胶体磨可以显著地影响乳化沥青的粒度，进显著地影响乳化沥青的粒度，进而影响乳化沥青稳定性和残留物而影响乳化沥青稳定性和残留物的性质，的性质，因此生产工业级的

16、乳化因此生产工业级的乳化沥青，合适的乳化沥青胶体磨是沥青，合适的乳化沥青胶体磨是必须要考虑的。必须要考虑的。生产中一般要求乳化沥青胶生产中一般要求乳化沥青胶体磨转速达到体磨转速达到3000r/min以上（3000r/min以上（低于此转速的设备需要验证后方低于此转速的设备需要验证后方可使用）可使用）。02468101214160.2870.3340.3890.4530.5280.6150.7170.8350.9721.1331.321.5371.792.0852.4292.833.2963.8394.4725.2096.0687.0688.2339.5911.17113.01215.15717

17、.65620.56623.95627.90432.50437.86144.102频率分布，%粒度，微米1#2#3#5#乳化沥青加工转速针入度（0.1mm)15延度(cm)筛上残留物(%)蒸发残留(%)离子电荷破乳速度45150400.162阳离子慢裂5500转87490.0566.1阳离子慢裂4500转74820.0765.7阳离子慢裂1500转无法正常加工残留物超过55%的乳化沥青03 主要推广内容及关键技术2.关键技术2-冷再生混合料设计体系2.关键技术2-冷再生混合料设计体系明确冷再生混合料明确冷再生混合料的设计方法，以往的的设计方法，以往的设计方法是既采用半设计方法是既采用半刚性的设计

18、有采用热刚性的设计有采用热拌沥青混合料的设计拌沥青混合料的设计，缺少科学依据，通，缺少科学依据，通过室内试验，认为采过室内试验，认为采用旋转压实成型于现用旋转压实成型于现场压实更为接近，混场压实更为接近，混合料更密实，且不容合料更密实，且不容易出现回弹现象，因易出现回弹现象，因此确定此确定旋转压实旋转压实为混为混合料的设计方法。合料的设计方法。济青高速采用的设计方法：旋转压实试验采用70次的压实次数（重载交通）。试验项目技术要求空隙率，%8-12劈裂试验（15）劈裂强度（MPa）不小于层位特重交通及以上重交通其他等级下面层0.600.550.50基层0.550.50.45干湿劈裂强度比（%）不

19、小于重交通及以上等级下面层其他等级8075冻融劈裂强度比TSR（%）不小于重交通及以上等级下面层其他等级7570工作时间40（h）不小于2动稳定度（车辙）（次/mm）不小于1500低温弯曲试验（-10）*（）不小于150003 主要推广内容及关键技术2.关键技术2-冷再生混合料设计方法2.关键技术2-冷再生混合料设计方法本设计体系的特点：本设计体系的特点：方法二 延迟成型试验方法一湿轮磨耗试验（1）用试验的方法确定乳（1）用试验的方法确定乳化沥青与铣刨料的配伍性，化沥青与铣刨料的配伍性，提出延迟实验法和湿轮磨耗提出延迟实验法和湿轮磨耗试验。试验。03 主要推广内容及关键技术2.关键技术2-冷再

20、生混合料设计方法2.关键技术2-冷再生混合料设计方法（2）旋转压实法确定的最佳含水量和（2）旋转压实法确定的最佳含水量和最佳乳化沥青含量与现场更加匹配。最佳乳化沥青含量与现场更加匹配。旋转压实设计方法的特点：旋转压实设计方法的特点：以往常用的确定最佳含水量的方法为：实以往常用的确定最佳含水量的方法为：实验室配合比设计时变化不同含水量，室内进行验室配合比设计时变化不同含水量，室内进行重型击实实验，通过不同含水量下干密度的变重型击实实验，通过不同含水量下干密度的变化，得出最大干密度下的含水量作为击实实验化，得出最大干密度下的含水量作为击实实验确定的最佳含水量。而土工确定的最佳含水量确定的最佳含水量

21、。而土工确定的最佳含水量明显比实际偏高。明显比实际偏高。由于重型击实试验为土工的击实方法，而冷由于重型击实试验为土工的击实方法，而冷再生混合料性质为半柔性材料，用土工的方式再生混合料性质为半柔性材料，用土工的方式评价半柔性材料明显不妥。评价半柔性材料明显不妥。03 主要推广内容及关键技术2.关键技术3-设备改装标准化及专用设备的研发2.关键技术3-设备改装标准化及专用设备的研发连续式改造平台间歇式改造平台应用技术一：拌和站的标准化改装技术应用技术一：拌和站的标准化改装技术改装重点：配料系统乳化沥青计量系统水计量系统粉料计量系统搅拌系统03 主要推广内容及关键技术2.关键技术3-设备改装标准化及

22、专用设备的研发2.关键技术3-设备改装标准化及专用设备的研发应用技术一：拌和站的标准化改装技术应用技术一：拌和站的标准化改装技术冷再生改造标准化参数确定冷再生改造标准化参数确定型号WCQ500D改造WCQ600D改造WCQ800D改造搅拌工艺连续式连续式连续式骨料粒径(mm)505050搅拌主机数量222再生剂种类乳化沥青乳化沥青乳化沥青沥青罐配置1-2个卧罐1-2个卧罐1-2个卧罐再生骨料仓数量333骨料仓数量555计量精度骨料2%2%2%水泥、矿粉1%1%1%水1%-+2%1%-+2%1%-+2%乳化沥青/泡沫沥青0.5%0.5%0.5%连续式稳定土拌合站改造参数连续式稳定土拌合站改造参数

23、间歇式拌合站改造参数间歇式拌合站改造参数型号LBD3000改造LBD4000改造LBD5000改造搅拌工艺250-300300-400300-500骨料粒径(mm)间歇式间歇式间歇式搅拌主机数量404040再生剂种类111沥青罐配置乳化沥青乳化沥青乳化沥青再生骨料仓数量1个卧式罐1个卧式罐1个卧式罐骨料仓数量333计量精度骨料555水泥、矿粉0.5%0.5%0.5%水0.5%0.5%0.5%乳化沥青/泡沫沥青0.2%0.2%0.2%03 主要推广内容及关键技术2.关键技术3-设备改装标准化及专用设备的研发2.关键技术3-设备改装标准化及专用设备的研发应用技术二：冷再生专用拌和站研发应用技术二：

24、冷再生专用拌和站研发连续式专用拌合设备制造连续式专用拌合设备制造采用连续搅拌技术，生产效率高；可以实现稳定土和冷再生的共同生产，真正的一机多用；混合料采用分级搅拌的方式，实现粗骨料与细集料的分级拌合，提高了拌合效率，减少混合料的离析；采用专用计量沥青罐，实现乳化沥青的精确计量，解决连续式计量系统无法实时监控沥青材料用量的问题；拌合站采用实时监控系统，拌合站发生断料或者计量超出规定范围，会通过网络发送于相关人员，保证混合料的质量03 主要推广内容及关键技术2.关键技术3-设备改装标准化及专用设备的研发2.关键技术3-设备改装标准化及专用设备的研发应用技术二：冷再生专用拌和站研发应用技术二：冷再生

25、专用拌和站研发间歇式专用拌合设备制造间歇式专用拌合设备制造采用间歇式搅拌工艺，搅拌时间可控，搅拌效果好，成品料质量易于保证；各种材料计量精度高，乳化沥青计量精度达到间歇式热拌沥青拌合站的要求，实现混合料质量的精细化控制；可实现各档原材料的精确称量，大幅减小级配变异性；本设备无成品料仓和成品料皮带机，彻底解决了再生料粘连皮带的问题；拌合站采用改进的卸料系统，保证拌合过程高效、安全、均匀；采用专用的搅拌装置，一方面保证混合料的拌合效率，一方面减小乳化沥青的破乳；拌合站采用实时监控系统，采用物联网技术，实现各项参数的实时监控，另外拌合站采用逐盘打印技术，实现生产的可查、可控；本设备模块化设计，可根据

26、用户需求配置。03 主要推广内容及关键技术2.关键技术4-施工工艺及控制指标2.关键技术4-施工工艺及控制指标本项目乳化沥青冷再生施工质量控制，主要完成冷再生中水泥计量水泥计量、乳化沥青用量、外加水用量乳化沥青用量、外加水用量等的计量。本项目中现场质量控制主要为压实度的控制，本项目采用湿密度和芯样干密度双控的技术要求，保证了混合料的施工质量。施施工工质质量量控控制制水泥用量监控水泥用量的监控通过以下两个方式进行：（1）现场水泥滴定试验（2）水泥的累计计量以及总量计量乳化沥青计量乳化沥青用量的监控通过以下两个方式：（1）专用设备检测乳化沥青用量（2）乳化沥青的累计计量以及总量计量含水量及现场压实

27、度现场压实度的检测采用双控的手段：（1）现场压实效果采用湿密度控制，湿密度通过灌砂法确定，含水量采用专用设备检测。（2）现场芯样检测，对冷再生的现场芯样要求压实度大于98%，空隙率小于12%的双指标要求，利于混合料的质量控制。03 主要推广内容及关键技术2.关键技术4-施工工艺及控制指标2.关键技术4-施工工艺及控制指标(1)层间粘结处理工艺层间粘结处理工艺传统的规范和冷再生施工工艺中都没有对冷再生和半刚性基层的粘结做相应的规定，结合冷再生材料的特点，研制出了层间粘结剂层间粘结剂，解决了冷再生与半刚性基层间的粘结问题。层间粘结剂所用材料都为施工单位常备材料，具有造价合理、施工简便、效果良好的特

28、点。层间粘结施工取芯效果03 主要推广内容及关键技术2.关键技术4-施工工艺及控制指标2.关键技术4-施工工艺及控制指标对于改扩建项目中，通常会存在冷再生层与其他路面结构的纵向拼接问题，往往这样的接缝为冷接缝，传统的处理方法不能起粘结效果，本项目通过对界面处理剂界面处理剂的研究，解决了冷接缝的拼接问题。纵缝施工取芯效果(2)新旧道路纵向冷拼接技术新旧道路纵向冷拼接技术03 主要推广内容及关键技术2.关键技术4-施工工艺及控制指标2.关键技术4-施工工艺及控制指标保证乳化沥青冷再生混合料的现场压实度和平整度(3)压实工艺和机具的组合压实工艺和机具的组合03 主要推广内容及关键技术2.关键技术5-

29、高性能乳化再生技术2.关键技术5-高性能乳化再生技术高性能乳化沥青冷再生的应用采用环保型的乳化沥青生产工艺采用环保型的乳化沥青生产工艺，不使不使用危化品用危化品，提高了乳化沥青的安全性，减少了对环境的污染；本项目乳化沥青冷再生结构层同时代替了柔性基层柔性基层ATB-25和下面层和下面层AC-25，实现一次性施工，缩短了工期，提高了工程建造效率。高性能乳化沥青冷再生混合料性能提高性能提高，较传统乳化沥青冷再生混合料，劈裂强劈裂强度提高度提高20%以上，疲劳性能提高疲劳性能提高10倍以上倍以上，抗开裂性能（抗开裂性能（OT抗裂试验）提高抗裂试验）提高5倍倍。03 主要推广内容及关键技术3.济青高速

30、冷再生施工3.济青高速冷再生施工（1）混合料的拌合）混合料的拌合连续式生产连续式生产间歇式生产间歇式生产03 主要推广内容及关键技术3.济青高速冷再生施工3.济青高速冷再生施工（2）混合料的运输与摊铺）混合料的运输与摊铺混合料运输混合料运输混合料摊铺混合料摊铺03 主要推广内容及关键技术3.济青高速冷再生施工3.济青高速冷再生施工（3）混合料的压实和压实度检验）混合料的压实和压实度检验混合料压实混合料压实现场压实度检测现场压实度检测03 主要推广内容及关键技术3.济青高速冷再生施工3.济青高速冷再生施工（4）现场取芯）现场取芯Social and economic benefits社会与经济效

31、益社会与经济效益04 社会与经济效益1.社会效益1.社会效益沥青铣刨料127.4万吨水稳铣刨料157.3万吨项目级再生利用 节约170万吨碎石产量 每100km节约废渣填埋占地70亩 少开采岩石60多万方Summary总结总结05 总结2010国道206大修2011交通部冷再生强度机理课题立项2013胶州湾高速大修项目2014安徽合徐南项目地标编制2015济宁G104大修项目2016宁夏国道338项目2018济青高速改扩建山东交科院冷再生研究历程山东交科院冷再生研究历程？2007-2008问题提出05 总结总结总结通过济青改扩建项目验证了冷再生强度形成机理的科学性；通过试验与现场验证，证明旋转压实设计方法和指标体系的合理性，能最大程度反映混合料的使用特性；形成完善的乳化冷再生设备改装标准化技术，并设计制造专用的乳化冷再生拌和设备；优化并完善乳化冷再生施工质量控制标准，并解决层间粘结和新老路拼接的技术难题；编制山东省乳化沥青冷再生地方标准。PPT模板下载： WILL DO A GREAT JOB!THANKS！SHANDONG TRANSPORTATION INSTITUTE