高速改扩建沥青路面冷再生技术应用.pdf
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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
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