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1、沥青路面冷再生技术,孙立军,同济大学交通运输工程学院,2020/4/27,教育部重点试验室,2,主要内容,再生技术,路面评价,路面结构设计,施工温度场分析,再生混合料设计,结束语,2020/4/27,教育部重点试验室,3,再生技术,?,冷再生技术,?,热再生技术,?,现场,?,工厂,2020/4/27,教育部重点试验室,4,路面评价,面层,纵,缝,L H L H L M H L H L H L H L H L H L H L H,横,缝,龟,裂,块,裂,车,辙,波,浪,沉,陷,麻,面,补,丁,泛,油,坑,槽,DL DT DA DB DR DW DS DD DP DF DH,DC DD DS D
2、H,DP,PCI=100-DP,分层加权法,2020/4/27,教育部重点试验室,5,?,贯穿和非贯穿裂缝,?,贯穿裂缝将损坏基层,?,非贯穿只需要更新或再生面层,5,路面评价,面层甄别,2020/4/27,教育部重点试验室,6,路面评价,面层甄别,2020/4/27,教育部重点试验室,7,?,反射裂缝,?,唧浆，脱空,路面评价,面层甄别,2020/4/27,教育部重点试验室,8,?,变形的原因,路面评价,面层甄别,2020/4/27,教育部重点试验室,9,?,变形产生在哪一层,0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06,0.07,0.08,0,100,200,300,40
3、0,500,沥青层深度（mm),变形率,路面评价,面层甄别,剪应力比沿深度变化,0,10,20,30,40,50,60,70,80,0,0.5,1,1.5,2,2.5,倍率,深,度,cx1-2-16,cx1-1-6,cx1-2-19,1.53MPa,，,4191kg,1.25Mpa,，,5421kg,0.98Mpa,4129,kg,2020/4/27,教育部重点试验室,10,?,变形产生在哪一层,路面评价,面层甄别,2020/4/27,教育部重点试验室,11,?,变形产生在哪一层,路面评价,面层甄别,2020/4/27,教育部重点试验室,12,?,老化程度,?,决定了就沥青材料的可用性,路面评
4、价,面层甄别,2020/4/27,教育部重点试验室,13,?,均匀性,?,决定了旧料使用的可行性、方便性和具体细节,路面评价,面层甄别,2020/4/27,教育部重点试验室,14,?,路基,?,土质类型,?,含水量,?,密实度,?,垫层,?,材料类型,?,级配,?,含水量,路面评价,基础状况,?,钻芯或开挖,?,从含水量判断道路的排水状,况、路面结构的渗水状况,?,决定今后新路面结构的湿度,?,土质、密实度和湿度决定了,路基的模量,?,确定垫层的适用性和模量,2020/4/27,教育部重点试验室,15,?,弯沉测定,?,基层状况的判别是十分关键的步骤,?,决定基层的模量,?,判断基层的完好性,
5、路面评价,基层评价,2020/4/27,教育部重点试验室,16,?,杠杆式弯沉仪,?,FWD,路面评价,基层评价,2020/4/27,教育部重点试验室,17,?,厚沥青层,路面评价,基层评价,2020/4/27,教育部重点试验室,18,?,基本原理,Min:(Dci,-Dmi)2*wi,E1,h1,E2,h2,E0,路面评价,基层评价,2020/4/27,教育部重点试验室,19,?,过程复杂，结果误差大,e,（,E,1,E,01,),（,E,2,E,02,),路面评价,基层评价,2020/4/27,教育部重点试验室,20,?,弯沉盆上的惰性点,R,D,土基模量,E0,上层模量,Ei-Ej,惰性
6、点,D,I,R,I,路面评价,基层评价,2020/4/27,教育部重点试验室,21,R,I,D,I,E,采用迭代法即可求,出反演解,D,I,实测弯沉盆,路面评价,基层评价,2020/4/27,教育部重点试验室,22,?,基层完好性判别,路面评价,基层评价,0,1000,2000,3000,4000,5000,6000,7000,(无损坏),(300),(300),(200),(130),(60),(30),半刚性基层损坏类型（裂缝间距/cm）,半,刚,性,基,层,模,量,/,M,P,a,2020/4/27,教育部重点试验室,23,?,E4000MPa,?,基层基本完好，裂缝间距,5,米以上,?
7、,可观察表面裂缝间距,路面评价,基层评价,2020/4/27,教育部重点试验室,24,?,E=25004000MPa,?,轻度块裂,?,裂块尺寸,100*100500*500cm,30,路面评价,基层评价,2020/4/27,教育部重点试验室,25,?,E=8002500MPa,?,重度块裂,?,裂块尺寸,50*50100*100cm,路面评价,基层评价,2020/4/27,教育部重点试验室,26,?,E=450800MPa,?,轻度龟裂,?,裂块尺寸,20*2050*50cm,路面评价,基层评价,2020/4/27,教育部重点试验室,27,?,E450MPa,?,重度龟裂,?,裂块尺寸,20
8、*20cm,路面评价,基层评价,2020/4/27,教育部重点试验室,28,?,面层的使用,?,基层的利用,?,结构厚度设计,?,结构组合设计,?,旧路面材料的使用,?,调整和最终结果的确定,再生结构设计,2020/4/27,教育部重点试验室,29,?,面层可用性以及如何使用,?,面层可直接使用,?,表面层问题,?,中面层问题,?,三层都有问题,再生结构设计,面层使用,2020/4/27,教育部重点试验室,30,基本完好,15,米,0.51,米,基层可直接使用,上面可直接作沥,青面层,再生结构设计,基层使用,2020/4/27,教育部重点试验室,31,0.51,米,0.20.5,米,0.2,米
9、,可作沥青,基层,需要处理,再生结构设计,基层使用,2020/4/27,教育部重点试验室,32,模量组合,材料选择,厚度组合,经济优化,材料强度控制,材料质量控制,弯拉疲劳设计,阶段,I,阶段,IV,阶段,II,阶段,III,阶段,V,剪力场分析,初期损坏,剪切试验,行为方程,经济参数,传统试验,再生结构设计,结构设计,2020/4/27,教育部重点试验室,33,PCI,A,B,最低可接受水平,分析期或寿命,周期,分析期,再生结构设计,结构设计,2020/4/27,教育部重点试验室,34,12,14,16,18,20,22,24,26,28,600,800,1000,1200,1400,160
10、0,1800,2000,2200,2400,2600,2800,3000,ESAL/日,面,层,厚,度,(,c,m,),12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,600,800,1000,1200,1400,1600,1800,2000,2200,2400,2600,2800,3000,ESAL/日,面,层,厚,度,再生结构设计,结构设计,2020/4/27,教育部重点试验室,35,?,如果直接加铺,?,h=H-,旧沥青层等效厚度,?,旧沥青层等效厚度,=,*PCI,*h0(,+1),?,=0.000034,?,=2.3564,?,=-0.4207,?,h0
11、=,旧沥青层厚度,再生结构设计,结构设计,2020/4/27,教育部重点试验室,36,热拌沥青层：对重交通、高温,地区，厚度应大于,10cm,沥青再生层，厚度,h=8cm,原路面基层,h=,（,H-,沥青面层厚度）,/F,再生结构设计,结构设计,2020/4/27,教育部重点试验室,37,?,标高的限制可能被迫改变结构设计,?,有时需要增加基层的厚度,?,有时需要压低标高，此时可能需要用热拌料代替,再生料,?,有时需要铣刨基层以降低标高,?,排水的考虑,?,内部排水,?,排水系统,再生结构设计,结构设计,2020/4/27,教育部重点试验室,38,?,HMA,的摊铺导致温度场的变化,冷,再,生
12、,底,基,层,H M A,施工中路面温度场及压实,2020/4/27,教育部重点试验室,39,施工中路面温度场及压实,2020/4/27,教育部重点试验室,40,施工中路面温度场及压实,?,不同于,HMA,的过程,?,冷压实过程,?,热压实过程,H M A,冷,再,生,底,基,层,2020/4/27,教育部重点试验室,41,?,冷再生沥青混合料的压,实过程,施工中路面温度场及压实,2020/4/27,教育部重点试验室,42,?,基本性质：,冷拌冷铺的热再生混合料,冷再生层摊铺,HMA,前的钻芯样,冷再生层摊铺,HMA,后的钻芯样,是否充分利用这个性质是区别再生与再利,用的关键，是保证耐久性和经
13、济性的关键,施工中路面温度场及压实,2020/4/27,教育部重点试验室,43,HMA,摊铺前冷再生芯样的空隙率,%,HMA,摊铺后冷再生芯样的空隙率,%,空隙率减小,%,11.9,9.5,2.4,13.3,9.6,3.7,12.7,9.4,3.3,13.7,10.9,2.8,12.5,9.4,3.1,13.2,10.5,2.7,12.0,8.8,3.2,11.4,9.1,2.3,12.3,8.9,3.4,12.6,（均值）,9.6,（均值）,3.0,（均值）,HMA,摊铺前后冷再生层芯样的空隙率,施工中路面温度场及压实,2020/4/27,教育部重点试验室,44,冷再生混合料设计,?,目前各
14、国的再生材料设计,?,通过土工击实方法确定最佳含水量,OWC,。,?,保持,OWC,不变，以预估的沥青用量为中值，按照一定间隔变化形成,5,个乳化沥青用量。将拌合均匀的混合料装入试模内，在马歇尔击实仪,上双面各击实,50,次。将试样连同试模一同放入,60,鼓风烘箱中养生,40,小时以上，之后从烘箱中取出，立即放置到马歇尔击实仪上双面各,击实,25,次。,?,测试试件的毛体积密度、,15,的劈裂强度、浸水,24,小时的湿劈裂强度,（或者,40,的马歇尔稳定度及浸水马歇尔稳定度），结合工程经验综,合确定最佳乳化沥青用量,OEC,。,2020/4/27,教育部重点试验室,45,8.0,9.0,10.
15、0,11.0,12.0,13.0,14.0,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0,7.0,8.0,空,隙,率,(,%,),乳化沥青油石比,(%),0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0,7.0,8.0,1,5,干,劈,裂,强,度,(,M,p,a,),乳化沥青油石比（,%,）,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0,7.0,8.0,1,5,湿,劈,裂,强,度,(,M,p,a,),乳化沥青油石比（,%,）,冷再生混合料设计,2020/4/27,教育部重点试验室,46,?,设计结果分析：,OEC=4.0-5.0
16、%,?,多数采用,4.0%,冷再生混合料设计,2020/4/27,教育部重点试验室,47,?,考虑热压实过程,的试件成型是混合料设计关键,?,冷压实过程的模拟（第一次击实）：国际通用方法,?,热压实过程的模拟（第二次击实）,?,与施工季节有关，不同季节的最佳剂量不同，不同,RAP,的最佳剂量不同,?,60,击实,40,次,?,70,击实,40,次,?,考虑热压实过程使乳化沥青含量减小,冷再生混合料设计,2020/4/27,教育部重点试验室,48,冷再生混合料设计,?,施工车辙检验,?,出现的车辙是冷再生沥青混合料在高温条件下嵌挤,力和内摩阻力不足，因剪切流动而发生的破坏。,无侧限抗压强度试验,
17、2020/4/27,教育部重点试验室,49,冷再生混合料设计,?,无侧限抗压强度试验温度确定（,60,）,0,2,4,6,8,10,12,0,20,40,60,80,100,120,冷,再,生,深,度,（,c,m,）,温度（,）,0,2,4,6,8,10,12,0,20,40,60,80,100,120,冷,再,生,深,度,（,c,m,）,温度（,）,T,55,=61.0,T,60,=61.1,2020/4/27,教育部重点试验室,50,冷再生混合料设计,?,再生混合料的设计还需要深入研究，进行优化,?,施工压实过程应该进行研究和优化，这使,HMA,的压实与常规不同,?,这是确保耐久性和经济性
18、的关键,?,对于大量的使用而言，深入研究是十分必要的,2020/4/27,教育部重点试验室,51,HMA,的设计,?,HMA,的厚度需要仔细设计,?,上中（下）面层的混合料的设计与交通量的大,小有关,?,在满足常规指标的基础上，应该确保其抗剪切,强度，以避免车辙和开裂,剪应力,车辙和,开裂控,制,弯拉应,变，疲,劳开裂,控制,),arcsin(,3,1,3,1,u,G,G,u,G,G,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,疲劳寿命比与材料系数的关系,y=0.9865Ln(x)+0.5713,R,2,=0.9973,0,0.5,1,1.5,2,2.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5
19、,4,4.5,K,f,1,压应变,12,14,16,18,20,22,24,26,28,600,800,1000,1200,1400,1600,1800,2000,2200,2400,2600,2800,3000,ESAL/日,面,层,厚,度,(,c,m,),26,28,30,32,34,36,38,40,600,800,1000,1200,1400,1600,1800,2000,2200,2400,2600,2800,3000,ESAL/日,基,层,厚,度,(,c,m,),26,28,30,32,34,36,38,40,42,600,800,1000,1200,1400,1600,1800,
20、2000,2200,2400,2600,2800,3000,ESAL/日,垫,层,厚,度,(,c,m,),土基模量,25MPa,30MPa,40MPa,80MPa,?,按性能设计结构,?,按力学设计材料,车,辙,深,度,作,用次数,2020/4/27,教育部重点试验室,53,?,材料的疲劳,f,f,N,f,N,?,?,9,现场,F,9,=80150,与结构组成、所在地区有关,HMA,的设计,2020/4/27,教育部重点试验室,54,结束语,?,路面再生是一种路面维修的重要方式，不仅可,以恢复路面性能，而且可以节约资源,?,旧路面的评价是非常关键的环节，已诊断个结,构层的使用方式，是比较困难的环节,?,再生结构需要科学的设计，是确保效果和节约,成本的关键因素,?,冷再生混合料可以起到一种冷拌热再生的效,果，科学的设计和粗放的使用是区分“再生、,再用”的关键，也是确保耐久性和节约成本的,关键因素,2020/4/27,教育部重点试验室,55,结束语,?,路面最好在夏天施工，以改善冷再生混合料的,热压密效果和路面的耐久性；底层,HMA,混合,料的压实过程需要进一步研究,?,这是一项复杂的技术，不要寄望于简单的处理,就能获得好的效果。各技术环节都有大幅优化,的余地，在大量使用的情况下，进行深入研究,的经济效益将是十分显著的。,谢谢！,
