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1、沥青路面冷再生技术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 DHDPPCI=100-DP分层加权法2020/4/27教育部重点试验
2、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路面评价路面评价面层甄别面层甄别2020/4/27教育部重点试验室 6路面评价路面评价面层甄别面层甄别2020/4/27教育部重点试验室 7?反射裂缝?唧浆，脱空路面评价路面评价面层甄别面层甄别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?变形产生在哪一层变形产生在哪一层00.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.080100200300400500沥青层深度（mm)变形率路面评价面层甄别面层甄别剪应力比沿深度变化01020304
3、05060708000.511.522.5倍率深度cx1-2-16cx1-1-6cx1-2-191.53MPa，4191kg1.25Mpa，5421kg0.98Mpa,4129kg2020/4/27教育部重点试验室 10?变形产生在哪一层变形产生在哪一层路面评价路面评价面层甄别面层甄别2020/4/27教育部重点试验室 11?变形产生在哪一层变形产生在哪一层路面评价路面评价面层甄别面层甄别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价路面评价面层甄别面层甄别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路
4、面评价面层甄别面层甄别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?判断基层的完好性路面评价路面评价基层评价2020/4/27教育部重点试验室 16?杠杆式弯沉仪杠杆式弯沉仪?FWD路面评价路面评价基层评价基层评价2020/4/27教育部重点试验室 17?厚沥青层厚沥青层路
5、面评价路面评价基层评价基层评价2020/4/27教育部重点试验室 18?基本原理基本原理Min: (Dci -Dmi)2*wiE1,h1E2,h2E0路面评价路面评价基层评价基层评价2020/4/27教育部重点试验室 19?过程复杂，结果误差大e（E1,E01)（E2,E02)路面评价路面评价基层评价基层评价2020/4/27教育部重点试验室 20?弯沉盆上的惰性点弯沉盆上的惰性点RD土基模量E0上层模量Ei-Ej惰性点DIRI路面评价基层评价基层评价2020/4/27教育部重点试验室 21RIDIE采用迭代法即可求采用迭代法即可求出反演解DI实测弯沉盆路面评价基层评价2020/4/27教育部
6、重点试验室 22?基层完好性判别基层完好性判别路面评价路面评价基层评价基层评价01000200030004000500060007000(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/MPa2020/4/27教育部重点试验室 23?E4000MPa?基层基本完好，裂缝间距 5米以上?可观察表面裂缝间距路面评价路面评价基层评价基层评价2020/4/27教育部重点试验室 24?E=25004000MPa?轻度块裂?裂块尺寸100*100500*500cm30路面评价路面评价基层评价2020/4/27教育部重点试验室 25?E=8
7、002500MPa?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*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202
8、0/4/27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基层使用2020/4/27教育部重点试验室 310.51米0.20.5米=8cm原路面基层h=（H-沥青面层厚度）/F再生结构设计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 生底 基 层H M A施工中路面温
9、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，是保证耐久性和经济性的关键施工中路面温度场及压实施工中路面温度场及压实2020/
10、4/27教育部重点试验室 43HMA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%11.99.52.413.39.63.712.79.43.313.710.92.812.59.43.113.210.52.712.08.83.211.49.12.312.38.93.412.6（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
11、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 458.09.010.011.012.013.014.01.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0空隙率(%)乳化沥青油石比(%)0.20.40.60.81.0 2.0 3.0 4.
12、0 5.0 6.0 7.0 8.015干劈裂强度(Mpa)乳化沥青油石比（%）0.20.40.60.81.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.015湿劈裂强度(Mpa)乳化沥青油石比（%）冷再生混合料设计冷再生混合料设计2020/4/27教育部重点试验室 46?设计结果分析：OEC=4.0-5.0%?多数采用4.0%冷再生混合料设计冷再生混合料设计2020/4/27教育部重点试验室 47?考虑热压实过程考虑热压实过程的试件成型是混合料设计关键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
13、（第二次击实）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无侧限抗压强度试验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 ）024681012020406080100120冷再生深度（cm）温度（）0246
14、81012020406080100120冷再生深度（cm）温度（）T55=61.0T60=61.12020/4/27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 51HMA的设计的设计?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(3131uGGuG
15、G?疲劳寿命比与材料系数的关系y = 0.9865Ln(x) + 0.5713R2 = 0.997300.511.522.511.522.533.544.5Kf1压应变12141618202224262860080010001200140016001800200022002400260028003000ESAL/日面层厚度(cm)2628303234363840600 800 10001200140016001800200022002400260028003000ESAL/日基层厚度(cm)262830323436384042600 800 100012001400 16001800 2000
16、2200 24002600 28003000ESAL/日垫层厚度(cm)土基模量25MPa30MPa40MPa80MPa?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ffNfN?9现场F9 = 80150, 与结构组成、所在地区有关HMA的设计的设计2020/4/27教育部重点试验室 54结束语结束语?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！谢谢！