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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流高速公路中修废料在农村公路建设中的应用技术全国农村公路建设与养护技术交流研讨会PPT.精品文档.高速公路中修废料在农村公路 建设中的应用技术 (项目来源:交通部西部交通建设科技项目 编号2004 318 773 52) 杨 彦 海 辽宁省交通科学研究院 2009昆明 介绍内容 第一部分 研究的目的和意义 第二部分 项目研究基本情况 第三部分 应用和获奖情况 辽宁省交通科学研究院 一 研究的目的和意义 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 1988 1990 1992 1994 1996 199
2、8 2000 2002 2004 2006 2008 年限/年 里 公 / 石 料 节约资源 里程 沥 青 减少堆放污染 保护环境 减少石料开采 辽宁省交通科学研究院 一 研究的目的和意义 目前辽宁公路总里程近10万公里，其中高速公路2747公里； 2009年，全省同时开工高速公路17条，共1000多公里 ； 到2010年，总里程接近4000公里 。形成三环七射五联六通 道的开放式网络格局。建成环沈阳中心城市、环中部城市群和 环黄海、渤海3条高速公路环线；7条高速公路以沈阳为中心向 外辐射；5条高速公路内连路网、外通海港；6条高速公路大通 道与周边高速公路全面对接。 辽宁省交通科学研究院 一
3、研究的目的和意义 辽宁省交通科学研究院 一 研究的目的和意义 辽宁公路密度69.04公里/百平方公里。农村公路总里程86021 公里，其中县道12018公里，乡道30689公里，村道42356公里， 专用路958公里。 十五期末，辽宁普通公路实现了两个突 破和两个百分之百，即公路总里程突破5万公路，高级次高 级路面突破3万公里；100%的乡镇通油路和100%行政村通公 路。十一五期末，实施路基改造1.3万公里，黑色路面增加1.5 万公里。县到所辖乡、乡到所辖行政村100%通油路。 到2020年，全省公路总里程将达到12万公里，黑色路面达到 10万公里，高速公路5000公里。 辽宁省交通科学研究
4、院 一 研究的目的和意义 近年来，辽宁农村公路建设中高 度重视路面新材料、新技术、新工 艺的研究与推广应用。SBS改性沥 青、SBR改性沥青、高模量沥青、 橡胶沥青等材料；SMA、稀浆封层 （ 微 表 ） 、 纤 维 封 层 、 碎石（同 步）封层、石屑封层、cape封层等 技术都得到普遍使用，取得非常好 的效果。 辽宁省交通科学研究院 一 研究的目的和意义 旧料在农村公路建设中怎么用 热 再生 冷 再生 温 再生 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 高速公路中修废料用于农村公路的基本要求 使用合理，具有较长期的使用寿命； 根据用途，提高旧料掺配率，降低工程成本； 施工方便，易于生产、拌
5、和、摊铺及压实； 节省资源，具有明显的经济、社会和环境效益。 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 废旧沥青混合料再生利用的设计过程 取样，分析新旧材料性质； 确定新旧沥青混合料的比例； 根据再生料的用途，确定矿料级配类型； 马歇尔试验确定最佳级配和油石比； 配合比试验检验。 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 旧料取样 由于旧矿料级配和旧沥青含量的准确性直接关系着再生沥青 混合料的配合比设计和路用性能,所以旧料取样环节很重要。项目 组综合考虑了旧料的不同使用年限、不同地点、不同结构层等因 素，对不同批次旧料性能进行了多次平行试验，尽可能把旧料变 异性降到最低。 辽宁省交通科学研究院
6、 二 研究的基本情况 60 50 40 30 20 10 0 0-1cm 1-3cm 3-5cm 三大指标试验 mm /0.1 度 入 50 针 40 沈铁 沈山 0-1cm 1-3cm 3-5cm 30 不同取样路段 /cm 度 20 延 80 10 0 64 48 0-1cm 1-3cm 3-5cm 沈铁 沈山 不同取样路段 32 16 软化点/ 不同路面深度回收旧沥青三大指标图形 0 沈铁 沈山 不同取样路段 1.沥青老化(针入度降低、延度降低、软化点升高)； 2.不同路面深度沥青老化程度是不同的，距离路表以下1cm较严重,超出1cm相对平缓。 辽宁省交通科学研究院 两种信息 二 研究的
7、基本情况 沥青组分分析 为了考察旧沥青老化过程中 组分的变化情况，项目组在两条 高速公路上选取典型旧料抽提出 旧沥青进行了组分分析，并与辽 河AH-90 #道路石油沥青进行了 比较。 100% 80% 量 60% 分含 40% 组分百 20% 0% 沈铁 饱和分 沈山 取样路段 芳香分 胶 质 辽河 沥青质 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 旧矿料级配确定 （取样） 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 率 % / 通过百分 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 筛孔尺寸 /mm 通过下列筛孔(mm)百分
8、率 4.75 48.8 51.5 2.36 35.9 38.7 1.18 30.8 33.2 矿料 范围 16 98.5 99.7 13.2 95.1 95.9 9.5 76.4 78.7 0.6 21.6 23.6 0.3 14.5 16.4 0.15 10.9 12.5 0.075 8.98 9.87 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 动稳定度试验 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 再生 对比 高温性能 m m / 次 定度/ 动稳 AC-13I AC-16I 级配类型 AC-20I AC-25I 2200 2000 1800 1600 次 1400
9、 / 1200 mm/ 度 1000 800 600 400 200 AC20-I型 AC-16I型 不同级配的动稳定度 8000 7000 动稳 6000 5000 /mm 4000 3000 /次 3.5 4.0 4.5 5.0 油石比 /% 5.5 6.0 度 再生AC-16 再生AC-20 - 0.0655 X y = 51864e - 0.0709 X y = 66618e 定 定 2000 动稳 不同油石比动稳定度 1000 0 30 40 50 60 70 80 温度/ 不同温度动稳定度 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 弯曲蠕变试验 25 高温性能 ） 率（% 过百分
10、通 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 级配范围下限 级配范围上限 合成级配 20 19.000 16.000 13.200 9.500 4.750 2.360 1.180 0.600 0.300 0.150 0.075 筛孔尺寸（mm） 全新料 15 m m 10 中挠度/ 跨 再生料 5 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 时间/s s 0 = 3LF0 2bh 2 10 -6 e (t) = 6hd(t) L2 S (t) = s 0 e (t) J (t
11、) = 1 S (t) 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 劈裂试验 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 再 生 对 比 再 生 对 比 劈裂抗拉强度/Mpa 低温性能 5.0 T s = 0 .006287 4.5 4.0 me 3.5 P h 0 .1350 A -1.7940 - 0 5 0 .0307 + 0.0936 m . A - 0.0314 3.0 拉伸应变 2.5 破坏 2.0 20 10 0 温 度 / 量/MPa 1600 1400 -10 1200 1000 800 600 400 200 1.5 = P 1 .35 + 5m
12、0 .27 +1.0m hx T 1.0 T -20 T = x S T 再生料 对比料 坏劲度模 破 20 10 0 温度/ -10 -20 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 小梁弯曲试验 RB = 低温性能 11 SB B = = RB B 3 L PB 2 b h2 6 h d L2 10 /MPa 度 9 抗弯拉强 8 再生料 对比料 材料 2250 me 2200 2150 最大弯拉应变/ 2100 再生料 对比料 材料 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 抗水损害试验 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 全新合成级配 再生合成级配 级配范
13、围下限 级配范围上限 ） 水稳定性能 100% 80% 60% 40% 20% 0% （% 率 通过 百分 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 冻融劈裂强度比 筛孔尺寸（mm） 再生 对比 材料 稳定度 残留 100% 80% 60% 40% 20% 0% 冻融劈裂强度比 再生 对比 材料 残留稳定度 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 动态模量 动力特性 MPa / 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 再生 对比 14000 12000 动 态模量 10000 再生 8
14、000 0 5 10 15 20 25 /MPa 频率/HZ 6000 对比 4000 动态模量 不同频率下动态模量 2000 0 10 20 30 40 50 60 温度/ 不同温度下动态模量 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 疲劳性能 加载模式 n m N f 1 = k N f 1 = c 动力特性 数据分析 s t = G 0P bh2 et = (3G - 4G ) 2 0 1 12d h 2 S = s t e t 材 料 对比料 再生料 应变 (me) 200 400 800 200 400 800 疲劳作用次数Nf 449460 26000 1503 398760 23
15、000 1322 疲 劳 方 程 4.113 e 0 15 1 N f =1.3110 15 1 N f =1.20810 4.12 e 0 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 疲劳性能 动力特性 17000 16000 再生 15000 14000 对比 MPa） 13000 12000 11000 10000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 （ 再生 劲度模量 Pa） 9000 对比 M 1 2 3 疲劳次数logNf 4 5 200me疲劳次数与劲度模量 劲 度模量（ 1 2 3 疲劳次数logNf
16、 4 5 400me疲劳次数与劲度模量 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 疲劳性能 动力特性 疲劳次数与应力关系(对比) 疲劳次数与应力关系(再生) 疲劳次数与模量关系(对比) 疲劳次数与模量关系(再生) 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 推荐混合料检验指标 2000 1800 1600 m m 1400 /次/ 度 定 1200 动稳 1000 800 0 2 数据点 检验指标 建议值 动稳定度 /次mm-1 1000 最大弯拉应变 /10-6 2200 残留稳定度 85 冻融劈裂强度 85 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 推荐级配范围 大量试验； JTG F40-
17、2004； Superpave法； 贝雷法； 级配 类型 粗粒式 AC-25 中粒式 AC-20 中粒式 AC-16 细粒式 AC-13 细粒式 AC-10 通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%) 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 31.5 100 16 0.6 26.5 90 100 100 19 75 90 90 100 100 62 53 45 32 20 15 10 78 70 65 50 42 26 20 76 65 53 35 24 15 10 93 81 67 50 36 25 19 90 78 62 38 26 15 10 100 100 90 78 52 40
18、30 22 90 62 35 22 15 10 100 100 80 53 42 34 22 0.3 8 15 7 13 7 16 8 16 90 50 35 20 15 10 100 70 53 40 30 20 0.15 5 11 5 10 5 12 6 12 8 15 0.075 3 7 3 7 4 8 4 8 4 8 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 沥青混合料力学模型 粘弹性分析与路面结构计算 E Maxwell模型 E1 + E2 E 1E2 E1 + E2 hE2 E1 + E2 Zener模型 s = Ee +he Kelvin模型 h 1E 1 +h 1E 2 +h
19、2E1 E 1E2 h1h2 E 1E2 1 h1h2 E2 Burgers模型 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 荷载场 粘弹性分析与路面结构计算 d = Pa ppa d 0 2 2d = 30.122 标准轴 BZZ-100 标准轴载 P H /kN 100 单轮荷载 P /kN 25 轮胎接地压强 单轮传压当量 p /MPa 0.70 圆直径d /cm 21.30 两轮中心距 R L /cm 31.95 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 松弛模量计算 s 0 = 3LF0 2bh 2 10 -6 粘弹性分析与路面结构计算 S (t) = s 0 e (t) N i=1
20、e (t) = 6hd(t) 2 L E (T 0 ,t) = E i exp(-t /t i ) F0 b h L 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 建立粘弹性力学模型 粘弹性分析与路面结构计算 (1) -20 e (t) = e 0 + A 1 exp(-t /t 1) + A 2 exp(-t /t 2 ) 0.020 拟合曲线 0.015 试验曲线 0.010 /mm 度 挠 0.005 0.000 -200 0 200 400 600 时 间/s 800 1000 1200 1400 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 建立粘弹性力学模型 (2) 0 粘弹性分析与路面结
21、构计算 e (t) = e 0 + A 1 exp(-t /t 1) + A 2 exp(-t /t 2 ) 0.008 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0.000 -0.001 试验曲线 拟合曲线 挠度/mm 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 时 间/s 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 建立粘弹性力学模型 (3) 25 粘弹性分析与路面结构计算 e (t) = e 0 + A 1 exp(-t /t 1) + A 2 exp(-t /t 2 ) 0.08 0.06 试验曲线 拟合曲线 0.04
22、 /mm 挠度 0.02 0.00 0 500 1000 1500 时 间/s 2000 2500 3000 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 建立粘弹性力学模型 粘弹性分析与路面结构计算 由于-20时蠕变效应不甚明显，所以论文仅对0和25两种情况进行分 析。将0、25时梁式试件跨中施加的竖向力根据公式计算松驰模量，见下图。 2.50E+009 E (t) = E 0 + A 1 exp(-t /t 1) + A 2 exp(-t /t 2) + A 3 exp(-t /t 3) 2.00E+009 1.50E+009 /Pa 参数 0 E0 1.468E8 1.00E+009 25
23、1.794E7 A1 9.488E8 3.511E7 t1 44.870 329.255 A2 2.893E8 1.164E8 t 2 247.851 48.093 A3 1.084E9 1.389E8 t 3 10.557 10.950 R 0.9985 0.9988 松弛模量 5.00E+008 0 25 0.00E+000 0 200 400 600 时 间/s 800 1000 采用广义Maxwell模型能较好地模拟试验结果，并联的多个Maxwell单元模 型能很好地表征再生沥青混合料的粘弹性状态。 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 再生路面 矿料级配 ） ） 过百分 过百分率
24、（% 通 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 级配范围下限 级配范围上限 合成级配2 合成级配3 合成级配1 率（% 通 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 合成级配 级配范围下限 级配范围上限 目标曲线 19.000 16.000 13.200 9.500 4.750 2.360 1.180 0.600 0.300 0.150 0.075 19.000 16.000 13.200 9.500 4.750 2.360 1.180 0.600 0.300 0.150 0.075 筛孔尺寸（mm） 筛孔尺寸（mm） 目标配合比矿料级配曲线
25、 生产配合比矿料级配曲线 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 再生路面 试验路施工 拌 和 摊 铺 碾 压 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 再生路面 试验路路面 铺筑完成后路面 通车一年后路面 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 试验路性能检测 再生路面 车辙深度 钻芯取样 构造深度 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 创新点 自主研制开发出性能优良的沥青再生剂，价格比国际市场 同类产品降低1/3-1/5，填补国内空白，已申报国家专利；优选的 冷再生用乳化沥青性能优良、技术先进； 研制开发的沥青再生剂 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 创新点 研制了性能可靠
26、、使 用方便、价格低廉的厂拌 热再生设备，价格比市场 同类产品降低1/2-1/3； 辽宁省交通科学研究院 二 研究的基本情况 项目鉴定 2007年1月，交通部科教司组织专 家对项目进行了鉴定，鉴定委员会认 为：研究成果具有创新性，经济、社会 和环境效益显著，推广应用前景广阔。 项目研究成果总体达到国际先进水平。 辽宁省交通科学研究院 三 应用及获奖情况 应用情况 辽宁省交通科学研究院 三 应用及获奖情况 应用情况 在试验路铺筑基础上，2006年、2007年，在沈阳、鞍山、葫 芦岛等地公路建设中大面积推广应用维修铣刨的旧料铺筑沥青路 面119km，产生经济效益1100余万元，并有显著的社会和环境
27、效 益。 沈阳推广路段 鞍山推广路段 葫芦岛推广路段 辽宁省交通科学研究院 三 应用及获奖情况 施工控制注意要点 旧料 级 配 沥 青 矿 料 温 度 配合比设计 施工工艺 材料 级配 温度 碾压 质量控制 级配和油石比 表面特性 辽宁省交通科学研究院 三 应用及获奖情况 获奖情况 该项目2008年获得辽宁省科学技术进步二等奖。 辽宁省交通科学研究院 联系方式 联 系 人：杨彦海 博士/高工/副主任 工作单位：辽宁省交通科学研究院 联系电话：024-24512416 13898890527 传 真：024-24506090 E-mail：yangyanhai168 QQ号码：910686273 单位地址：沈阳市东陵区文萃路81号 邮政编码：110015