10沥青冷再生.ppt

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1、沥青路面冷再生技术,沥青再生技术是指对不能满足路面使用要求的沥青混凝土废料通过各种措施进行处理后重新利用的技术，包括对旧沥青混凝土路面进行翻挖、破碎、筛分，再与新集料、新沥青、再生剂（必要时）重新混合，形成具有预期路用性能的混合料，并重新铺筑成路面的各种结构层（包括面层和基层），它基本适用于各种沥青路面的修筑，其使用效果与新沥青混合料相当或接近。,沥青混合料的再生利用，能够节省大量的沥青和砂石材料，降低筑路成本，同时，还有利于处治废弃的沥青路面材料，节约能源，保护环境，因而具有显著的经济效益和社会效益，属于环境友好型和费用节约型材料。,根据不同的再生工艺技术，我国习惯将沥青再生技术分为四大类：

2、厂拌热再生、厂拌冷再生、现场热再生和现场冷再生。（1）厂拌热再生先将旧混凝土路面铣刨后运回工厂，通过破碎、筛分（必要时），并根据旧料中沥青用量、沥青老化程度、碎石级配等指标，掺入一定量的新集料、沥青、再生剂（必要时），进行拌和使混合料达到规范规定的各项指标，然后按照与新建沥青混凝土路面完全相同的方法重新铺筑。,（2）厂拌冷再生先将旧混凝土路面材料运回拌和厂，经过破碎作为再生混合料集料，加入水泥或石灰、粉煤灰、乳化沥青、泡沫沥青等一种或多种稳定剂和新料（必要时）进行搅拌，然后铺筑于基层或底基层。（3）现场热再生现场热再生也称为表层再生技术。该技术通过现场加热、翻耕、混拌、摊铺、碾压等工序，一次性

3、实现就地旧沥青混凝土路面再生，具有无须运输废旧沥青混合料、工效高、对公路运营影响程度低等优点。,（4）现场冷再生利用专业再生机械在现场铣刨、破碎、加入新料（包括乳化沥青、泡沫沥青或其他再生剂、稳定剂和集料，必要时）、拌和、摊铺和预压，再由压路机进一步压实。这种再生路面主要用于低等级公路面层和高等级公路路面基层，不适用于高级路面的面层。,再生常用的稳定剂,用于冷再生的稳定剂主要可分为以下四类:物理稳定剂。主要包括各种粒料材料,如轧制碎石、砾石等，这种稳定剂的成本低，但用其稳定的再生混合料强度增长小且不持久。化学类稳定剂。主要包括水泥、石灰、粉煤灰、氯化钙等，使用化学类稳定剂可以提高再生混合料的强

4、度和水稳定性，其缺点是将刚性引入再生沥青混合料，使其呈现半脆性、易开裂、耐疲劳性能变差。沥青类稳定剂。主要包括乳化沥青和泡沫沥青，使用沥青类稳定剂不仅可以提高再生混合料的强度和水稳定性，而且可使再生沥青混合料保持柔性，具备良好的耐久性能。混合类稳定剂。将少量的水泥或石灰与沥青类稳定剂混合使用，可以改善该类材料的强度和水稳定性。,三种常用冷再生稳定剂的优缺点比较,泡沫沥青发泡原理,目前一般采用膨胀率（发泡体积倍数）和半衰期两个指标来衡量沥青的发泡效果。,乳化沥青乳化原理,胶体磨其主要工作原理是：流动态的热沥青在离心力的作用下，在高速相对运动下的定子与转子之间强制通过，受到剪切、磨擦及高频震动作用

5、，分散成粒径约为25m的沥青微滴。,将沥青进行发泡或乳化的根本目的是降低沥青粘度，使其可与常温、潮湿的集料进行拌和，生产满足路面使用性能的沥青混合料，但二者制备方法却并不相同，前者采用物理方法降低沥青粘度，后者则借助于化学方法。,泡沫沥青混合料的强度形成机理 当注入的水与热沥青接触时，便转化为蒸汽，并分布于数以千计的微小沥青泡中，此时，沥青的物理性质发生改变。当与集料拌和时，沥青泡破裂，形成微小的沥青滴，这些沥青滴通过与较小的颗粒(细集料及粉料颗粒，尤其是0.075mm的矿粉)粘结形成胶浆，分布于集料间。压实时，胶浆中的沥青滴在机械作用下，挤压到较大的集料表面，形成局部的非连续的粘结，也就是以

6、“点焊”的方式将集料颗粒粘结在一起，形成混合料的初期强度。,乳化沥青混合料的强度形成机理 乳化沥青与集料拌和时，由于乳化沥青颗粒表面的电荷与集料表面的电荷发生的中和反应及水分的蒸发作用，沥青微滴从乳化液中分离出来，相互逐渐靠近粘结，开始形成沥青膜，这就是沥青乳液的分解与破乳。,泡沫沥青与乳化沥青混合料强度形成机理的比较,沥青分散机理的不同决定了两种混合料强度形成机理的不同。当与集料接触时，乳化沥青优先分布于矿粉上，但不是完全地，乳化沥青同样包裹粒径较大的集料。而泡沫沥青则几乎完全分散于矿粉中，生成了由沥青微粒与矿粉组成的沥青胶浆，再将粗集料“点焊”在一起。,泡沫沥青混合料,乳化沥青混合料,泡沫

7、沥青及乳化沥青混合料原材料的质量要求,石屑和碎石 石屑和碎石应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有颗粒级配，质量稳定，其质量应符合下表要求。石屑材料质量要求,碎石材料质量要求,铣刨料 铣刨料应干燥、材料组成稳定，其质量应符合下表要求。,水泥、石灰普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥都可用于冷再生，技术指标应符合有关国家标准的要求，其中初凝时间不得小于3h，终凝时间宜在6h以上。快硬水泥、早强水泥或者已受潮变质的水泥不得使用。水泥强度等级可为32.5或42.5。石灰作为再生结合料或者添加剂时，可以采用消石灰粉或者生石灰粉，石灰技术指标应符合现行公路路面基层施工技术规范的规定，如在野外长

8、时间堆放时，应覆盖防潮。水制作乳化沥青、泡沫沥青用水均应为可饮用水。使用非饮用水时，应经试验验证，不影响产品和工程质量时方可使用。,沥青用于发泡的沥青，其技术要求及适用范围应符合公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）关于道路石油沥青技术要求中70号或90号沥青的规定。用于重载交通或面层较薄的道路时宜选用70号沥青，当日平均气温低于20时宜选用90号沥青。不得使用改性沥青。,矿粉宜采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉。矿粉必须干燥、清洁，矿粉质量技术要求见表。,泡沫沥青及乳化沥青混合料性能的影响因素,级配,我国现行规范对矿粉含量的规定：泡沫沥青混合料中矿粉含量应在620%之间，而乳化沥

9、青混合料的矿粉含量在17%之间。,拌和用水量,沥青用量,水泥用量 水泥是影响冷再生混合料路用性能的关键因素，在混合料中起到矿粉和改性剂的作用，它的分散程度对RAP的稳定效果有显著影响。水泥使混合料的早期强度、水稳性及最终强度有较大幅度提高。加入过多的水泥，不但经济上不合理，而且容易增加混合料的脆性，使其容易开裂。因此，我国冷再生混合料常用的水泥用量在12%之间。,养生条件 养生条件主要是指温度、风及湿度等环境因素。在混合料强度形成的过程中，一方面，温度越高、风力越大、湿度越低，越有利于水分的蒸发，沥青与集料的粘聚力及集料间内摩阻力增长得也就越快。另一方面，就水泥的水化反应而言，较高的温度有利于

10、加快水泥的水化反应；但是如果温度偏高导致水分散失过快，水泥有可能出现水化反应不能充分完成的情况。,集料温度,空隙率,空隙率是冷再生混合料的关键指标之一，它不仅对混合料的各项性能均有显著的影响，而且空隙率的大小及其结构对混合料的养生有显著的影响。泡沫沥青混合料的孔隙大而连通，乳化沥青混合料孔隙偏小且易成封闭状态，故前者水分的散失速度高于后者，其早期强度的增长速度较后者为快。,泡沫沥青与乳化沥青冷再生混合料设计方法,泡沫沥青冷再生混合料的设计方法 南非在2009年5月推出了乳化沥青和泡沫沥青稳定类混合料的设计与施工技术指南，该指南提供了一套完整的沥青稳定类混合料的设计与施工标准，它包括方案选择、材

11、料分类、配合比设计、结构设计、施工及工程的风险评估等。,不同的交通量下，混合料强度的测试指标各不相同，低交通量下（交通量低于3 MESA），只测试40养生72h混合料的干湿劈裂强度；较高交通量下（交通量为36 MESA），测试试件在平衡含水率下的干、湿劈裂强度；更高交通量下（交通量超过6 MESA），采用三轴试验评价混合料的抗剪强度，并借助于MIST评价BSM的抗水损害能力.,我国泡沫沥青混合料设计方法该方法的具体设计步骤如下：1、在规范规定的级配范围内，确定工程设计级配范围。特殊情况下，允许超出该规范级配范围，该范围推荐的泡沫沥青混合料设计级配范围见表。,2、材料的选择与准备，配合比中各种矿

12、料、RAP、水泥等符合该规范的要求。3、测定RAP、细集料等各组成材料的级配，然后以RAP为基础，通过改变新集料的掺配比例，使合成后的级配满足工程设计级配的要求。4、确定最佳含水率及最大干密度。5、成型并养生试件。6、测试试件各种性能，并结合工程经验，综合确定混合料的最佳泡沫沥青用量，同时对试件进行冻融劈裂试验，试验的各种结果应符合下表的要求。,乳化沥青冷再生混合料的设计方法 其设计步骤基本与我国泡沫沥青混合料设计方法相同，所不同的是混合料的级配范围、拌和用水量及试件成型方法。,混合料拌和用水量的确定方法是参照现行公路土工试验规程（JTG E40）T 0131的方法，首先在合成混合料中加入4.

13、0%的乳化沥青，变化含水率进行击实试验，获得最大干密度时的含水率即为最佳含水率。试件成型采用二次击实的方法，首先将拌和均匀的乳化沥青试样双面击实50次，将试样连同试模侧放于60鼓风烘箱中养生40h，从烘箱中取出后，立即马歇尔双面击实25次，侧放于室内冷却后，测其性能。,冷再生施工关键技术,冷再生主要指对原路面进行再生利用的过程中不需要使用热能。按施工工艺的不同，可以将其分为厂拌冷再生及就地冷再生。,厂拌冷再生具有如下优点：可以在更大范围内调整混合料的级配，故更容易控制拌和质量，获得质量均匀的符合使用要求的泡沫沥青再生混合料；再生料用摊铺机进行摊铺，厚度均匀、工艺成熟，有利于控制路面标高、再生层

14、的平整度；对旧路铣刨后可以及时发现基层病害，并进行相应处理。其主要缺点为：厂拌冷再生施工需要专用的拌和场地，增加了铣刨料的运输和堆放费用。,就地再生的优点是：简化了施工工序，不存在旧料的运输、废弃和堆放，现代再生机械有效地防止了粉尘的飞扬，满足了环境保护的要求，是一项绿色(公路维修改造)技术；利用旧路面和路基材料，大大减少了新材料的用量，保护了资源；铣刨、破碎、添加、拌和、摊铺可一次完成,施工工序的简化导致了工期的缩短。其缺点是：无法除去已经不合适进行再生的旧沥青混合料，级配调整幅度有限。施工质量控制难度较大，一般需要加铺沥青罩面层。,设备要求 水泥料仓容量1540t；装载机23台；自卸车若干

15、辆；路面专用铣刨设备；厂拌再生设备，该设备应具有与测重传感器和数据显示仪相连的全电脑控制系统，沥青的喷嘴应能自动清洗，其连续生产能力不宜低于150t/h。对泡沫沥青冷再生技术而言，拌和场应配备15t以上热沥青保温罐车23台或10t以上沥青加热罐1台；对乳化沥青冷再生技术而言，拌和场应配备30t乳化沥青罐2台，该沥青罐配有加温和搅拌装置。图6.26.4即为厂拌冷再生的拌和场生产情景及厂拌再生设备示意图。两种混合料对现场施工设备的要求基本相同，主要有12t以上双钢轮振动压路机1台（带强弱振动调整）；单钢轮振动压路机1台（带强弱振动调整）；20t以上胶轮压路机1台；摊铺机12台。,旧路面的铣刨 根据

16、铣刨机的功率及铣刨材料的级配，确定铣刨机的速度范围，一般不宜超过8mm/min。铣刨后的路槽应当平整、坚实和符合规定的横坡，不得出现薄的夹层。摊铺冷再生混合料之前，应安排人员（或清扫车）清扫路槽。,再生混合料的拌制,再生混合料的运输 再生混合料宜采用较大吨位的运输车运输，但不得超载运输。运输车的运力应稍有富余，施工过程中摊铺机前方应有运料车等候。运料车宜用帆布进行覆盖，防止运输时水分蒸发或遭雨淋。,再生混合料的摊铺 再生混合料宜采用自动找平（钢丝绳引导的高程控制）方式的摊铺机进行摊铺。摊铺机应缓慢、均匀、连续不间断的摊铺，中途不得随意变换速度或停顿，摊铺速度宜控制在25m/min，以防混合料离

17、析。当发现混合料出现明显的离析、波浪、裂缝、托痕时，应分析原因，予以消除。再生混合料的松铺系数应根据试验路段结果确定，摊铺过程中应随时检查摊铺层厚度及路拱、横坡。摊铺过程中的缺陷宜由人工局部找补或更换混合料，但须仔细进行，特别严重的缺陷应整层铲除。,再生混合料的碾压与成型（1）两种冷再生技术的压实厚度也不完全相同,钢轮压路机静压、钢轮压路机低频高幅压实、钢轮压路机高频低幅压实、视表面干燥情况决定是否撒水（泡沫沥青混合料）、稀释乳化沥青（乳化沥青混合料）、轮胎压路机压实。,养生 冷再生层在加铺上层结构之前必须进行养生，其主要目的是将再生层内的水分进行必要的蒸发，两种混合料的养生时间并不相同。当满足下列两个条件之一时，可以提前结束养生：再生层可以取出完整的芯样或再生层的含水率低于2%。,