沥青再生技术在高速公路改扩建和路面重建中的应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,沥青,再生,技术在高速公路改扩建和路面重建中的应用,报告主要内容,一、再生技术发展概况,二、分类和适用性分析,三、再生混合料设计,四、国内应用情况和实例,报告主要内容,一、再生技术发展概况,二、分类和适用性分析,三、再生混合料设计,四、国内应用情况和实例,沥青路面再生技术,国外概况,发达国家早在上个世纪初就开始研究沥青路面的再生技术。但真正的规模应用开始于上个世纪,70,年代。目前，沥青路面再生利用技术已经成为发达欧美国家公路建设与维修养护的最常用技术，普及程度高，技术成熟。,美国：在上个世纪,80,年代末，再生沥青混合料的用量就已占到全部沥青混合料的,50%,以上。旧路面材料的再生利用率超过,80,。技术标准齐全。,日本,：,1981,年,发布了,再生沥青铺装技术指针,等技术标准。,旧沥青路面的再生利用率超过,80,。,国外概况,德国：是最早将再生料应用于高速公路路面维修的国家。早在,1978,年就实现了废弃沥青材料的全部回收利用。,芬兰：几乎所有的城镇都组织旧路面材料的收集和储存工作。过去再生料主要用于低等级公路的路面和基层，近几年已应用于重交通道路。,国外概况,前苏联：对沥青路面再生技术研究也比较早，,1966,年起先后出版了,沥青混凝土废料再生利用技术,、,旧沥青混凝土再生混合料技术准则,等规范，提出了适于各种条件下路面再生利用的方法。,国外概况,国家,澳大利亚,奥地利,比利时,加拿大,丹麦,芬兰,法国,日本,荷兰,瑞典,英国,美国,利用率（,%,）,80,80,100,90,90,95,-,80,100,75,90,80,厂拌热再生,G,G,G,G,G,G,G,G,G,G,G,就地热再生,L,L,L,G,G,G,G,G,L,L,厂拌冷再生,L,L,G,G,L,L,就地冷再生,L,L,G,G,L,L,基层,沥青,L,L,L,G,L,L,基层,水泥,G,G,G,G,G,G,G,基层,水泥和沥青,G,G,L,G,底基层,G,G,L,L,G,G,G,L,G,填料,G,L,G,L,其它,G,G,注,: G,表示普遍采用，,L,表示有限采用,97,年国际经合组织,道路工程再生利用战略,白皮书,最近,，欧洲沥青路面协会,EAPA,在互联网上公布，其成员国的废旧沥青路面材料已,100%,通过再生方式得以重复利用。,国外概况,上个世纪,80,年代，我国在不同程度上开展过旧沥青材料的再生技术研究，再生料一般只用于轻交通道路、道路的垫层或非机动车道等。,1991,年，建设部发布了,热拌再生沥青混合料路面施工及验收规程,。,交通部在,公路沥青路面养护规范,中提到了部分再生技术。,国内概况,从上个世纪,80,年代后期，伴随着高等级公路的大规模建设，人们的主要精力放在了新建公路上，路面再生技术的研究基本处于停滞状态。,近几年，伴随着我国公路建设的快速发展和大量高等级公路沥青路面需要进行翻修和重建，旧沥青路面材料的再生利用问题重新得到重视和广泛关注。,国内概况,5,千多公里递增,目前，高速公路已达,5.4,万公里，并以每年,5,千多公里的速度递增，一二级公路也超过,30,万公里。,国内概况,再过,10,20,年,，根据公路网发展规划，高速公路将达,8.5,万公里，路网总里程也,将达到,600,多,万公里。,国内概况,随着使用期的延长，我国的高等级公路大量进入维修期，维修养护、翻修重建的任务越来越重。,国内概况,公路建设和路面维修、重建、升级,改造的任务将交织在一起。,建设为主,发展阶段,建养并举,发展阶段,国内概况,按照每,10,年左右翻修一次，路面平均宽度,22,m,、,翻修厚度,10,cm,计算，,8.5,万,km,的全国高速公路网平均每年将产生接近,5000,万吨的旧沥青混合料。,国内概况,因此我们必须大力推广路面再生应用技术，充分发挥旧路面材料的,“,剩余价值,”,，,促进旧路面材料的循环利用,，,保护生态环境，减少资源浪费。,国内概况,近年来，为适应建设资源节约型、环境友好型社会的要求，北京、辽宁、广东、江苏、上海、河北、江西、陕西、天津、山东、吉林等省市对沥青路面再生技术进行了研究，并铺筑了面积不等的再生工程。沥青路面再生技术在我国公路建设和养护中逐步推广应用。,国内概况,为促进沥青路面再生技术的广泛应用，规范再生应用技术，保证沥青路面再生工程质量，交通部公路司于,2006,年,9,月下达了,公路沥青路面再生技术规范,的编制任务，由交通部公路院等单位负责编写。,2008,年,4,月交通部发布了,规范,并于,7,月,1,日实施。,国内概况,报告主要内容,一、再生技术发展概况,二、分类和适用性分析,三、再生混合料设计,四、国内应用情况和实例,再生规范分,9,章，,6,个附录。,主要内容包括：总则，再生混合料用材料技术要求，旧沥青路面材料的回收处理及试验要求，再生混合料设计及技术要求，各种再生方法的施工工艺及质量控制、验收标准，相关试验方法等。,再生规范,再生分类,ARRA,再生分类,沥青路面再生技术包括：,1,、厂拌热再生,2,、就地热再生,3,、厂拌冷再生,4,、就地冷再生,我国规范,就地冷再生技术按照再生材料和厚度的不同分为：,1,、沥青层就地冷再生,2,、全深式就地冷再生,再生分类,我国规范,规范分类,厂拌热再生,厂拌冷再生,沥青层冷再生,再生技术应用场合,沥青表层,沥青层,基层,病害波及层位,就地热再生,再生类型,全深式,冷,再生,就地热再生,1,修复沥青路面表面层,病害；,2,恢复沥青表面层物理,力学性能；,3,恢复沥青路面平整度，,修复沥青路面车辙。,适用性分析,就地热再生,主要功能,：,1,优点：实现了就地的,沥青路面再生利用，,节省了材料转运费用。,2,缺点,：,a.,再生深度通,常限制在,2.5-6cm,；,b.,无法除去已经不合,适进行再生的旧混合,料，级配调整幅度有,限。,适用性分析,就地热再生,优缺点：,路面有足够承载能力，,沥青路面的病害仅发生在,中,、,上面层,(,60mm,以内,),，,一般用于高速公路,，一,、,二级,公路沥青路面的修复。,适用性分析,就地热再生,适用场合,：,再生规范,适用于仅存在浅层轻微病害的高速公路及一、二级公路沥青路面表面层的就地再生利用，再生层可用作上面层或者中面层。,就地热再生,厂拌热再生,厂拌热再生,Asphalt Recycling Plant,厂拌热再生,Double Drum Asphalt Recycling Plant,厂拌热再生,厂拌热再生,Double Drum Asphalt Recycling Plant,厂拌热再生,1,可,修复沥青路面的几,乎所有病害；,2,恢复甚至改善沥青路,面混合料的性能。,适用性分析,厂拌热再生,主要功能,：,1,优点：再生工艺易于,控制，再生后的沥青,混合料性能比较理想，,适用范围广。,2,缺点：铣刨后的旧沥,青,混合,料需要来回运,输；,RAP,用量较少，一,本般为,10-25%,，连续,式拌和楼可为,30-50%,。,适用性分析,厂拌热再生,优缺点：,适用性分析,厂拌热再生,适用场合：,适用于各等级公路沥青路面经铣刨、挖除下来的沥青层材料的再生利用，再生后的沥青混合料可用于各等级公路沥青路面的建设和维修养护工程。,再生规范,适用于对各等级公路,RAP,进行热拌再生利用，再生后的沥青混合料根据其性能和工程情况，可用于各个等级公路的沥青面层及柔性基层。,厂拌热再生,场拌冷再生,场拌冷再生现场铣刨,场拌冷再生拌和,场拌冷再生拌和现场,厂拌冷再生的摊铺,适用性分析,主要功能：,厂拌冷再生,1,以冷拌沥青混合料的 形式实现旧路面沥青层材料的再生利用；,2,恢复和改善旧沥青混合料路用性能。,适用性分析,优缺点,：,厂拌冷再生,1,优点：,a.,再生工艺易于控制，再生混合料性能较好；,b.,适用范围广；,c.,能耗低、污染小。,2,缺点：,a.,再生混合料强度的形成需要较长的时间；,b.,需要加铺一定厚度的罩面层。,适用性分析,适用场合：,厂拌冷再生,可用于各等级公路旧沥青路面材料的再生利用，再生后的混合料适用于沥青路面的中、下面层及柔性基层。,再生规范,适用于对各等级公路的,RAP,进行冷拌再生利用，再生后的沥青混合料根据其性能和工程情况，可用于高速公路和一、二级公路沥青路面的下面层及基层、底基层，三、四级公路沥青路面的面层。当用于三、四级公路的上面层时，应采用稀浆封层、碎石封层、微表处等做上封层。,厂拌冷再生,沥青层就地冷再生,Mix-in-place-Recycling,沥青层就地冷再生,沥青层就地冷再生,沥青层就地冷再生,沥青层就地冷再生,沥青层就地冷再生,适用性分析,主要功能：,沥青层就地冷再生,实现旧沥青路面的翻修、重建。再生混合料可用于中下面层或柔性基层。,适用性分析,优缺点,：,1,优点：,a.,实现了就地的再生利用，节省了材料转运费用；,b.,施工过程的能耗低、污染小；,c.,适用范围广。,2,缺点：,a.,施工质量控制的难度较大；,b.,一般需要加铺沥青罩面层。,沥青层就地冷再生,适用性分析,适用场合,：,一般用于病害严重的一、二级公路沥青路面的翻修、重建，冷再生路面一般需要加铺一定厚度的沥青罩面。,沥青层就地冷再生,全深式就地再生,全深就地式再生,化学稳定,水泥、石灰、粉煤灰,沥青稳定,乳化沥青、泡沫沥青,全深式就地再生,适用性分析,主要功能：,全深式就地再生,将全部的沥青面层和一定厚度的基层进行再生处理,，再生后的混合料可用于沥青路面的中、下面层或,稳定基层,。,适用性分析,适用场合：,全深就地式再生,一般用于病害严重的二、三级公路沥青路面的翻修、升级改建，再生材料可用于沥青路面的基层及轻交通量道路的下面层。,再生规范,适用于一、二、三级公路沥青路面的就地再生利用，用于高速公路时应进行论证。沥青路面就地冷再生分为沥青层就地冷再生和全深式就地冷再生两种方式。对于一、二级公路，再生层可作为下面层、基层；对于三级公路，再生层可作为面层、基层，用作上面层时应采用稀浆封层、碎石封层、微表处等做上封层,。,就地冷再生,报告主要内容,一、再生技术发展概况,二、分类和适用性分析,三、再生混合料设计,四、国内应用情况和实例,再生混合料设计,搅拌,新添沥青或再生剂,老化沥青,RAP,回收集料,新添集料,再生沥青混合料,再生混合料设计示意图,一、原路面调查与分析,二、材料,三、混合料设计,再生混合料设计,一、原路面调查与分析,沥青路面再生工程实施前，应对原路面历史信息、原路面技术状况、交通量、工程经济等方面的内容进行调查和综合分析，为再生设计提供依据。,再生混合料设计,1,、调查与分析内容,（,1,）原路面历史信息调查与分析,（,2,）原路面状况调查与评价,（,3,）交通量调查,（,4,）技术经济性分析,再生混合料设计,2,、,RAP,取样,（,1,）方法一：现场取样,（,2,）方法二：拌和场料堆取样,再生混合料设计,二、材料,1,、乳化沥青,厂拌冷再生：慢裂型,就地冷再生：中裂或慢裂型,再生混合料设计,试验项目,单位,质量要求,试验方法,破乳速度,慢裂或中裂,T 0658,粒子电荷,阳离子,(+),T 0653,筛上残留物,(,1.18mm,筛,),不大于,%,0.1,T 0652,粘度,恩格拉粘度计法,E,25,2-30,T 0622,25,赛波特粘度,V,s,s,7-100,T 0621,蒸发残留物,残留分含量,不小于,62,T 0651,溶解度,不小于,97.5,T 0607,针入度,(,25),0.1mm,50-300,T 0604,延度,(,15),不小于,cm,40,T 0605,与粗集料的粘附性，裹附面积,不小于,2/3,T 0654,与粗、细粒式集料拌和试验,均匀,T 0659,常温贮存稳定性,1d,不大于,5d,不大于,%,1,5,T 0655,不同集料、,RAP,化学活性差异较大，与不同乳化沥青的配伍性也有较大差别，必须进行有针对性的材料选择和配方设计。,2,、集料、,RAP,再生混合料设计,甲,乳化沥青,乙,乳化沥青,再生混合料设计,甲,乳化沥青,乙,乳化沥青,再生混合料设计,3,、泡沫沥青,再生混合料设计,项目,技术要求,试验方法,膨胀率,不小于,10,本规范附录,E,半衰期（,s,）,不小于,8,本规范附录,E,再生混合料设计,泡沫沥青技术要求,必须进行发泡试验，确定沥青的发泡性能，并不是所有的沥青都有良好的发泡特性。,再生混合料设计,4,、再生剂,再生剂的作用：溶解与分散沥青质,再生混合料设计,检验项目,RA-1,RA-5,RA-25,RA-75,RA-250,RA-500,试验方法,60,粘度,cSt,50175,176900,901,4500,4501,12500,12501,37500,37501,60000,T0619,闪点,220,220,220,220,220,220,T0663,饱和分含量,%,30,30,30,30,30,30,T0618,芳香分含量,%,实测记录,实测记录,实测记录,实测记录,实测记录,实测记录,T0618,薄膜烘箱前后粘度比,3,3,3,3,3,3,T0619,薄膜烘箱后质量变化,%,4,-4,4,-4,3,-3,3,-3,3,-3,3,-3,T0609,或,T0610,15,密度,实测记录,实测记录,实测记录,实测记录,实测记录,实测记录,T0603,各项指标的意义：,芳香分指标,饱和分指标,RTFOT,后残留物质量变化、粘度比,闪点,再生混合料设计,1,、厂拌热再生混合料设计,三、混合料设计,再生混合料设计,其本质与热拌混合料一致，指标、性能要求与热拌混合料相同，但是由于增加了,RAP,、,再生剂等变量，变得更加复杂。,设计步骤,确定工程设计级配范围,确定,RAP,特性,确定,RAP,掺配比例,确定各新集料级配,矿料级配设计,估计总沥青量，估算新沥青用量,P,nb,确定目标沥青标号，选择新沥青和再生剂,新沥青标号的选择,RAP,含量,建议新沥青等级,回收沥青等级,P30,P=2030,P=1020,沥青选择不需要变化,20%,15%,30%,25%,15%,再生混合料设计,2,、就地热再生混合料设计,就地 厂拌,RAP,新材料,新材料,RAP,再生混合料设计,设计步骤,RAP,材料取样与分析,确定工程设计级配范围,矿料级配设计,确定再生沥青目标标号,/,再生剂量,马歇尔方法确定最佳新沥青用量,根据新沥青用量与新集料用量的,比确定新混合料的油石比,根据目标再生标号进行试配试验，,绘制变化曲线，用内插法初定再,生剂用量。,在满足再生沥青技术指标的前提,下，宜少用再生剂。,再生混合料设计,再生剂用量的确定方法：,3,、沥青类冷再生混合料设计,目前，全球范围内还没有大家一致认可的冷再生混合料设计方法。,再生混合料设计,规范,设计方法,级配设计,乳化沥青冷再生混合料级配范围,筛孔（,mm,）,各筛孔的通过率（,%,）,粗粒式,中粒式,细粒式,A,细粒式,B,37.5,100,26.5,80-100,100,19,90-100,100,13.2,60-80,-,90-100,100,9.5,-,60-80,60-80,90-100,4.75,25-60,35-65,45-75,60-80,2.36,15-45,20-50,25-55,35-65,0.3,3-20,3-21,6-25,6-25,0.075,1-7,2-8,2-9,2-10,泡沫沥青冷再生混合料级配范围,筛孔（,mm,）,各筛孔的通过率（,%,）,粗粒式,中粒式,细粒式,37.5,100,26.5,85-100,100,19,-,90-100,100,13.2,60-85,-,90-100,9.5,-,60-85,-,4.75,25-65,35-65,45-75,2.36,30-55,30-55,30-55,0.3,10-30,10-30,10-30,0.075,6-20,6-20,6-20,设计指标,试验项目,技术要求,空隙率,9,14,劈裂试验,15,劈裂强度,MPa,不小于,0.40,（基层,/,底基层）,0.50,（下面层）,干湿劈裂强度比,不小于,75,马歇尔稳定度试验,40,马歇尔稳定度,kN,不小于,5.0,（基层,/,底基层）,6.0,（下面层）,浸水马歇尔残留稳定度,不小于,75,冻融劈裂强度比,TSR,不小于,70,乳化沥青冷再生混合料,试验项目,技术要求,劈裂试验,15,劈裂强度,MPa,不小于,0.40,（基层,/,底基层）,0.50,（下面层）,干湿劈裂强度比,不小于,75,马歇尔稳定度试验,40,马歇尔稳定度,kN,不小于,5.0,（基层,/,底基层）,6.0,（下面层）,浸水马歇尔残留稳定度,不小于,75,冻融劈裂强度比,TSR,不小于,70,泡沫沥青冷再生混合料,设计步骤,RAP,及其它材料的分析,级配设计,确定最佳含水量,确定最佳沥青用量,试样成型方法的问题,再生混合料设计,马歇尔击实,旋转压实,4,、无机结合料全深式冷再生混合料,筛孔尺寸（,mm,）,通过各筛孔的质量百分率（,%,）,1,2,3,37.5,100,90-100,31.5,100,26.5,90-100,66-100,19,72-89,54-100,9.5,47-67,39-100,4.75,29-49,50-100,28-84,2.36,17-35,20-70,1.18,14-57,0.6,8-22,17-100,8-47,0.075,0-7,0-30,0-30,再生混合料设计,检测项目,再生结合料类型,水泥,石灰,高速公路和一级公路,二级及二级以下公路,高速公路和一级公路,二级及二级以下公路,无侧限抗压强度（,MPa,）,基层,不小于,3,5,2.5,3,-,0.8,底基层,不小于,1.5,2.5,1.5,2.0,0.8,0.5,0.7,再生混合料设计,报告主要内容,一、再生技术发展概况,二、分类和适用性分析,三、再生混合料设计,四、国内应用情况和实例,国内应用,就地热再生,京津塘高速公路：,200,多万平方米,成渝高速公路：,150,多万平方米,京福高速（山东）：30多万平方米,京石高速公路：,15,多万平方米,沪蓉高速、石太高速、石黄高速、长平高速、长营高速、,应用面积超过,500,万平方米！,就地热再生,就地热再生,国内应用,厂拌热再生,北京、,上海,等城市,广佛高速改扩建工程,厂拌热再生,1989,年广佛高速公路建成通车,1993,年加铺,40mm,厚,PE,改型沥青混合料,1999,年扩建为,6,车道（局部,8,车道）,2001,年路面严重破损，需重建,广佛高速,厂拌热再生,广佛高速,厂拌热再生,广佛高速,4cm,改性,SMA-13,5cm,改性,AC -20,6cm,再生沥青,AC-25I,再生沥青,LSM-25,或素混凝土,原路面基层,路面结构,厂拌热再生,厂拌热再生,厂拌热再生,在,RAP,材料掺量不超过,40%,的范围内，再生混合料的高温性能优于非再生混合料，,RAP,材料掺量越大，高温性能越好；,在,RAP,材料掺量不超过,40%,的范围内，再生混合料的疲劳性能略低于非再生混合料，但经过老化之后的再生沥青混合料的疲劳性能与新料沥青混合料无明显差异,；,广佛高速,试验结论,厂拌热再生,在,RAP,材料掺量不超过,40%,的范围内，再生混合料的低温性能劣于非再生混合料，,RAP,材料掺量越大，低温性能损失越多；,在,RAP,材料掺量不超过,40%,的范围内，热再生沥青混合料的水稳定性略低于非再生混合料。,广佛高速,试验结论,北京,厂拌,热再生,设备,国内应用,宁沪,高速、,昌九,高速,、京沪,高速（沧州段）、西阎高速、西潼高速、西户高速、京珠高速、连霍高速等,应用面积超过,500,万平方米！,厂拌冷再生,厂拌冷再生,沪宁高速,改性沥青,SMA13 4.0cm,改性沥青,Sup20 8.0cm,普通沥青,Sup25 8.0cm,普通沥青,LSM25 10.0cm,乳化沥青冷再生混合料层,10.0cm,级配碎石,20.0cm,二灰碎石再生层,16.0cm,路基,老路沥青面层铣刨料再生后用于柔性基层下基层,老路二灰碎石基层铣刨料再生后用于底基层,路基,二灰碎石基层,老路沥青面层,厂拌冷再生,沪宁高速,4cm,改性沥青,AK-13A,8cm,重交沥青,SUP20,8cm,重交沥青,SUP20,）,沥青面层（,15cm,）,二灰碎石基层（,15cm,）,土基,乳化沥青冷再生基层（,10cm,）,土基,4cm,改性沥青,AK-13A,8cm,重交沥青,SUP20,8cm,重交沥青,SUP20,）,沥青面层（,15cm,）,二灰碎石基层（,15cm,）,土基,乳化沥青冷再生基层（,10cm,）,土基,沪宁高速公路镇江支线试验路,乳化沥青冷再生试验段前后路面结构图,厂拌冷再生,沪宁高速,厂拌冷再生,乳化沥青冷再生试验段使用总体情况良好，路面平整密实，基本没有病害，也没有产生车辙。,试验段通车一年后的情况,沪宁高速,厂拌冷再生,沪宁高速,厂拌冷再生,沪宁高速,标段,结构形式,工程量（,m,2,）,单价,（元,/m,2,）,金额（元）,HN-LM4,标,10cm,乳化沥青冷再生下基层,963695,33.26,32,052,496,10cm LSM25,963695,53.10,51,172,205,结构替代所节省的材料费用,19,119,709,将,HN-LM4,标沥青面层经乳化沥青冷再生后用于新路下基层，厚度为,10cm,，,以取代,10cm,的沥青碎石下基层，造价节省了,1911.97,万元,。节省造价约,6.67,。,柔性基层沥青路面经济效益分析,厂拌冷再生,昌九高速,沥青罩面 ？,cm,细粒式,4cm,中粒式,6cm,水稳基层,22cm,级配碎石,33cm,改性沥青,AC13 4cm,改性沥青,AC20 6cm,普通沥青,AC20 6cm,冷再生层,10-12cm,原水稳基层,20cm,老路面结构,重建后路面,原级配碎石,厂拌冷再生,昌九高速,厂拌冷再生,昌九高速,厂拌冷再生,昌九高速,厂拌冷再生,西阎高速,AK-16 4cm,AC-20 5cm,AC-25 6cm,二灰稳定砂砾,20cm,二灰稳定土,28cm,AC-13 4cm,AC-20 6cm,泡沫沥青再生层,14cm,原二灰稳定砂砾,20cm,原二灰稳定土,28cm,老路面结构,重建后路面,厂拌冷再生,西阎高速,就地冷再生,营大路,沥青层,12-15cm,手摆拳石,16cm,石灰土,30cm,老路结构,重建方案,1,天然砂砾,15cm,手摆拳石,16cm,石灰土,30cm,SMA13 4cm,AC20 6cm,水稳碎石,36cm,冷再生层,15cm,手摆拳石,16cm,石灰土,30cm,SMA13 4cm,AC20 6cm,重建方案,2,就地冷再生,营大路,就地冷再生,营大路,就地冷再生,营大路,通车四年后，路况良好。,就地冷再生,营大路,结语,再生技术在国外是一项成熟技术，已有三十年的应用经验，使用状况良好。,近几年，我国对再生技术也进行了研究，取得了较多经验，实践证明可以推广应用。,不同再生技术各有适用场合，没有优劣之分，是互补关系，不能相互替代。应用时要根据道路实际情况进行综合分析，选用最适宜的技术。,请提宝贵意见,谢谢！,