專利名稱：含瀝青材料的現(xiàn)場(chǎng)低溫再生的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及重建(reconstructing)和鋪設(shè)道路。尤其涉及現(xiàn)場(chǎng)低溫再生(CIR)方法，用于設(shè)計(jì)瀝青乳膠混合物和鋪筑道路。
一般地，當(dāng)修復(fù)道路時(shí)，材料被銑刨(milled)并被運(yùn)走。隨后將熱混合物運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，并將其放置在銑刨后的區(qū)域上。這樣處理的一個(gè)缺點(diǎn)是耗時(shí)，因?yàn)樵撨^(guò)程需要兩種操作。在其中一個(gè)操作中，銑刨道路，清除材料。隨后在第二個(gè)操作中，將熱瀝青運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)，并將其鋪設(shè)在銑刨過(guò)的路面上。這樣處理的另一個(gè)缺點(diǎn)是銑刨后的材料通常不能夠再利用。
目前，可采用建筑道路用的含瀝青材料的現(xiàn)場(chǎng)低溫再生(CIR)方法對(duì)處于待修整或處于惡劣條件下的道路進(jìn)行替換或者修復(fù)。但是，這些CIR處理過(guò)程缺乏充分的設(shè)計(jì)，由此存在普遍性的問(wèn)題，如乳膠含量的不一致性問(wèn)題。有時(shí)它們不能夠體現(xiàn)所需要的性能。而且，用普通CIR處理得到的道路不安全，有時(shí)導(dǎo)致剝落(raveling)，路面有坑洞，具有車轍，瓦解(disintegration)問(wèn)題和有裂縫。
為了克服這些缺陷，一種采用可再生材料且能提供較好路面性能的工藝是需要的。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種現(xiàn)場(chǎng)低溫再生的方法，該方法可改善性能，并具有更強(qiáng)的一致性，從而可修復(fù)極度受損的道路段。
根據(jù)本發(fā)明，由修筑道路的方法可達(dá)到前述和其它目的。該方法包括獲取具有代表性的道路路芯(core)，分析該路芯，粉碎路芯，在氣候回顧的基礎(chǔ)上選擇基本上無(wú)溶劑型的乳膠，混合該乳膠和再生的瀝青路面顆粒(RAP)以形成瀝青乳膠混合物，通過(guò)剝落測(cè)試；由間接張力測(cè)試進(jìn)行的熱裂預(yù)告測(cè)試，結(jié)合真空飽和度進(jìn)行的潮氣敏感度測(cè)試，以及隨后的干燥馬歇爾穩(wěn)定性測(cè)試來(lái)測(cè)試瀝青乳膠混合物的性能。該方法還包括在這些測(cè)試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)CIR層。該方法還包括將現(xiàn)存的瀝青層碾磨下來(lái)，剩下至少約1英寸的路面，將乳膠添加到再生的瀝青路面顆粒中，將所設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)低溫再生層鋪設(shè)到道路上，并且壓實(shí)它。
本發(fā)明的其它目的，優(yōu)點(diǎn)和新的特征將在下面闡述，并為本領(lǐng)域所屬普通技術(shù)人員所公知，并由本發(fā)明的應(yīng)用所獲知。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明該附圖構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，其中

圖1表示應(yīng)用在本發(fā)明的CIR處理過(guò)程中的RAP和巖石的篩網(wǎng)分析圖表，在實(shí)施例1中進(jìn)行描述；圖2表示殘余強(qiáng)度數(shù)據(jù)的圖表，該數(shù)據(jù)由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1進(jìn)行的潮氣敏感度真空飽和測(cè)試獲得；圖3表示在實(shí)施例1中，根據(jù)本發(fā)明得到的樣本和普通樣本，在50℃溫度下使用瀝青路面分析機(jī)(Asphalt Pavement Analyzer)得到的比較數(shù)據(jù)的圖表；圖4表示在實(shí)施例2中，在根據(jù)本發(fā)明的CIR處理過(guò)程中應(yīng)用的RAP和巖石的篩網(wǎng)分析的圖表；圖5表示根據(jù)本發(fā)明在實(shí)施例2中進(jìn)行的剝落測(cè)試的結(jié)果的圖表；圖6表示在實(shí)施例3中進(jìn)行的，在本發(fā)明的CIR處理過(guò)程中應(yīng)用的RAP的篩網(wǎng)分析的圖表；圖7表示根據(jù)本發(fā)明，在實(shí)施例3中測(cè)量的道路的各種不同位置(station)上的硬度測(cè)量值的圖表；圖8表示在實(shí)施例4中進(jìn)行的，在本發(fā)明的CIR處理過(guò)程中應(yīng)用的RAP和巖石的篩網(wǎng)分析的圖表；圖9是在實(shí)施例4中討論的，在25℃時(shí)比較本發(fā)明的樣本和普通樣本的彈性模量的圖表；圖10表示在實(shí)施例4中，本發(fā)明的含有3％重量乳膠的樣本的間接張力強(qiáng)度的圖表。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述當(dāng)公路表面達(dá)到使用年限時(shí)就需要考慮本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)低溫再生的處理方法。當(dāng)公路顯示出龜裂(老化開(kāi)裂)，熱裂，剝落和具有坑洼，車轍，瀝青泛油或滲出瀝青物，抗打滑性能降低，或者具有粗糙紋理時(shí)，本發(fā)明的CIR處理過(guò)程會(huì)需要被使用。在具有較低凈空(clearance)的橋梁和天橋處，或者在關(guān)注路邊高度(curb height)時(shí)，尤其需要涉及本發(fā)明的CIR處理過(guò)程。本發(fā)明可應(yīng)用于鄉(xiāng)村道路，州內(nèi)高速路和州際高速路。尤其可應(yīng)用于大約使用了12-25年的危險(xiǎn)路段。CIR材料的特殊設(shè)計(jì)是基于屬于本發(fā)明一部分的下列步驟和條件。本發(fā)明致力于解決普通CIR處理過(guò)程中存在的問(wèn)題，如剝落，熱裂，緩慢的養(yǎng)護(hù)時(shí)間和可靠性低的性能。本發(fā)明的CIR方法可對(duì)在結(jié)構(gòu)上具有堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)和具有良好排水設(shè)施的非常危險(xiǎn)的地段進(jìn)行局部深度的修復(fù)。
首先，評(píng)估一段道路需要看它是否能夠經(jīng)受本發(fā)明的處理過(guò)程。老化的公路必須具有一定的厚度，從而優(yōu)選在被銑刨掉2-5英寸之后至少剩下約1英寸厚度的路面。而且道路必須具有結(jié)構(gòu)上堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，包括結(jié)構(gòu)上堅(jiān)實(shí)的路基層。對(duì)路芯取樣以確定路面的不同狀況，再生的瀝青路面顆粒(RAP)所需的等級(jí)(gradation)和乳膠量，以獲得配料設(shè)計(jì)。在歷年的氣候和應(yīng)用溫度的基礎(chǔ)上選擇乳膠的配方。按照配料設(shè)計(jì)的要求，需要將老化路面的上部銑刨掉，剩下至少1英寸的路面。僅僅將路面清除掉。在路面之下的巖石，砂礫或泥垢是不被消除。隨后將RAP與所選擇的乳膠混合以形成本發(fā)明方法的CIR材料。再將該CIR材料鋪設(shè)在道路上并壓實(shí)。
在評(píng)估完道路之后，本發(fā)明的CIR處理過(guò)程包括用從設(shè)計(jì)場(chǎng)地直接獲得的材料制出預(yù)制(preconstruction)配料設(shè)計(jì)。從將要再生的公路區(qū)域獲得的典型的路芯以評(píng)估現(xiàn)存的路面。優(yōu)選取得的路芯是散布于規(guī)劃路面的全長(zhǎng)的，包括那些已注意到有明顯差別的路面。路芯應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)室中研磨成粉(pulverize)，粉碎并過(guò)篩以形成RAP。該RAP被認(rèn)為是用于進(jìn)一步配料設(shè)計(jì)的黑色巖石(black rock)或者骨料。如果路芯顯示出在各個(gè)區(qū)域中有顯著的差別，如不同的類型或?qū)雍穸?，則要在每個(gè)不同的公路段都要進(jìn)行單獨(dú)的配料設(shè)計(jì)。在添加瀝青乳膠之前，應(yīng)該將再生的瀝青路面銑刨粉末(millings)混合到下列等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(精細(xì)，中等，粗糙)的配料設(shè)計(jì)中。
表1
用這些粉碎的銑刨粉末進(jìn)行配料設(shè)計(jì)。配料設(shè)計(jì)包括確定等級(jí)并選擇乳膠的量和組成。在粉碎之后應(yīng)該通過(guò)清洗(washing)銑刨粉末并使其通過(guò)各種篩網(wǎng)而確定粉末的等級(jí)。使顆粒通過(guò)一系列越來(lái)越小篩孔的篩網(wǎng)，而確定精細(xì)和粗糙骨料的顆粒尺寸分布。優(yōu)選使用在礦物骨料中通過(guò)清洗，對(duì)精細(xì)度高于75um(200號(hào))篩網(wǎng)材料的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法(ASTM C117)，和精細(xì)和粗糙骨料的篩網(wǎng)分析(不超過(guò)40℃干燥)(ASTM C136)。
用樣品分離器制備樣品以保持材料的均勻。另一個(gè)方法是在實(shí)驗(yàn)室中干燥，篩選和重新混合(recombine)銑刨粉末以獲得所需要的等級(jí)。建議的篩網(wǎng)是1/2英寸，3/8英寸，4號(hào)(0.187英寸)，8號(hào)(0.093英寸)和30號(hào)(0.0234英寸)。當(dāng)采用100mm直徑的壓實(shí)模具(compaction mold)時(shí)，用1英寸的篩網(wǎng)篩除掉尺寸過(guò)大的RAP顆粒。
隨后，從質(zhì)量和體積測(cè)量中確定出RAP樣品理論最大比重和密度。優(yōu)選，對(duì)于含瀝青的鋪路材料混合物的理論最大比重和密度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法(ASTM D2041)被用于確定Rice比重測(cè)試的尺寸。對(duì)應(yīng)于每一組乳膠含量的四組樣品都需要被測(cè)試其長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和進(jìn)行潮氣測(cè)試。有兩個(gè)樣品需要進(jìn)行Rice比重測(cè)試。測(cè)試具有最高乳膠含量的配料設(shè)計(jì)中的RAP樣品的理論最大比重，隨后返回計(jì)算具有較低乳膠含量的情況。
隨后將瀝青乳膠混合到研磨成粉的材料中。所使用的瀝青乳膠的類型或配方應(yīng)該由使用瀝青環(huán)境中的氣候和鋪設(shè)時(shí)的溫度確定。它們是可以選擇的從而，例如，以改良RAP的覆蓋力(coating)或者調(diào)節(jié)其破裂性質(zhì)。優(yōu)選使用FHWALTPPBindTM軟件(Version2.1)，通過(guò)將位置靠近于規(guī)劃所在地的天氣狀態(tài)輸入數(shù)據(jù)，選擇混合物低溫裂縫的規(guī)范。配方設(shè)計(jì)規(guī)范所需的溫度是在路面結(jié)構(gòu)中的CIR上層處的最低溫度，采用98％的可靠度(reliability)。
瀝青乳膠是瀝青，水，乳化劑和可能的添加劑的混合物。在室溫(ambienttemperature)下它是液態(tài)。根據(jù)所要獲得的特性，乳膠可以選擇不同的配方。例如，它可以快速凝固(set up)，也可以提高含瀝青材料的覆蓋能力，以減少公路的裂縫或者可提高公路的強(qiáng)度。所使用瀝青乳膠的類型應(yīng)該由配方設(shè)計(jì)來(lái)確定，下面將要討論。
乳膠優(yōu)選包含約0.5-10％重量的乳化劑，約60-65％重量的固體瀝青，水和任選的某些添加劑。乳膠優(yōu)選是基本上無(wú)溶劑型的和水基乳膠。添加劑可以是乳液的約0.5-10％重量，可包含人造橡膠，塑膠體，其它粘性劑和石油餾分。添加劑優(yōu)選包括最高為0.5％重量的燃油。根據(jù)所使用的添加劑，可將這些添加劑添加到固體瀝青或者乳膠中以制備出改性的瀝青，包括聚合體改性瀝青。乳化劑可以是陰離子型，非離子型，兩性型或陽(yáng)離子型。優(yōu)選乳化劑是陽(yáng)離子型。
在應(yīng)用中瀝青乳膠的溫度不應(yīng)該超過(guò)120°F。通常在80°F-120°F應(yīng)用。乳膠質(zhì)量保證測(cè)試(The emulsion quality assurance testing)應(yīng)符合下列要求表2
1將其放置在177℃溫度下保持20分鐘進(jìn)行改性。這是優(yōu)選的處理過(guò)程。乳化瀝青的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法和應(yīng)用(ASTM D244)真空蒸餾處理確定了瀝青乳膠中的殘余物和油餾出物。一旦滿足最大油餾出物的值則會(huì)被替代。
2TBD-要在按計(jì)劃制備乳膠之前由CIR配方設(shè)計(jì)確定。在計(jì)劃的設(shè)計(jì)需求的基礎(chǔ)上確定針入度的范圍。
ASTM D5是確定半固體和固體含瀝青材料的針入度的優(yōu)選處理過(guò)程。該針入度測(cè)試是測(cè)量瀝青粘合劑的較硬或較軟的稠度(consistencies)。
將乳膠加到再生的瀝青路面顆粒(RAP)中。乳膠的量應(yīng)足夠大，以使混合物不會(huì)太干燥而導(dǎo)致剝落，但其質(zhì)量也不應(yīng)太高而使該混合物易于形成車轍。乳膠通常約占混合物重量的1.5-4.5％。優(yōu)選占混合物的2.4-4.0％重量。最優(yōu)選占混合物2.8-3.3％重量。配方設(shè)計(jì)中推薦的乳膠含量為1.5％，2.0％，2.5％，3.0％，3.5％，4.0％和4.5％。優(yōu)選有三種含量可供選擇，從而將預(yù)計(jì)推薦的乳膠量包括于其中。在填加乳膠之前，一般約為1.5-2.5％重量的水被加入，這些水被認(rèn)為是通過(guò)銑刨頭(milling head)而加入的。如果混合物中含有任何添加劑，則這些添加劑在現(xiàn)聲處理過(guò)程中以同樣的方式導(dǎo)入。
再生的瀝青路面顆粒(RAP)經(jīng)銑刨后首先與水充分混合，隨后與乳膠混合。應(yīng)在室溫下進(jìn)行這些混合。與乳膠的混合時(shí)間不能夠超過(guò)60秒。
將混合后的樣本壓實(shí)15分鐘。優(yōu)選在混合之后立刻壓實(shí)樣本。在壓實(shí)之前在每個(gè)樣品頂部和底部放置紙板。樣品優(yōu)選用SuperpaveTM回轉(zhuǎn)壓實(shí)器(SGC)，在100mm模具中，以1.25°角，600kPa沖壓壓力，30回轉(zhuǎn)進(jìn)行壓實(shí)。模具不應(yīng)該被加熱。
在樣本壓實(shí)之后立刻將其從模具中擠出，將紙板小心地撤出。將樣本放置在60℃中用強(qiáng)制通風(fēng)爐在其側(cè)邊和頂部通風(fēng)，通常是持續(xù)48小時(shí)。將每一份樣本都放置在較小的容器中以估算從樣本中流失的材料。
在這些樣品上進(jìn)行四種性能測(cè)試。它們是干燥馬歇爾穩(wěn)定性測(cè)試，采用真空飽和度進(jìn)行的潮氣敏感度測(cè)試，剝落測(cè)試和由間接張力測(cè)試(IDT)進(jìn)行的熱裂預(yù)報(bào)測(cè)試。這些測(cè)試確定了樣品的性能。間接張力測(cè)試用來(lái)預(yù)報(bào)熱裂，干燥馬歇爾穩(wěn)定性測(cè)試用來(lái)測(cè)量強(qiáng)度。剝落測(cè)試測(cè)量抗剝落性能，潮氣敏感度測(cè)試測(cè)量樣品承受潮氣侵害的能力。為了合配方設(shè)計(jì)能夠被采用，所以這些測(cè)試必須滿足表3中列出的標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)于馬歇爾穩(wěn)定性測(cè)試，應(yīng)干燥樣本以保持重量。壓實(shí)的樣本需要養(yǎng)護(hù)以保持重量，但不能超過(guò)48個(gè)小時(shí)，也不能少于16個(gè)小時(shí)。恒定的重量定義為在2個(gè)小時(shí)之內(nèi)的變化應(yīng)在0.05％或更少。在養(yǎng)護(hù)之后，在室溫下冷卻樣品最少約12小時(shí)，最多約24小時(shí)。
每個(gè)壓實(shí)(養(yǎng)護(hù)和冷卻)的樣品的毛體積比重(密度)是已被確定。當(dāng)樣品在水中浸泡1分鐘之后記錄樣品在水中的質(zhì)量。樣品的高度也被確定下來(lái)。
Rice(理論最大)比重也確定下來(lái)。優(yōu)選其由包括干回(dry back)過(guò)程的含瀝青鋪路材料混合物的理論最大比重和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法(ASTM D2041)來(lái)確定其質(zhì)量。不能用柔韌的抹刀(spatula)輕易破碎的成塊物不應(yīng)該被打碎。通常需要進(jìn)行額外的干回處理以調(diào)整無(wú)覆蓋層的顆粒。確定出每個(gè)具有不同乳膠含量的樣本的空隙率。
通過(guò)測(cè)量路面材料混合物的抗塑性流動(dòng)性而修正馬歇爾穩(wěn)定性。優(yōu)選在40℃的強(qiáng)制通風(fēng)爐中放置2個(gè)小時(shí)之后，通過(guò)采用馬歇爾儀器的含瀝青混合物的抗塑性流動(dòng)性的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法(ASTM D1559-89)來(lái)確定。
潮氣敏感度真空飽和度測(cè)試測(cè)量在現(xiàn)有的潮氣環(huán)境中的殘余強(qiáng)度。對(duì)于潮氣敏感測(cè)試來(lái)說(shuō)，正如在干燥的馬歇爾穩(wěn)定性測(cè)試中對(duì)樣品進(jìn)行的測(cè)試一樣，在處于潮濕環(huán)境下的樣本也進(jìn)行相同條件和體積的量度。先合這些樣品的空間飽和度到達(dá)其空隙體積的55-75％后，將樣品浸泡在25℃的水中約23小時(shí)，隨后在40℃的水中浸泡1小時(shí)。隨后確定下來(lái)修正后的馬歇爾穩(wěn)定性。在潮濕環(huán)境下樣本的平均強(qiáng)度除以平均干燥樣本強(qiáng)度得到殘余的穩(wěn)定性。其可作為是一個(gè)導(dǎo)致剝落和坑洼的形成的脫模(stripping)和強(qiáng)度損失的指示。該殘余穩(wěn)定性必須大于或等于70％。
在進(jìn)行干燥馬歇爾穩(wěn)定性測(cè)試和潮氣敏感度測(cè)試之后，在指定的乳膠質(zhì)量下對(duì)混合物進(jìn)行間接張力測(cè)試(IDT)。該IDT測(cè)試估計(jì)使混合物開(kāi)始開(kāi)裂的低溫。它預(yù)告混合物所能夠承受的最低溫度，并避免在CIR層的頂部出現(xiàn)裂縫。間接張力測(cè)試優(yōu)選根據(jù)AASHTO TP9-96進(jìn)行，該AASHTOTP9-96是確定蠕變(creep)規(guī)律和采用間接張力測(cè)試裝置的熱混合瀝青(HMA)的強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，還包括下面的例外情況樣本直徑約150mm，高度至少為115mm，在所設(shè)計(jì)的乳膠含量的情況下，將其壓實(shí)，使其空隙率為指定空隙率±1％。測(cè)試樣品在60℃中養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于48小時(shí)，不多于72小時(shí)。在48小時(shí)養(yǎng)護(hù)之后應(yīng)每隔2小時(shí)檢查一次樣品的量，以確保其在2小時(shí)之內(nèi)質(zhì)量的變化小于0.05％。養(yǎng)護(hù)之后，應(yīng)該從每份樣品上切下約50mm高度的兩份樣本。在切除之后進(jìn)行毛體積比重測(cè)試。
優(yōu)選在這三個(gè)溫度中的每一個(gè)至少需要二個(gè)樣品。選擇間隔各為10℃的三種溫度，從而涵蓋了規(guī)范中所指定的溫度。例如，如果所需要的具體溫度是-25℃，則-20℃，-30℃，-10℃或-40℃應(yīng)是可選擇的測(cè)試溫度。在相同樣品上進(jìn)行張力蠕變測(cè)試之后應(yīng)該直接在每個(gè)樣品上進(jìn)行張力強(qiáng)度測(cè)試，而測(cè)試的溫度與在蠕變測(cè)試中的相同。作為環(huán)境的腔室必須至少到達(dá)約-40℃。
計(jì)算出的路面熱應(yīng)力曲線(從蠕變數(shù)據(jù)中獲得)和張力強(qiáng)度線(三種溫度的平均張力強(qiáng)度結(jié)果的連線)的圖示的交叉值形成了標(biāo)準(zhǔn)的裂縫溫度。為了通過(guò)該測(cè)試，針對(duì)在計(jì)劃所實(shí)施的氣候中CIR層的頂部的最低溫度，由IDT預(yù)報(bào)的熱裂溫度應(yīng)滿足LTPPBindTM程序的需要，可靠度為98％。
進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定性測(cè)試和潮氣敏感度測(cè)試之后，在所設(shè)計(jì)的乳膠含量的情況下，在樣品上進(jìn)行剝落測(cè)試。該剝落測(cè)試可作為剝落的指示，當(dāng)材料完全固化之前在其上駕駛車輛會(huì)引起所述的剝落。當(dāng)將樣品壓縮4小時(shí)之后，測(cè)試15分鐘。為了通過(guò)該測(cè)試，重量損失量必須小于2％重量。
進(jìn)行剝落測(cè)試的儀器優(yōu)選是A-120霍巴特?cái)嚢杵?，該攪拌器被修正以使樣品和磨損頭(abrasion head)(包含軟管)相互適應(yīng)，從而進(jìn)行磨損。優(yōu)選使用泥漿表面的濕軌跡磨損的測(cè)試方法(ISSATB-100)進(jìn)行剝落測(cè)試，剝落測(cè)試的轉(zhuǎn)速不需要修正。從磨損頭上拆下環(huán)形砝碼(ring weight)以進(jìn)行剝落測(cè)試。磨損頭的砝碼和接觸樣品的軟管應(yīng)該約為600±15g。所制備的樣品必須可固定在磨損頭下并居中以得到精確的結(jié)果，使磨損頭可在豎向自由移動(dòng)。用于固定和使樣品居中的裝置必須使樣品有最小約1cm的用于磨損的量。
下面進(jìn)行剝落測(cè)試。將兩塊中等等級(jí)的再生瀝青樣品或2700g重的現(xiàn)場(chǎng)樣品從樣本分離下來(lái)。壓縮之后2700g重量的樣品高度約為70±5mm?；厥盏臑r青樣品(2700g)放置在尺寸適于攪拌的容器中。將現(xiàn)場(chǎng)或設(shè)計(jì)中的水加入到每個(gè)再生的瀝青樣品中并混合約60秒。所設(shè)計(jì)的乳膠量也應(yīng)該加入到每個(gè)再生瀝青樣品中，并混合60秒。將該樣品立刻放置到150mm的回轉(zhuǎn)壓實(shí)模板中，并壓實(shí)到20轉(zhuǎn)。如果樣品的高度不是70±5mm，則應(yīng)該調(diào)整再生瀝青重量。壓實(shí)之后，從壓實(shí)模具中拆下樣品，并將其放置到平板上以在實(shí)驗(yàn)室常溫(約65-75°F)中養(yǎng)護(hù)約4小時(shí)±5分鐘。養(yǎng)護(hù)之后，剝落測(cè)試之前，應(yīng)該對(duì)樣本的重量進(jìn)行測(cè)試。
將樣本放置在剝落測(cè)試儀器中。樣本需要小心對(duì)中并支撐好。與樣本接觸的軟管的區(qū)域不能被預(yù)先使用?？梢詫④浌苄D(zhuǎn)到?jīng)]有磨損的(unworn)部分以進(jìn)行測(cè)試。磨損頭(和軟管)應(yīng)自由浮動(dòng)在樣品上，如果允許磨損則可豎直向下移動(dòng)最小約5mm。磨損樣品約15分鐘并立刻稱重。
剝落損失的百分比應(yīng)如下確定((測(cè)試之前的Wt.-磨損之后的Wt.)/測(cè)試之前的Wt.)*100。兩份樣本的平均值應(yīng)作為剝落損失的報(bào)告。兩份測(cè)試樣本的剝落損失值的精度差應(yīng)不大于0.5％。如果兩份樣品的剝落損失值都大于10％，則取其平均值，而放棄精確的結(jié)果。
如果有必要，可用添加劑修正配方設(shè)計(jì)以滿足表3的需要。添加劑，如石灰，附加骨料，聚合體或它們的混合物都可添加到混合物中以滿足表3的需要。如果可能，在滿足表4的前提下也可將額外的粉碎的RAP材料添加進(jìn)去。碾壓過(guò)的RAP應(yīng)基本是無(wú)植物生長(zhǎng)和其它有害材料，包括淤泥和粘土球。粉碎的RAP應(yīng)最大不超過(guò)上面討論過(guò)的尺寸，并且當(dāng)與設(shè)計(jì)的銑刨粉末混合時(shí)，它應(yīng)該制備出表3中所規(guī)范的產(chǎn)品。
如果需要加入骨料，則應(yīng)該滿足表5的要求，并且應(yīng)被分等級(jí)從而制備表3中所規(guī)范的制品。
如果在道路中的不同地段發(fā)生顯著變化，則應(yīng)該改進(jìn)配方設(shè)計(jì)以使道路每一段都滿足表3的標(biāo)準(zhǔn)。例如，道路的一些區(qū)域需要比其它區(qū)域更高的乳膠含量。
在道路上鋪設(shè)CIR材料之前，應(yīng)從現(xiàn)存公路邊緣去除雜草和其它植被，以防止在銑刨過(guò)程中使粉碎的含瀝青的材料受到污染。
在進(jìn)行鋪筑期間，路面表面的溫度可高達(dá)約160°F而無(wú)任何問(wèn)題?，F(xiàn)存的路面應(yīng)被銑刨到預(yù)定的深度和寬度，至少剩下1英寸的路面，并且不移走任何砂礫，泥土或石頭。通常，當(dāng)銑刨道路時(shí)，所移走的路面厚度約為2-5英寸。在加入乳膠之前，每隔1/2英里取一定量的研磨成粉末的含瀝青材料的樣品，并用1.25英寸篩網(wǎng)(如果需要或用更小的篩網(wǎng))進(jìn)行篩選，以確定是否研磨成粉末的材料符合配方設(shè)計(jì)的最大顆粒尺寸。為了確定乳膠的含量，在整個(gè)項(xiàng)目中路面的起始部分中取得的樣品就可以確定粉碎的材料最接近于哪個(gè)設(shè)計(jì)等級(jí)。
自力推進(jìn)式的低溫銑刨機(jī)器可用于單程地將現(xiàn)存的含瀝青材料研磨粉碎到所需要的深度，優(yōu)選其可銑刨到約12.5英尺的寬度。該機(jī)器優(yōu)選具有自動(dòng)的深度控制功能以將切割深度保持在所需深度的±1/4英寸范圍內(nèi)，并且具有正性裝置(positive means)以控制橫向坡度(cross slope)的升高。
具有篩選和粉碎功能的用來(lái)分級(jí)材料的單元可在其與瀝青乳膠混合之前，將研磨粉碎的含瀝青材料減少到所需要的尺寸。該篩選和粉碎單元優(yōu)選應(yīng)具有可將過(guò)大尺寸的材料返回到粉碎機(jī)內(nèi)的閉合回路系統(tǒng)。所有再生的瀝青路面材料應(yīng)處理到符合所要求的最大尺寸。
使用安裝了可對(duì)研磨粉碎了的和分級(jí)了的含瀝青材料進(jìn)行連續(xù)稱重的運(yùn)送帶的攪拌單元。它優(yōu)選與控制液體計(jì)量裝置的計(jì)算機(jī)配套使用。該攪拌系統(tǒng)優(yōu)選是交通工具上自帶的攪拌機(jī)(pugmill)。液體計(jì)量裝置優(yōu)選能夠調(diào)節(jié)瀝青乳膠的流量以補(bǔ)償?shù)谷牖旌衔镏械姆鬯槲镔|(zhì)的重量的任何變化。在鋪路機(jī)和攪拌機(jī)之間優(yōu)選具有雙向聯(lián)系以使它們彼此相距很近。它們優(yōu)選彼此相距約50碼之內(nèi)。
瀝青乳膠和水應(yīng)以由配方設(shè)計(jì)所確定的初始速度注入至研磨成粉的含瀝青的材料中?？傆?jì)水量可包含加在銑刨頭上的水量，也可包含從攪拌單元中附加的水量。在覆蓋力和破裂特性的基礎(chǔ)上可根據(jù)需要調(diào)整瀝青乳膠和水的比率。RAP應(yīng)該比經(jīng)普通處理的具有更完全的覆蓋力。在道路的各個(gè)部分都需要確定不同級(jí)別的瀝青乳膠的取樣和混合設(shè)計(jì)。
從攪拌機(jī)中導(dǎo)出CIR混合物，并放置到道路上以形成料堆。拾料機(jī)(pick-up machine)由鋪路機(jī)帶動(dòng)，用于將回收的材料從料堆運(yùn)送到瀝青鋪路機(jī)的接收料斗中。拾料機(jī)應(yīng)能夠?qū)⒘隙严蛳乱苿?dòng)到鋪設(shè)在下面的材料處。該拾料機(jī)應(yīng)在攪拌系統(tǒng)約150英尺的范圍內(nèi)。再生材料可沿一條連續(xù)的路徑進(jìn)行鋪設(shè)，而沒(méi)有間斷。
上述設(shè)備(攪拌機(jī)，拾料機(jī)和鋪路機(jī))可被結(jié)合使用為自力推進(jìn)式的具有自帶攪拌單元和乳膠罐的鋪路機(jī)，其中銑刨過(guò)的材料可直接加到料斗上。
鋪設(shè)的過(guò)程中應(yīng)定期使用水平儀(level)檢查低溫再生材料的橫向坡度。在完成滾壓(rolling)之后，從放置于平行和橫切于中心線的表面上的10英尺直邊的下緣，其光滑度(smoothness)的變化量不應(yīng)該超過(guò)1/4英寸。
以不破壞鋪設(shè)在現(xiàn)存道路下層的材料的方式進(jìn)行再生。銑刨操作應(yīng)該使沿切割豎直面的精細(xì)量不阻礙低溫再生材料的粘結(jié)。粉碎的含瀝青材料應(yīng)該經(jīng)過(guò)篩選和粉碎處理以達(dá)到需要的等級(jí)。當(dāng)在CIR操作過(guò)程中遇到筑路構(gòu)筑物(paving fabric)時(shí)，有必要調(diào)整設(shè)備或操作，以使再生材料中至少約90％的破碎構(gòu)筑物不超過(guò)5平方英寸。另外，不允許有任何尺寸超過(guò)4英寸長(zhǎng)度的構(gòu)筑物碎片。這些變化包括，但不僅僅限于調(diào)整銑刨率和附加或拆除篩網(wǎng)以獲得所需的再生材料。
本發(fā)明的另一方面涉及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)處理過(guò)程的監(jiān)測(cè)。銑刨的標(biāo)準(zhǔn)深度應(yīng)每隔1/8英里在兩個(gè)豎切割直面外側(cè)進(jìn)行檢查。也需要檢查RAP等級(jí)。如果在操作設(shè)備的過(guò)程中，在加入乳膠之前需要對(duì)再生瀝青路面材料進(jìn)行取樣，則必須將其放置在密封的容器中，而不能有任何潮氣泄露。樣品必須在24小時(shí)之內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)乳膠混合，并根據(jù)配方設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試，從而符合表3的要求。另外，如果需要測(cè)試已經(jīng)混合的混合物的樣品，則必須將該樣品在取樣的15分鐘之內(nèi)壓實(shí)，隨后根據(jù)配方設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行測(cè)試。
用核子濕度密度儀(nuclear moisture density gauge)確定新鋪設(shè)的CIR層的濕密度。確定出滾筒壓力和方式(pattem)以獲得需要的密度。優(yōu)選采用反向散射方法，采用通過(guò)核子的方法在空間對(duì)含瀝青混凝土的密度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的方法(ASTM D2950)，以確定濕密度。滾壓方式也被確定下來(lái)，以在相關(guān)核子密度的讀數(shù)的基礎(chǔ)上用具體的滾筒而得到最大的密度。但是應(yīng)小心不能對(duì)罩面(mat)滾壓過(guò)量，這可通過(guò)目測(cè)觀察裂縫來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果再生的材料有變化，應(yīng)該確定新的滾壓方式。由于現(xiàn)存的路面有變化，骨料有變化，或者采用的乳膠有變化，可以使用多于一種的滾筒方式。
用滾筒完成回收混合物的壓實(shí)。滾筒優(yōu)選帶有水和刮刀(scraper)系統(tǒng)以防止輪胎和滾筒粘到剛制備出來(lái)的CIR材料。確定滾筒方式以由核子密度測(cè)試獲得最大的密度。持續(xù)滾壓直到不再有位移(displacement)或者直到氣胎滾筒離開(kāi)混合物。最后一次滾壓以去除氣輪胎的痕跡，并且獲得密度，由雙鼓鋼滾完成。隨后使用選擇過(guò)的滾壓方式，除非再生混合物有變化或者鋪設(shè)位置有變化而在當(dāng)時(shí)建立了新的滾壓方式。當(dāng)再生材料存在有明顯的位移和/或裂縫時(shí)，需要變化滾壓或者滾筒方式。一般在鋪設(shè)好CIR層的15分鐘之內(nèi)滾筒開(kāi)始進(jìn)行壓實(shí)。在鋪路機(jī)工作之后優(yōu)選不超過(guò)30分鐘開(kāi)始進(jìn)行滾壓。優(yōu)選在碾磨之后不超過(guò)1小時(shí)完成滾壓。在可能的情況下，在確定滾壓方式時(shí)，不應(yīng)該開(kāi)始滾壓或者不應(yīng)該停止在沒(méi)有被壓實(shí)的材料上，以使?jié)L壓從原先壓實(shí)過(guò)的材料或者路面上開(kāi)始或結(jié)束。
在完成壓實(shí)再生材料之后，至少約2個(gè)小時(shí)內(nèi)不應(yīng)該允許車輛通過(guò)。如果針對(duì)于會(huì)引起剝落的車輛的養(yǎng)護(hù)是充分的，則該時(shí)間可以減少。當(dāng)?shù)缆穼?duì)車輛開(kāi)放時(shí)，再生筑路材料表面應(yīng)保持適于車輛安全行駛的狀態(tài)。所有在公路表面上的松散顆粒都由動(dòng)力清掃機(jī)清除。
在CIR材料表面鋪設(shè)磨損表面之前，CIR材料能夠單獨(dú)支撐車輛。在鋪設(shè)磨損表面或者處理CIR層之前，應(yīng)養(yǎng)護(hù)CIR層直到其潮氣減少到約1.5％重量或更少。磨損層可以是冷的，熱的或者暖的混合物覆蓋層，密封層，碎片密封層，霧氣密封層或者是其它處理表面。因?yàn)镃IR表面可支撐車輛，所以如果需要可延遲鋪設(shè)磨損層表面幾天。
本發(fā)明的處理過(guò)程優(yōu)選在50°F或高于50°F的條件下進(jìn)行。優(yōu)選沒(méi)有霧氣或雨水。優(yōu)選在鋪設(shè)任何計(jì)劃部分之后的48小時(shí)之內(nèi)沒(méi)有冰凍溫度。
本發(fā)明的低溫現(xiàn)場(chǎng)再生處理過(guò)程能夠去除熱裂和反射裂縫，重新鋪設(shè)頂部，保持路面凈空和路緣高度，提高劣質(zhì)骨料的等級(jí)，用添加劑，如聚合體來(lái)提高路面的質(zhì)量，比原始路面具有更高的質(zhì)量，重新利用現(xiàn)存材料，最小程度地使用新材料，最小程度地花費(fèi)封閉車道的時(shí)間，提供一條更新，更光滑的黑體表面(black surface)。本發(fā)明的CIR方法能夠改善剝落，隔離的車轍，乳膠含量的一致性，養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)，壓實(shí)問(wèn)題，通過(guò)車輛時(shí)引起的瓦解，潮氣敏感度和抗裂縫程度方面起重要作用。該CIR材料比普通的CIR材料更堅(jiān)實(shí)，更有預(yù)見(jiàn)性，更高的性能，覆蓋力更強(qiáng)，耐久力更長(zhǎng)，膜厚更高。
本發(fā)明的CIR處理過(guò)程可在每年中應(yīng)用的天數(shù)更長(zhǎng)，因?yàn)樵撎幚磉^(guò)程比普通處理過(guò)程要求的溫度更低，并且在每天中應(yīng)用的小時(shí)數(shù)更多，因?yàn)镃IR材料比普通的處理過(guò)程中的材料壓實(shí)的速度更快。在一個(gè)小時(shí)之內(nèi)新的路面就可以支撐一些車輛，鋪設(shè)后2個(gè)小時(shí)之內(nèi)就可通過(guò)大型卡車。當(dāng)經(jīng)本發(fā)明的處理過(guò)程而形成的CIR材料到達(dá)其使用壽命時(shí)，可再利用的車道本身可再次利用。
實(shí)施例1現(xiàn)場(chǎng)低溫再生(CIR)方案在海拔約5610英尺的亞利桑那州的US-191上實(shí)施，需要約245,040平方米的CIR材料。該公路的地形非常平坦。如表6所示該地區(qū)具有通常的高和低溫及通常的降雨量。
每年的降雨量是9.63英寸。該項(xiàng)目是在90年代中期興建的，并且當(dāng)時(shí)陽(yáng)光充足，潮氣適度。
平均車流量是每天有525輛交通車輛和60輛運(yùn)貨卡車。按單軸承載18千磅(ESAL)計(jì)算每年累計(jì)是13000。20年的ESAL是317,000。路面為平均厚度約為5.5英寸的熱混合瀝青。該路面帶有多層密封層，并且已被使用了20年。
FHWALTPPBindTM(Version2.1)程序要求粘合劑承受64℃的路面溫度(98％可靠度)，用于表面混合物?？煽慷葹?6％時(shí)公路表面溫度是58℃。
粉碎從本項(xiàng)目獲得的CIR銑刨粉末并送到實(shí)驗(yàn)室以進(jìn)行評(píng)估。用本發(fā)明的處理過(guò)程進(jìn)行配方設(shè)計(jì)。將研磨粉末進(jìn)行烤爐燃燒(oven ignition)，發(fā)現(xiàn)其含有6.3％重量的瀝青。母體巖石由圓形的(rounded)和粉碎的材料構(gòu)成。母體巖石的等級(jí)如圖1所示。這是0.45次方(power)的等級(jí)圖表。X軸表示各種篩網(wǎng)尺寸。從右到左它們依次為1英寸，3/4英寸，1/2英寸，3/8英寸，4號(hào)，8號(hào)，16號(hào)，30號(hào)，50號(hào)，100號(hào)和200號(hào)。Y軸是穿過(guò)特定篩網(wǎng)的累計(jì)百分比。沒(méi)有標(biāo)識(shí)的直線是最大密度線，即參照線。線的分離部分是限制帶。
尺寸大于1英寸的材料在混合之前被篩選出來(lái)。用SuperpaveTM回轉(zhuǎn)壓實(shí)機(jī)在100mm的模具中到30轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行配方設(shè)計(jì)。將普通的CIR材料和本發(fā)明的處理過(guò)程中獲得CIR材料進(jìn)行短期強(qiáng)度的測(cè)試比較。測(cè)試長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)的樣品的強(qiáng)度，并在水飽和狀態(tài)之后保持該強(qiáng)度。
用2.5％重量的乳膠制備樣本，將其壓實(shí)之后，模擬現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)最差的條件，即在30℃，50％潮氣的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)該樣品。在4小時(shí)和24小時(shí)之后，對(duì)各個(gè)樣本進(jìn)行間接張力測(cè)試。
測(cè)試之后，由本發(fā)明的CIR處理過(guò)程而形成的樣品的內(nèi)部覆蓋力強(qiáng)于普通CIR樣品的。在4個(gè)小時(shí)時(shí)獲得的樣品中，本發(fā)明處理的CIR材料的強(qiáng)度比普通CIR材料增加了19％，在24個(gè)小時(shí)時(shí)獲得的樣品中，本發(fā)明處理的CIR材料的強(qiáng)度比普通CIR材料增加了38％。在4-24小時(shí)之間本發(fā)明的CIR處理過(guò)程而獲得的樣品的強(qiáng)度都有顯著增加(49％比32％)。
將帶有兩種不同的乳膠含量的普通CIR和本發(fā)明的CIR材料，都?jí)簩?shí)到小于1％濕度之后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在養(yǎng)護(hù)之后，一半樣品在干燥條件下測(cè)試，對(duì)另一半樣品進(jìn)行水的真空飽和度測(cè)試并浸泡24小時(shí)。飽和數(shù)據(jù)顯示耐久力(長(zhǎng)期強(qiáng)度)。所有的樣品都在40℃進(jìn)行測(cè)試，見(jiàn)表7和圖2。
獲得路芯，并且對(duì)路芯5和6之外的路芯進(jìn)行粉碎。將銑刨粉末進(jìn)行烤爐燃燒，上述被粉碎的路芯混合物中瀝青含量是6.2％重量。路芯5和6的瀝青含量是6.9％重量。
實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)要求乳膠含量是2.5％重量。乳膠的變化值為1.9％-3.0％重量。乳膠含量為1.9％重量的用于高瀝青含量的公路段上(在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)路芯測(cè)量得到的)。這一含量還是比較低的。在現(xiàn)場(chǎng)粉碎的材料比原始設(shè)計(jì)精細(xì)。在最后的1,600英尺乳膠含量增加到3％重量。該乳膠含量沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題。
銑刨的深度是3英寸。在項(xiàng)目的大部分路段將銑刨粉末與普通CIR材料混合。在最后6.5英里采用本發(fā)明處理過(guò)程而獲得的CIR材料。取出路芯并進(jìn)行配方設(shè)計(jì)。路芯數(shù)據(jù)如表8所示。實(shí)施計(jì)劃的整個(gè)狀態(tài)如表9所示。在鋪設(shè)好CIR材料層之后，在整個(gè)項(xiàng)目路段上再覆蓋2英寸的熱混合瀝青。
核子密度測(cè)試的結(jié)果如表10所示。在帶有潮氣的混合物上的核子密度測(cè)試的結(jié)果一般僅表示趨勢(shì)，并且沒(méi)有真實(shí)的密度值或沒(méi)有真實(shí)的潮氣含量。滾筒方式是由3程的鋼輪再加再印上13程的氣胎滾筒。
在第一天所完成的最后一段和采用1.9％重量乳膠含量完成的一段上有一些剝落。剝落情況較輕，并且是滾筒拾取(roller pickup)造成的結(jié)果，在另一段中，是由于低乳膠含量的結(jié)果。由于滾筒上的刮刀和水系統(tǒng)沒(méi)有工作而造成滾筒拾取的現(xiàn)象。
在銑刨之后最多三個(gè)小時(shí)卡車行駛在罩面上沒(méi)有車轍的痕跡。
表8-現(xiàn)有路面的厚度和路芯數(shù)據(jù)
表9-項(xiàng)目回顧和乳膠含量
表10-核子測(cè)試結(jié)果
在完成項(xiàng)目之后，從亞利桑那州中的US191上的比較計(jì)劃中取出現(xiàn)場(chǎng)路芯。這些路芯用瀝青路面分析器(APA)，也就是一種鏈輪裝置中在水下進(jìn)行測(cè)試。圖3示出了本發(fā)明的CIR的路芯比普通的CIR的車轍少，即使本發(fā)明的CIR路芯具有很高的乳膠含量。這個(gè)結(jié)果在場(chǎng)地中也得到證實(shí)。在應(yīng)用普通CIR的路段顯現(xiàn)隔離的車轍，而采用本發(fā)明的CIR材料的公路段則沒(méi)有。
實(shí)施例2現(xiàn)場(chǎng)低溫再生(CIR)設(shè)計(jì)在海拔約1637英尺的南達(dá)科他州的US-218上完成。如表11所示該地區(qū)具有通常的高和低溫及通常的降雨量。
每年的降雨量是22.1英寸。
FHWA LTPPBindTM(Version2.1)程序要求粘合劑承受64℃(大部分為58℃)的路面溫度(98％可靠度)，用于表面混合物。低溫等級(jí)是-34℃(約為-28℃)。
從項(xiàng)目開(kāi)始獲得CIR銑刨粉末并在實(shí)驗(yàn)室中評(píng)估。用本發(fā)明的CIR方法進(jìn)行配方設(shè)計(jì)。對(duì)粉末進(jìn)行烤爐燃燒，發(fā)現(xiàn)其含有8.0％重量的瀝青。母體巖石由42％重量的2次粉碎面(2-crushed face)，18％重量的1次粉碎面(1-crushed face)和40％重量的未粉碎材料構(gòu)成。母體巖石的等級(jí)如圖4所示。
尺寸大于1英寸的材料在混合之前被篩選出來(lái)。用SuperpaveTM回轉(zhuǎn)壓實(shí)機(jī)在100mm的模具中到30轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行配方設(shè)計(jì)。將普通的CIR材料和從本發(fā)明的方法中獲得的CIR材料進(jìn)行短期強(qiáng)度的測(cè)試比較。測(cè)試長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)的樣品的強(qiáng)度，并在水飽和狀態(tài)之后保持該強(qiáng)度。
樣本中的乳膠含量為1.5％重量和3.0％重量，將其壓實(shí)后，模擬現(xiàn)場(chǎng)最差的條件，即在30℃，50％潮氣的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)該樣本。4小時(shí)之后，對(duì)樣本進(jìn)行間接張力測(cè)試。由本發(fā)明的CIR處理過(guò)程而形成的CIR材料早期強(qiáng)度高于普通CIR的30％。
對(duì)具有從配方設(shè)計(jì)所確定的乳膠含量的材料進(jìn)行剝落測(cè)試。將樣本壓實(shí)到設(shè)計(jì)時(shí)所獲得的大約密度。圖5示出了剝落測(cè)試的結(jié)果。該數(shù)據(jù)表示由本發(fā)明的方法而獲得的CIR材料比普通CIR材料在車輛下的剝落少的多。
將帶有兩種不同的乳膠含量的普通CIR和本發(fā)明的CIR材料，都?jí)簩?shí)到小于0.5％潮氣之后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在養(yǎng)護(hù)之后，一半樣品在干燥情況下被測(cè)試，對(duì)另一半樣品進(jìn)行水的真空飽和度測(cè)試并浸泡24小時(shí)。飽和數(shù)據(jù)顯示耐久力(長(zhǎng)期強(qiáng)度)。所有的樣品都在40℃進(jìn)行測(cè)試，。
從兩份CIR材料得到的結(jié)果都很好。由本發(fā)明的處理過(guò)程獲得的CIR材料的殘余穩(wěn)定性全部具有很好的百分比。其穩(wěn)定值也稍微好一些。用本發(fā)明的CIR處理過(guò)程獲得的混合物比普通CIR材料的覆蓋力略微好一些。由于時(shí)間緊迫，已經(jīng)完成了設(shè)計(jì)，但沒(méi)有實(shí)施它。
實(shí)施例3
現(xiàn)場(chǎng)低溫再生(CIR)方案在海拔約836英尺的藍(lán)色地球村，明尼蘇達(dá)實(shí)施。如表13所示該地區(qū)具有通常的高和低溫及通常的降雨量。為了進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，提取路芯并在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行粉碎。
FHWALTPPBindTM(Version2.1)程序推薦用于表面的粘合劑等級(jí)(PG)是58-34(98％可靠度)和PG是58-28等級(jí)的粘合劑，可靠度為92％。將等級(jí)PG為58-40的粘合劑用在SuperpaveTM表面混合物中。
路芯被粉碎，形成了不同的等級(jí)。采用本發(fā)明的處理方法對(duì)帶有不同等級(jí)的銑刨材料進(jìn)行配方設(shè)計(jì)。對(duì)粉末進(jìn)行烤爐燃燒，發(fā)現(xiàn)其含有6.5％重量的瀝青。RAP銑刨粉末的等級(jí)如圖6所示。
尺寸大于1英寸的材料在混合之前被篩選出來(lái)。用SuperpaveTM回轉(zhuǎn)壓實(shí)機(jī)在100mm的模具中到30轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行配方設(shè)計(jì)。在進(jìn)行水飽和之后對(duì)養(yǎng)護(hù)的材料進(jìn)行強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度的測(cè)試。比較普通CIR材料和中等等級(jí)的RAP。所有的樣品都在40℃進(jìn)行測(cè)試，見(jiàn)表14的數(shù)據(jù)。
用中間等級(jí)RAP比較普通CIR和本發(fā)明處理方法而獲得的CIR材料而進(jìn)行剝落測(cè)試。在普通CIR材料中采用1.5％重量的乳膠含量，在本發(fā)明的CIR材料中采用3.0％重量的乳膠含量。在測(cè)試之前，將樣品壓實(shí)到接近設(shè)計(jì)中得到的密度，并且在實(shí)驗(yàn)室正常溫度下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。測(cè)試15分鐘之后，本發(fā)明的樣品損失1.6％重量。在測(cè)試2.5分鐘之后，普通CIR材料的樣品損失了25.7％重量。
普通CIR樣品的絕對(duì)(unconditioned)穩(wěn)定值高于本發(fā)明的CIR樣品的穩(wěn)定值。盡管本發(fā)明的CIR樣品的飽和度水平比較高，但是它具有較好的殘余穩(wěn)定值和殘余百分比值。
精細(xì)和粗糙等級(jí)在短期和長(zhǎng)期測(cè)試中沒(méi)有問(wèn)題。推薦的乳膠含量是中等等級(jí)2.9±0.25％，精細(xì)等級(jí)3.2±0.25％，粗糙等級(jí)3.0±0.25％。在現(xiàn)場(chǎng)中基于覆蓋層和其他可見(jiàn)因素，容許公差為±0.25％。
下列是普通鏈輪系(train)的設(shè)備約12.5英尺寬的銑刨機(jī)；包含有混合器(shaker)的篩網(wǎng)，粉碎機(jī)和攪拌機(jī)；6,000加侖的罐子；拾取裝置；帶有磁軌的鋪路機(jī)；在前方外延帶有切割板的刮板(screed)(12英尺)。
對(duì)成品的第一，第二，第四天對(duì)普通鏈輪/鋪路機(jī)處理和本發(fā)明處理過(guò)程的CIR材料進(jìn)行等級(jí)的檢查。為了快速獲得結(jié)果，在測(cè)試之前，材料沒(méi)有完全干燥而使其暴露在空氣中。結(jié)果如表15所示。
表15-從藍(lán)色地球村樣品中獲得的等級(jí)結(jié)果
三種供選擇的配方設(shè)計(jì)包含了現(xiàn)場(chǎng)中的等級(jí)?！皟纱毋娕佟钡臏y(cè)評(píng)是指當(dāng)修正道路的一部分時(shí)(測(cè)地學(xué)(geometrics)等)，在銑刨機(jī)前方的銑刨粉末，并且不知道這些粉末是否與道路的其余部分的材料性質(zhì)是一樣的。
平均的乳膠合量為3.25％重量。這個(gè)數(shù)據(jù)是從4,738噸的RAP(潮氣修正之后)和154噸的本發(fā)明的CIR材料中獲得。在本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)低溫再生表面上，在道路的各種區(qū)段可進(jìn)行四種表面處理，一層2英寸的SuperpaveTM覆蓋層(1英里)，霧氣密封層(0.25英里)，碎片密封層(0.25英里)，雙重碎片密封層(0.25英里)。
在完成計(jì)劃之后，在藍(lán)色地球村，明尼蘇達(dá)州中的項(xiàng)目中又引入了一種新的裝置。用Humbolt硬度測(cè)量器確定路面的強(qiáng)度。這種便攜式器具在100-196Hz之間的25個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)頻率處向新的再利用公路傳遞很小的位移。在每個(gè)頻率處確定硬度，于是平均值便顯示出來(lái)。使用低頻率時(shí)，表面的阻抗是由硬度控制的，并與再生材料的剪切模量成正比。在本發(fā)明的CIR材料和普通CIR上用Humboldt硬度測(cè)量器測(cè)量硬度。本發(fā)明的CIR材料一天之后的硬度值高于普通CIR在一星期之后的硬度值。見(jiàn)圖7。
實(shí)施例4現(xiàn)場(chǎng)低溫再生(CIR)方案在惠特曼，華盛頓州實(shí)施。為了進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，提取路芯和在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行粉碎。此項(xiàng)目顯示了普通CIR材料和本發(fā)明的CIR材料之間的不同。該地海拔約為2545英尺。如表16所示該地區(qū)具有通常的高和低溫及通常的降雨量。
每年的降雨量為21.1英寸。
FHWA LTPPBindTM(Version2.1)程序推薦表面的粘合劑等級(jí)(PG)是58-28(98％可靠度)。將等級(jí)PG為64-28的粘合劑用在表面混合物中。
從需要再生的區(qū)域取得路芯，并送到實(shí)驗(yàn)室以進(jìn)行評(píng)估。粉碎路芯，形成不同的等級(jí)以預(yù)告在此項(xiàng)目中銑刨粉末的等級(jí)。由于在實(shí)驗(yàn)室中為了獲取中等和粗糙等級(jí)而進(jìn)行了過(guò)度粉碎，所以精細(xì)銑刨等級(jí)不考慮在內(nèi)。過(guò)量粉碎是指用一般的現(xiàn)場(chǎng)低溫再生銑刨設(shè)備可能不會(huì)獲得精細(xì)等級(jí)。采用不同的銑刨等級(jí)，確定本發(fā)明所形成的CIR材料的配方設(shè)計(jì)。對(duì)粉末進(jìn)行烤爐燃燒，發(fā)現(xiàn)其有6.7％重量的瀝青含量。在烤爐燃燒之后所檢測(cè)的所有巖石都是有棱角的。RAP粉末的等級(jí)如圖8所示。
在一些層之間存在剝離(debonding)現(xiàn)象，即在公路表面出現(xiàn)疲勞裂縫?？梢?jiàn)的脫模是不易察覺(jué)的。在四個(gè)路芯上進(jìn)行脫模測(cè)試，AASHTO T283，以確定是否存在脫?；蛘呤欠窕旌衔镉忻撃５目赡苄?。將樣品的空隙間水飽和至75％時(shí)，冰凍30小時(shí)，在60℃的水中浸泡23小時(shí)，并在25℃環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，間接張力強(qiáng)度比值是63％。SuperpaveTM配方設(shè)計(jì)需要在新制備的熱混合物樣品上具有70％或80％的殘余強(qiáng)度。在這種情況的樣品上沒(méi)有可見(jiàn)的脫模。該測(cè)試表示脫模普遍不存在。
尺寸大于1英寸的材料在混合之前被篩選出來(lái)。用SuperpaveTM回轉(zhuǎn)壓實(shí)機(jī)在100mm的模具中到30轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行配方設(shè)計(jì)。在進(jìn)行水飽和之后對(duì)長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)的材料進(jìn)行強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度的測(cè)試。將采用中等級(jí)的帶有石灰的普通CIR材料與本發(fā)明的CIR進(jìn)行比較。也比較帶有石灰的本發(fā)明的CIR材料(2.7％重量的乳膠)和不帶有石灰的本發(fā)明的CIR材料。石灰作為泥漿附加進(jìn)去，并且石灰固體含量為1.5％重量。
將中間等級(jí)的比較普通CIR(帶石灰)和本發(fā)明處理方法而獲得的CIR材料而進(jìn)行剝落測(cè)試比較。將樣本壓實(shí)到接近設(shè)計(jì)密度，并且在測(cè)試之前在實(shí)驗(yàn)室正常溫度下養(yǎng)護(hù)4小時(shí)。4分鐘之后，普通CIR材料的樣品損失了16％重量。在15分鐘之后，本發(fā)明的樣品損失1.5％重量。
每個(gè)等級(jí)類型按不同的乳膠含量制備樣品，并且在壓實(shí)到少于0.5％潮氣之后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。對(duì)普通的和本發(fā)明的CIR材料用中間等級(jí)。也測(cè)試帶和不帶石灰的粗糙等級(jí)的樣品。
養(yǎng)護(hù)之后，在已經(jīng)真空水飽和的樣品上進(jìn)行應(yīng)用馬歇爾穩(wěn)定性進(jìn)行的潮氣敏感度真空飽和測(cè)試，并浸泡24小時(shí)。飽和數(shù)據(jù)表示長(zhǎng)期穩(wěn)定性。40℃時(shí)的Hveem穩(wěn)定性是測(cè)量干燥強(qiáng)度的。所有樣品都在40℃下進(jìn)行測(cè)試，數(shù)據(jù)見(jiàn)表17。
表17
本發(fā)明CIR材料的覆蓋力明顯高于帶有石灰的普通CIR樣品的覆蓋力。在具有潮氣條件下，本發(fā)明CIR處理的樣品具有較好的殘余強(qiáng)度值。
粗糙等級(jí)樣品的強(qiáng)度和體積測(cè)量表示與中等等級(jí)樣品之間沒(méi)有什么區(qū)別。
推薦用于本發(fā)明的CIR材料的乳膠含量是中等等級(jí)3.0％-3.4％，粗糙等級(jí)3.0％-3.4％。這些數(shù)字決定于通過(guò)銑刨，粉碎和篩選而獲得的等級(jí)。在場(chǎng)地中覆蓋力和其它可見(jiàn)的因素的基礎(chǔ)上允許有0.25％的容許公差。
養(yǎng)護(hù)到潮氣小于0.5％時(shí)，由樣品的馬歇爾穩(wěn)定性和Hveem穩(wěn)定性而測(cè)量的長(zhǎng)期強(qiáng)度，在普通CIR樣品和本發(fā)明的CIR樣品之間是可進(jìn)行比較的。本發(fā)明的CIR樣品水飽和后的殘余穩(wěn)定值稍微高一些。本發(fā)明CIR樣品的改進(jìn)的覆蓋力是殘余穩(wěn)定值較高的一個(gè)因素，它是長(zhǎng)期耐久力的指示器。
表18列出的是在華盛頓的RAP的等級(jí)。這些等級(jí)適合于在方案設(shè)計(jì)中所進(jìn)行的混合物測(cè)試的范圍。
在華盛頓州的US270上的計(jì)劃場(chǎng)地中提取再生混合物。這些混合物在實(shí)驗(yàn)室中壓實(shí)，并用來(lái)測(cè)試彈性模量。圖9示出了比普通混合物高出很多的本發(fā)明的CIR材料的模量。
在實(shí)驗(yàn)室中從項(xiàng)目中的銑刨粉末和乳膠樣品中在SuperpaveTM回轉(zhuǎn)壓實(shí)機(jī)上提取彈性模量樣品。在實(shí)驗(yàn)室中完成彈性模量測(cè)試，從表19中可看到結(jié)果的概要。這些樣品的空隙率也記載在表19中，并且很接近原始配方設(shè)計(jì)所測(cè)試的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的CIR材料和普通CIR的彈性模量的更詳細(xì)的測(cè)試結(jié)果分別在表20和21中列出。
在實(shí)驗(yàn)室中從項(xiàng)目中的銑刨的粉末和乳膠樣品中提取用于熱裂測(cè)試的間接張力樣品。圖10示出了本發(fā)明的含有3％重量比的乳膠的CIR材料的IDT測(cè)試結(jié)果的圖表。普通CIR樣品的一致性不充分因而不能用來(lái)分析。該結(jié)果預(yù)告了本發(fā)明的CIR材料在-26℃時(shí)最初的熱裂。
表18-場(chǎng)地分等級(jí)的結(jié)果
表19-彈性模量總結(jié)和空隙率數(shù)據(jù)
樣品在60℃的溫度下養(yǎng)護(hù)48小時(shí)。測(cè)試在一個(gè)星期之內(nèi)完成，并且在此過(guò)程中樣品保留在常溫環(huán)境中。
表20-彈性模量數(shù)據(jù)-3％重量本發(fā)明CIR處理過(guò)程的乳膠(不含石灰)
表21-彈性模量數(shù)據(jù)-2％普通CIR材料(石灰泥漿)
實(shí)施例1-4的比較將四份不同項(xiàng)目中的材料用普通CIR和本發(fā)明的方案產(chǎn)生的CIR樣本進(jìn)行測(cè)試。表22示出了本發(fā)明的再生混合物和現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目中采用的普通系統(tǒng)的大致等同的馬歇爾穩(wěn)定性。在浸泡之后，本發(fā)明處理的CIR樣品比普通的混合物具有更到的殘余穩(wěn)定性。
由前所述，可看到本發(fā)明非常適于達(dá)到所有上述的目的和目標(biāo)，并可達(dá)到所能夠預(yù)見(jiàn)的其它優(yōu)勢(shì)。應(yīng)該理解某些特征和附屬特征是有效的，不用考慮其它的特征和附屬特征。它們都包含在權(quán)利要求中。因?yàn)橐恍┛赡艿膶?shí)施例沒(méi)有脫離本發(fā)明的范圍，所以應(yīng)該理解為前面所述的實(shí)施例和附圖僅僅為示例，本發(fā)明并不限于此。
權(quán)利要求
1.一種重建道路路面的方法，該方法包括提取所述道路的路芯；分析該路芯；粉碎路芯以形成再生的瀝青路面顆粒；在氣候回顧和應(yīng)用溫度的基礎(chǔ)上，選擇基本上無(wú)溶劑型的乳膠；混合上述乳膠與上述再生的瀝青路面顆粒，從而形成瀝青乳膠混合物；采用剝落測(cè)試，熱裂測(cè)試，潮氣敏感度真空飽和測(cè)試和干燥馬歇爾穩(wěn)定性測(cè)試，測(cè)試所述瀝青乳膠混合物的性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括將路面從道路上銑刨下來(lái)，以形成再生瀝青路面顆粒，并使該道路上至少剩下約1英寸的路面材料；混合再生的瀝青路面顆粒和所述的乳膠以形成現(xiàn)場(chǎng)低溫再生層；將該現(xiàn)場(chǎng)低溫再生層鋪設(shè)在道路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，該方法還包括用滾筒壓實(shí)所述CIR層，其中在鋪設(shè)完所述CIR層之后，所述滾筒可壓在CIR層上高至約1小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括在提取道路路芯之前，對(duì)道路進(jìn)行評(píng)估。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述評(píng)估包括檢查道路以確定是否道路足夠厚以在銑刨之后至少可剩下1英寸的基底路面，確定是否所述道路具有結(jié)構(gòu)上的堅(jiān)實(shí)路基，并且確定是否所述道路具有良好的排水系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，該方法還包括鋪設(shè)磨損表面，其選自冷的，熱的或暖的混合覆蓋層，密封層，碎片密封層，霧氣密封層，或者其它處理層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述路芯能代表道路中的各種變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中至少配置出兩份瀝青乳膠混合物，以應(yīng)用于該道路的至少兩個(gè)具有不同組成的部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述乳膠由乳化劑，固態(tài)瀝青和水構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合物還包括石灰，巖石，聚合體，人造橡膠，塑性體，其它粘合劑和石油餾分或者它們的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述乳膠是無(wú)溶劑型的。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述乳化劑是陽(yáng)離子型。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述CIR層可支撐車輛。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中滾筒在鋪路機(jī)工作之后進(jìn)行不超過(guò)30分鐘的滾壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述方法可在至少約50°F的溫度下實(shí)施。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述瀝青乳膠混合物在養(yǎng)護(hù)至少約4小時(shí)之后，其剝落不超過(guò)約2％重量，臨界裂縫溫度在可靠度為98％時(shí)至少與所述道路可能的最低溫度一樣低，所述瀝青乳膠混合物具有至少約70％的殘余強(qiáng)度。
17.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中約100％的回收瀝青路面顆?？赏ㄟ^(guò)1.25英寸的篩網(wǎng)。
18.如權(quán)利要求2所述方法處理的制品。
19.如權(quán)利要求3所述方法處理的制品。
20.如權(quán)利要求6所述方法處理的制品。
21.一種采用混合物配方設(shè)計(jì)所鋪筑的道路的CIR層，該層包括混合物有一種瀝青乳膠和回收的瀝青路面顆粒，其中所述CIR層由混合物配方設(shè)計(jì)獲得，在養(yǎng)護(hù)至少4小時(shí)之后，該混合物剝落不超過(guò)2％重量比，臨界裂縫溫度在可靠度為98％時(shí)至少與所述道路可能的最低溫度一樣低，所述瀝青乳膠混合物具有至少約70％的殘余強(qiáng)度。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的層，其中約100％的回收瀝青路面顆?？赏ㄟ^(guò)1.25英寸的篩網(wǎng)。
23.一種重建路面的方法，該方法包括通過(guò)檢查道路以確定是否道路足夠厚以在銑刨之后至少可剩下1英寸的基底路面，確定是否所述道路具有結(jié)構(gòu)上的堅(jiān)實(shí)路基，并且確定是否所述道路具有良好的排水系統(tǒng)，而進(jìn)行對(duì)道路的評(píng)估；提取所述道路的路芯；分析該路芯；粉碎路芯以形成再生的瀝青路面顆粒；在氣候回顧和應(yīng)用溫度的基礎(chǔ)上，選擇基本上無(wú)溶劑型的乳膠；混合再生的瀝青路面顆粒和所述的乳膠以形成瀝青乳膠混合物；采用剝落測(cè)試，熱裂測(cè)試，潮氣敏感度真空飽和測(cè)試和干燥馬歇爾穩(wěn)定性測(cè)試，測(cè)試所述瀝青乳膠混合物的性能；將路面從道路上銑刨下來(lái)，以形成可再生的瀝青路面顆粒，并使該道路上至少剩下約1英寸的路面材料；混合回收的瀝青路面顆粒和所述的乳膠以形成現(xiàn)場(chǎng)低溫再生層；將該現(xiàn)場(chǎng)低溫再生層鋪設(shè)在道路上；用滾筒壓實(shí)所述CIR層，其中在鋪設(shè)完所述CIR層之后，所述滾筒可壓在CIR層上約1小時(shí)；和從下列組中選擇出一組作為磨損表面冷的，熱的或暖的混合覆蓋層，密封層，碎片密封層，霧氣密封層，或者其它處理層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法的制品。
全文摘要
一種重建道路的方法，該方法包括提取所述道路的代表性路芯；分析該路芯，粉碎路芯以形成再生的瀝青路面顆粒；在氣候回顧和應(yīng)用溫度的基礎(chǔ)上，選擇基本上無(wú)溶劑的乳膠；混合上述乳膠與上述再生的瀝青路面顆粒，從而形成瀝青乳膠混合物；采用剝落測(cè)試，熱裂測(cè)試，潮氣敏感度真空飽和測(cè)試和干燥馬歇爾穩(wěn)定性測(cè)試，測(cè)試所述瀝青乳膠混合物的性能。該方法還包括在測(cè)試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)CIR層。該方法還包括將路面從道路上銑刨下來(lái)，至少剩下約1英寸的路面材料；將乳膠加入到再生的瀝青路面顆粒中，將所設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)低溫再生層鋪設(shè)在道路上，并將其壓實(shí)。
文檔編號(hào)E01C23/06GK1533460SQ02811984
公開(kāi)日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2002年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月14日
發(fā)明者托德·托馬斯, 阿利斯·卡德?tīng)栺R斯, 卡德?tīng)栺R斯, 托德 托馬斯 申請(qǐng)人:Kmc企業(yè)公司