本發(fā)明涉及一種全深式乳化瀝青冷再生鋪裝結(jié)構(gòu)，屬于路面鋪裝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，我國(guó)高速公路經(jīng)過(guò)多年的大規(guī)模建設(shè)，通車(chē)?yán)锍萄杆僭鲩L(zhǎng)，截止2012年底，我國(guó)通車(chē)高速公路里程已超過(guò)9萬(wàn)公里，居世界第二位，大規(guī)模建設(shè)后帶來(lái)的是路面養(yǎng)護(hù)的日益增多，瀝青路面冷再生就是眾多養(yǎng)護(hù)技術(shù)中的一種。

傳統(tǒng)乳化瀝青冷再生結(jié)構(gòu)，通常乳化瀝青混合料作為基層，其上需要加鋪厚度較大的熱拌瀝青混合料，而且現(xiàn)有的規(guī)范沒(méi)有針對(duì)乳化瀝青冷再生路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。導(dǎo)致一方面無(wú)法實(shí)現(xiàn)舊瀝青路面同層位混合料再生，再生利用率低下，熱拌生產(chǎn)排放較大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能減排施工，另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)乳化瀝青冷再生路面結(jié)構(gòu)按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，路面結(jié)構(gòu)常出現(xiàn)裂縫、開(kāi)裂等疲勞破壞，嚴(yán)重影響冷再生路面結(jié)構(gòu)的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種全深式乳化瀝青冷再生鋪裝結(jié)構(gòu)，可采用冷拌技術(shù)進(jìn)行鋪裝，降低了碳排放，減少了環(huán)境污染，同時(shí)此路面結(jié)構(gòu)具有一定的抵抗反射裂縫能力，能有效防止路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞破壞，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明所提供的全深式乳化瀝青冷再生鋪裝結(jié)構(gòu)，自上而下，包括普通乳化瀝青冷再生基層、高性能乳化瀝青冷再生聯(lián)結(jié)層和微表處罩面層；

所述高性能乳化瀝青冷再生聯(lián)結(jié)層分兩層鋪筑，可提高各聯(lián)結(jié)層的壓實(shí)度；

所述高性能乳化瀝青冷再生聯(lián)結(jié)層的動(dòng)穩(wěn)定度大于1500次/mm，15℃條件下的常應(yīng)變控制模式200μm的四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)大于30萬(wàn)次，凍融疲勞強(qiáng)度比大于80％。

上述的冷再生鋪裝結(jié)構(gòu)中，所述高性能乳化瀝青冷再生聯(lián)結(jié)層的厚度可為16～20cm，如18cm，單層鋪筑厚度可為8～10cm。

上述的冷再生鋪裝結(jié)構(gòu)中，所述高性能乳化瀝青冷再生聯(lián)結(jié)層采用的混合料于20℃條件下的10Hz動(dòng)態(tài)模量為8000Mpa～11000Mpa，如9500Mpa。

上述的冷再生鋪裝結(jié)構(gòu)中，所述高性能乳化瀝青冷再生聯(lián)結(jié)層采用的混合料的級(jí)配范圍為：

標(biāo)準(zhǔn)篩孔26.5mm通過(guò)率范圍為100％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔19mm通過(guò)率范圍為90～100％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔13.2mm通過(guò)率范圍為75～90％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔9.5mm通過(guò)率范圍為55～75％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔4.75mm通過(guò)率范圍為30～60％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔2.36mm通過(guò)率范圍為20～50％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔0.3mm通過(guò)率范圍為5～21％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔0.075mm通過(guò)率范圍為2～8％。

上述的冷再生鋪裝結(jié)構(gòu)中，所述高性能乳化瀝青冷再生聯(lián)結(jié)層采用的乳化瀝青的特控指標(biāo)為：

道路標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)法_25.3計(jì)算的粘度為12～60s；

軟化點(diǎn)不小于48℃；

25℃延度不下于100cm；

所述高性能乳化瀝青冷再生聯(lián)結(jié)層采用的高性能乳化瀝青冷再生混合料的特控指標(biāo)為：

石灰作為活性添加劑；

空隙率為7％～10％，如9.2％。

上述的冷再生鋪裝結(jié)構(gòu)中，所述普通乳化瀝青冷再生基層的厚度為15～20cm，如16cm，采用單層鋪筑的方式；

所述微表處罩面層的厚度1～2.5cm。

上述的冷再生鋪裝結(jié)構(gòu)中，所述普通乳化瀝青冷再生基層的動(dòng)穩(wěn)定度大于1500次/mm，15℃條件下的常應(yīng)變控制模式為200μm的四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)大于5萬(wàn)次，凍融疲勞強(qiáng)度比大于70％。

上述的冷再生鋪裝結(jié)構(gòu)中，所述普通乳化瀝青冷再生基層采用的混合料20℃條件下10Hz動(dòng)態(tài)模量為6500Mpa～8500Mpa，其級(jí)配范圍為：

普通乳化瀝青冷再生混合料的級(jí)配范圍為：

標(biāo)準(zhǔn)篩孔26.5mm通過(guò)率范圍為100％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔19mm通過(guò)率范圍為90～100％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔9.5mm通過(guò)率范圍為60～80％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔4.75mm通過(guò)率范圍為35～65％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔2.36mm通過(guò)率范圍為20～50％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔0.3mm通過(guò)率范圍為3～21％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔0.075mm通過(guò)率范圍為2～8％。

上述的冷再生鋪裝結(jié)構(gòu)中，所述微表處罩面層的級(jí)配范圍為：

標(biāo)準(zhǔn)篩孔9.5mm通過(guò)率范圍為100％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔4.75mm通過(guò)率范圍為70～90％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔2.36mm通過(guò)率范圍為45～70％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔1.18mm通過(guò)率范圍為28～50％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔0.6mm通過(guò)率范圍為19～34％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔0.3mm通過(guò)率范圍為12～25％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔0.15mm通過(guò)率范圍為7～18％；標(biāo)準(zhǔn)篩孔0.075mm通過(guò)率范圍為5～15％。

上述的冷再生鋪裝結(jié)構(gòu)中，以下述交通荷載計(jì)算，所述普通乳化瀝青冷再生基層的層底彎拉應(yīng)變不大于60μm；

中等交通荷載為100KN；

重載交通荷載為150KN；

特重交通荷載為180KN；

具體采用彈性層狀理論的計(jì)算方式，如采用BISAR軟件。

現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明鋪裝路面結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

傳統(tǒng)乳化瀝青冷再生結(jié)構(gòu)，通常乳化瀝青混合料作為基層，其上需要加鋪厚度較大的熱拌瀝青混合料，而且現(xiàn)有的規(guī)范沒(méi)有針對(duì)乳化瀝青冷再生路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，導(dǎo)致一方面無(wú)法實(shí)現(xiàn)舊瀝青路面同層位混合料再生，再生利用率低下，熱拌生產(chǎn)排放較大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能減排施工，另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)乳化瀝青冷再生路面結(jié)構(gòu)按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，路面結(jié)構(gòu)常出現(xiàn)裂縫、開(kāi)裂等疲勞破壞，嚴(yán)重影響冷再生路面結(jié)構(gòu)的性能。本發(fā)明路面所有混合料的拌合均不進(jìn)行加熱，降低了碳排放，減少了環(huán)境污染；實(shí)現(xiàn)舊瀝青路面同層位混合料再生，從而取得顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明全深式乳化瀝青冷再生路面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中各標(biāo)記如下：

1普通乳化瀝青冷再生基層、2，3高性能乳化瀝青冷再生聯(lián)結(jié)層、4微表處罩面層。

具體實(shí)施方式

下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。

下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。

如圖1所示，為本發(fā)明全深式乳化瀝青冷再生路面結(jié)構(gòu)的示意圖，自上而下，包括微表處罩面層4、高性能乳化瀝青冷再生聯(lián)結(jié)層2和3以及普通乳化瀝青冷再生基層1，其中普通乳化瀝青冷再生層1以下的半剛性基層厚度為36cm。

普通乳化瀝青冷再生基層1的厚度為16cm，動(dòng)穩(wěn)定度為1500次/mm，15℃條件下的常應(yīng)變控制模式200μm的四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)為5萬(wàn)次，凍融疲勞強(qiáng)度比為70％。膠結(jié)材料選用普通冷再生用乳化瀝青(指標(biāo)如表1中所示)，骨料主要選用現(xiàn)場(chǎng)銑刨的舊瀝青路面材料，同時(shí)適當(dāng)摻加部分新骨料、水泥(1.5％)及水等，其顯著優(yōu)點(diǎn)是常溫下施工，無(wú)需加熱，節(jié)約能源；實(shí)現(xiàn)了舊路材料的再生利用，避免了環(huán)境污染，環(huán)保效果明顯；從全壽命周期費(fèi)用分析的角度來(lái)看，其經(jīng)濟(jì)性能較傳統(tǒng)材料有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。

高性能乳化瀝青冷再生聯(lián)結(jié)層2和3的總厚度為18cm(每層為9cm)，動(dòng)穩(wěn)定度為1500次/mm，15℃條件下的常應(yīng)變控制模式200μm的四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)為30萬(wàn)次，凍融疲勞強(qiáng)度比為80％。膠結(jié)材料選用改性慢裂慢凝乳化瀝青(指標(biāo)如表4中所示)，骨料主要選用現(xiàn)場(chǎng)銑刨的舊瀝青路面材料，同時(shí)適當(dāng)摻加部分新骨料、磨細(xì)石灰粉(1.5％～2.5％)及水等，其顯著優(yōu)點(diǎn)是常溫下施工，無(wú)需加熱，節(jié)約能源；實(shí)現(xiàn)了舊路材料的再生利用，避免了環(huán)境污染，環(huán)保效果明顯；從全壽命周期費(fèi)用分析的角度來(lái)看，其經(jīng)濟(jì)性能較傳統(tǒng)材料有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。

微表處罩面層(MS-3)4的厚度為1～2.5cm，膠結(jié)材料選用改性慢裂快凝乳化瀝青，骨料主要選用玄武巖集料、水泥及水等，罩面施工速度快，混合料無(wú)需加熱，罩面乳化瀝青可部分滲入高性能乳化瀝青冷再生基層中，形成較強(qiáng)的粘結(jié)力，且微表處罩面層抗劃性能好。

具體實(shí)施步驟及技術(shù)要求如下：

根據(jù)上述路面結(jié)構(gòu)的要求，鋪筑完成了相關(guān)試驗(yàn)路，試驗(yàn)路全長(zhǎng)200m。

1、普通乳化瀝青冷再生基層1

(1)材料要求

路面銑刨料(RAP)應(yīng)不含雜草和其它有害物質(zhì)，包括淤泥和粘土，廠拌冷再生可將銑刨料分成2～3檔，方便進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)；水泥應(yīng)采用緩凝普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)32.5以上，各齡期強(qiáng)度、安定性應(yīng)達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)要求，初凝時(shí)間3小時(shí)以上、終凝時(shí)間不小于6個(gè)小時(shí)。

乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1普通冷再生乳化瀝青的技術(shù)要求

(2)級(jí)配要求

表2為乳化瀝青冷再生混合料級(jí)配設(shè)計(jì)范圍。

表2乳化瀝青冷再生混合料工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍

(3)施工要求

攤鋪普通乳化瀝青冷再生基層1前，對(duì)半剛性下基層進(jìn)行清掃，并對(duì)半剛性基層的開(kāi)裂和破碎進(jìn)行處置，冷再生混合料應(yīng)控制好含水量，防止混合料過(guò)干或過(guò)濕以及干濕不勻，現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)采用單輪壓路機(jī)、雙輪雙振壓路機(jī)及膠輪壓路機(jī)，具體壓實(shí)工藝以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路確定工藝為準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)控制好壓實(shí)次數(shù)，保證壓實(shí)度，混合料空隙率控制在8％～14％之間，實(shí)際孔隙率為12％。

(4)混合料性能要求

表3性能要求

2、高性能乳化瀝青冷再生基層2、3

(1)材料要求

路面銑刨料(RAP)應(yīng)不含雜草和其它有害物質(zhì)，包括淤泥和粘土，廠拌冷再生可將銑刨料分成3檔，方便進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)；石灰應(yīng)采用磨細(xì)石灰粉，石灰應(yīng)采用二級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)。

高性能乳化瀝青技術(shù)要求如表4所示。

表4高性能冷再生乳化瀝青的技術(shù)要求

(2)級(jí)配要求

表5為乳化瀝青冷再生混合料級(jí)配設(shè)計(jì)范圍。

表5高性能乳化瀝青冷再生混合料工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍

(3)施工要求

攤鋪高性能乳化瀝青冷再生基層2前，應(yīng)在養(yǎng)生結(jié)束的普通乳化瀝青冷再生基層(中粒式)1上鋪筑熱瀝青同步碎石封層，冷再生混合料應(yīng)控制好含水量，防止混合料過(guò)干或過(guò)濕以及干濕不勻，現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)采用單輪壓路機(jī)、雙輪雙振壓路機(jī)及膠輪壓路機(jī)，具體壓實(shí)工藝以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路確定工藝為準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)控制好壓實(shí)次數(shù)，保證壓實(shí)度，混合料空隙率控制在7％～10％之間，實(shí)際孔隙率為9.2％。

冷再生層3攤鋪前，應(yīng)在養(yǎng)生結(jié)束的高性能乳化瀝青冷再生基層(中粒式)2上撒布改性乳化瀝青粘層油，壓實(shí)工藝控制同冷再生層2相同。

(4)混合料性能要求

表6性能要求

3、微表處罩面層(MS-3)4

(1)材料要求

微表處用礦料可以采用不同規(guī)格的粗集料、礦粉等摻配而成，巖性多位玄武巖。微表處礦料中可以摻加礦粉、水泥、消石灰等填料。填料應(yīng)干燥、疏松，無(wú)結(jié)團(tuán)。添加劑的主要作用是調(diào)節(jié)稀漿混合料可拌和時(shí)間、破乳速度、開(kāi)放交通時(shí)間等施工性能，并在一定程度上改變混合料的路用性能。常用的添加劑包括無(wú)機(jī)鹽類(lèi)添加劑、有機(jī)類(lèi)添加劑等。對(duì)于陽(yáng)離子乳化瀝青混合料，無(wú)機(jī)鹽類(lèi)添加劑一般會(huì)延長(zhǎng)可拌和時(shí)間，延緩成型。

微表處改性乳化瀝青技術(shù)要求如表7所示。

表7微表處乳化瀝青的技術(shù)要求

(2)級(jí)配要求

表8為微表處混合料級(jí)配設(shè)計(jì)范圍。

表8微表處工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍

(3)施工要求

微表處必須采用專(zhuān)用機(jī)械施工。微表處攤鋪機(jī)，拌合箱必須為大功率雙軸強(qiáng)制攪拌式，攤鋪槽必須帶有雙排布料器，攤鋪機(jī)必須具有精確測(cè)量系統(tǒng)并且可記錄或顯示礦料、乳化瀝青等的用量，當(dāng)采用微表處修補(bǔ)車(chē)轍時(shí)還必須配有專(zhuān)用的V字形車(chē)轍攤鋪槽。

微表處施工的氣候條件應(yīng)滿(mǎn)足：

(1)施工、養(yǎng)生期內(nèi)的氣溫應(yīng)高于10℃；

(2)不得在雨天施工，施工中遇到或者施工后混合料尚未成型就遇雨時(shí)，應(yīng)在雨后將無(wú)法正常成型的材料鏟除。

嚴(yán)禁在過(guò)濕或積水的路面上進(jìn)行微表處和稀漿封層施工。

4、路面結(jié)構(gòu)力學(xué)驗(yàn)算

表9全深式乳化瀝青冷再生路面結(jié)構(gòu)參數(shù)

通過(guò)BISAR軟件計(jì)算，當(dāng)荷載為100KN時(shí)，普通乳化瀝青冷再生基層1的層低彎拉應(yīng)變?yōu)?0μm，當(dāng)荷載為150KN時(shí)，普通乳化瀝青冷再生基層1的層低彎拉應(yīng)變?yōu)?8μm，可見(jiàn)，本發(fā)明路面結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足道路結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算的要求。

本試驗(yàn)路經(jīng)過(guò)1年的性能觀測(cè)，相較周?chē)雱傂曰鶎勇访妫驹囼?yàn)路未出現(xiàn)橫縫，大大減少了路面開(kāi)裂現(xiàn)象，而水穩(wěn)碎石半剛性路面每20m出現(xiàn)一條橫縫，由半剛性基層縮裂導(dǎo)致，橫縫的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致此處發(fā)生水損害，本試驗(yàn)路未發(fā)現(xiàn)坑槽等水損害現(xiàn)象。