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泡沫沥青就地冷再生的施工方法

阅读:1015发布:2020-09-29

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1.一种泡沫沥青就地冷再生的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,合成混合料的级配设计:选取合成混合料通过率上限、中值、下限三组级配,以
2.36mm和9.5mm筛孔为界将合成混合料分为细、中、粗三类,选取2.36mm~9.5mm粒径规格和
2.36mm以下粒径规格的两个粒级的通过率上限、中值、下限三组级配,通过进行正交组合得到9组不同级配矿料;其中,所述合成混合料由回收沥青路面材料、新集料、矿粉和活性物质组成,活性物质为泥或/和灰;
S2,最优级配矿料的选取:对步骤S1中得出的9组不同级配矿料分别进行制样,然后分别进行直剪实验,选出内摩擦最大的一组试件所对应的级配矿料作为最优级配矿料;
S3,最佳含水量的选取:泡沫沥青用量3%,分别选取含水率为3%、4%、5%、6%、7%、
8%的所述最优级配矿料制作6组试件,对该6组试件分别进行击实试验,得出击实曲线,找到击实曲线上具有最大值的第一最大干密度;再以泡沫沥青用量3%、含水率为第一最大干密度所对应含水量的所述最优级配矿料通过旋转压实方法制作试件,得出最接近击实试验所确定第一最大干密度的旋转次数,然后以所确定的旋转次数作为制件参数,以泡沫沥青用量3%,分别选取含水率为3%、4%、5%、6%、7%、8%的所述最优级配矿料用旋转压实方法制作6组试件,得出含水量-干密度关系曲线,找到含水量-干密度关系曲线上具有最大值的第二最大干密度,以第二最大干密度对应的含水率作为配合比设计的最佳含水量;
S4,最佳泡沫沥青添加量的选取:所述最优级配矿料在所述最佳含水量的条件下,分别选择2%、2.3%、2.6%、2.9%泡沫沥青添加量进行旋转压实成型而制作4组φ150mm沥青混合料圆柱体试件,分别对该4组φ150mm沥青混合料圆柱体试件进行沥青混合料孔隙率和抗压强度的试验,以抗压强度和孔隙率为指标,根据试验结果选取该4组φ150mm沥青混合料圆柱体试件中的最优试件,该最优试件对应的泡沫沥青添加量作为最佳泡沫沥青添加量;
其中,旋转压实成型中旋转次数的选定方法如下:
所述最优级配矿料在所述最佳含水量的条件下,分别选择2%、2.3%、2.6%、2.9%泡沫沥青添加量采用歇尔方法制作4组试件,对该4组试件分别进行击实试验,选出密度最大的一组;
所述最优级配矿料在所述最佳含水量的条件下,以所述密度最大的一组所对应的泡沫沥青添加量进行旋转压实的方法制作试件,得出最接近击实试验所确定最大密度的旋转次数,该旋转次数即为旋转压实成型中旋转次数;
S5,以所述最优级配矿料在所述最佳含水量以及所述最佳泡沫沥青添加量的条件下按旋转压实方法制作试件,验证试件的干湿劈裂强度比、冻融劈裂强度比是否满足《公路沥青路面再生技术规范》的要求,若满足,则上述步骤确定的配比为优选配比;否则,返回步骤S1重新进行合成混合料的级配设计;
S6,根据所述优选配比进行就地冷再生施工;其中,新集料、矿粉通过集料撒布车进行撒布,活性物质和水是以浆液的形式加入到冷再生机中,新集料、矿粉、泡沫沥青、活性物质、水和回收沥青路面材料形成沥青混合料;
S7,养生。
2.根据权利要求1所述的泡沫沥青就地冷再生的施工方法,其特征在于,在步骤S6之前还包括对原道路评价的步骤,具体如下:
收集原道路的竣工资料,明确原道路设计指标,对原道路的弯沉、设计高程、交通量进行调查,以便确定再生方案;
对于弯沉不符合原设计标准的区域进行局部加强处理,采用掺拌水泥、石灰等材料进行补强,使处理后性能指标满足原设计标准要求;若泡沫沥青冷再生层作为面层,需对局部高程变化较大区域进行预处理,以保证后期面层平整度;
对原道路分段进行含水率检测,当环境条件变化引起原道路含水率变化时,应重新进行含水率检测。
3.根据权利要求1所述的泡沫沥青就地冷再生的施工方法,其特征在于,步骤S6包括以下步骤:
S61,施工前准备,材料、机械入场:
S62,通过沥青混合料含水率进行加水量计算,在计量设备上设定新集料和矿粉的添量参数、水泥浆的浓度及喷洒量参数、泡沫沥青的喷洒量参数;
S63,根据再生设计图纸,进行测量放样,采用合金传导高程,铝合金放置于测墩上,测墩5m摆放一个;
S64,采用就地冷再生机组进行就地冷再生,就地冷再生机组包括集料撒布车、水泥浆车、沥青罐车、冷再生机、摊铺机和压路机,所述集料撒布车、水泥浆车、沥青罐车、冷再生机、摊铺机和压路机依次排列形成再生列车组;各机械匀速行驶,保持间距不变,作业速度保持3-5m/min。
4.根据权利要求3所述的泡沫沥青就地冷再生的施工方法,其特征在于,在进行就地冷再生过程中,各原料的添量如下:新集料61.83kg/m,矿粉41.22kg/m,水泥15.45kg/m,水
51.53kg/m,泡沫沥青20.98kg/m,水的添量在旧路材料含水率不变的情况下保持不变,若旧路含水率变化,则水的添量动态相应调整;其中,沥青加热温度为155℃,发泡用水量1.5%。
5.根据权利要求3所述的泡沫沥青就地冷再生的施工方法,其特征在于,沥青混合料再生的深度为面层全厚,铣刨深度9-10cm,再生层压实厚度12cm。
6.根据权利要求3所述的泡沫沥青就地冷再生的施工方法,其特征在于,在进行就地冷再生过程中,包括将沥青混合料摊铺在路面上并进行压实的步骤,具体如下:
使用ABG8820摊铺机进行沥青混合料的摊铺,摊铺工艺同普通沥青混合料,熨平板无需加热,安排专人跟随检查是否拌和均匀,若发生离析、花白料时,立即停机寻找原因,排除故障后方可继续进行作业;实验人员对拌合料含水率进行抽查,若不满足要求,及时进行调整;
采用双轮和胶轮压路机组合进行压实,其中,双钢轮压路机进行初压和复压,胶轮压路机进行终压;初压应紧跟摊铺机,封住表层,避免水分挥发过快,影响混合料压实;双钢轮压路机采用悍马HD128,数量为2台,2台双钢轮压路机各碾压5-6遍;胶轮选用悍马GRW280,碾压8遍;碾压完成后立即进行压实度检测,检测合格后进行自然养生,否则进行补压,直至达到要求为止。
7.根据权利要求3所述的泡沫沥青就地冷再生的施工方法,其特征在于,以水泥、粉煤灰和水混合而成的浆液代替所述水泥浆;或者,以粉煤灰和水混合而成的浆液代替所述水泥浆。
8.根据权利要求1所述的泡沫沥青就地冷再生的施工方法,其特征在于,步骤S7中,养生采用自然养生,当沥青混合料含水率小于2%或者可以取出完整芯样时,方可进行上层沥青层铺筑。
9.根据权利要求1-8任一项所述的泡沫沥青就地冷再生的施工方法,其特征在于,步骤S3中,试件旋转压实成型方法的旋转压实角采用1.25°,竖直压选择600Kpa,旋转速度采用30r/min,旋转压实制作压实功同标准击实试验击实功,旋转次数为50次。
10.根据权利要求1-8任一项所述的泡沫沥青就地冷再生的施工方法,其特征在于,步骤S4中,旋转压实成型试件的参数为:压实角1.25°,竖向压力600Kpa,旋转速度30r/min,旋转次数为50次。

说明书全文

泡沫沥青就地冷再生的施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及道路工程技术领域,尤其涉及一种泡沫沥青就地冷再生的施工方法。

背景技术

[0002] 截止2016年末,我国公路总里程数量已经达到469.63万公里,其中等级公路总里程为422.63万公里,高速等级公路总里程13.1万公里,回首展望, 10年前,公路总里程数345.7万公里,其中等级公路总里程228.29万公里,高速等级公路总里程仅4.53万公里,在近10年过程中,公路里程增长量为35.85%,等级公路总里程增长量为85.13%,高速等级公路增长量为189.18%。由此可以预见,近年我国公里修缮维护将进入爆发式增长。
[0003] 路面材料的回收利用研究引起了广泛关注,以实现废旧材料的重复利用,减少环境污染,节约资源、能源消耗,以实现可循环发展,积极响应国家号召,发展环境友好型,经济节约型路面维护技术。
[0004] 就现阶段而言,沥青路面的再生利用技术从混合料拌和温度上可分为热拌和冷拌,从拌和地点又可分为场拌和路拌,根据再生材料和厚度又可分为沥青层就地冷再生和全深式就地冷再生。相较冷拌,热拌沥青需对拌合料沥青进行加热且温度要求较高,燃料消耗较大,在拌和、运输、摊铺过程中产生有毒烟雾较多,不利于节能排放和环境保护;热拌沥青对施工最低气温有要求,限制了作业时间,可施工时间段少;热拌沥青施工时对温度要求较高,限制了运输、摊铺、碾压时间;热拌施工成本高。相对路拌(就地再生),场拌需先将原路面材料进行回收,运输至拌合站,经专用拌合楼拌和完成后,需再次运输至现场,不利于成本节约。综合以上所述就地冷再生集诸多优点与一身,克服了热拌和场拌的局限,符合当下倡导了绿色文明施工要求。
[0005] 泡沫沥青就地冷再生的实现一般包含以下几个步骤:
[0006] (1)沥青混合料的配合比设计
[0007] 泡沫沥青配合比设计全球范围尚未形成统一标准,我国现行规范设计指标是基于歇尔方法提出的,用劈裂强度和马歇尔稳定度指标进行混合料性能评价。
[0008] (2)原道路状况评价路面处理
[0009] 对原道路进行调查,收集资料进行分析,而后对原路面进行客观评价,再生层的下承层应具有良好的使用性能,弯沉符合现行规范规定的道路结构层容许值,对于不符合的路段进行下承层处理;对于道路高程变化较大的区域,应做前期处理,以保障再生层平整度。
[0010] (3)集料、活性材料撒布
[0011] 在就地再生作业前,根据配合比设计,在路面上进行新添加集料、活性材料(泥、灰等)的撒布,撒布应均匀,撒布量符合配比要求。
[0012] (4)就地拌和
[0013] 撒布完成后进行铣刨拌和,拌和同时进行水、泡沫沥青粘结剂添加,进行高速搅拌。
[0014] (5)混合料铺筑
[0015] 拌和完成混合料就地存放时,采用刮平机进行刮平;混合料拌和完成后也可以通过传送带传送至摊铺机进行摊铺。高程控制采用线传导高程方法。整平后立即选用压路机进行压实
[0016] (6)养生
[0017] 铺筑完成后自然养生,当混合料含水率降低至2%以下或者可以取出芯样时,停止养护,进行下道工序施工。
[0018] 现有的泡沫沥青就地冷再生技术主要存在以下缺点:
[0019] 1、在配合比设计级配合成时,一般仅选取满足规范要求的1~3组左右试样,进行马歇尔实验选择占优的配比,未提出级配选优方法,后期需制作的试件较多。马歇尔方法且均在局限性,不能真实反映施工中压路机和后期车辆荷载对沥青路面的揉搓、碾压效果;马歇尔击实仪击实工作用不足,通过增加击实次数提高击实工同样存在弊端。由于击实工不足,得出的标准密度偏小。
[0020] 2、集料或活性材料撒布需在再生拌合前撒布,撒布量不易控制,且细集料存在扬尘现象,污染环境。添加新料计量不准确或者添加不均匀会导致混合料配比出现变化,混合料配合比失去意义,会出现施工质量问题。如若想取得良好撒布效果,需增设专的集料、水泥、矿粉撒布车,增加机械成本。

发明内容

[0021] 鉴于现有技术的现状,本发明的目的在于提供一种泡沫沥青就地冷再生的施工方法,其提高了集料相互的嵌挤能,增强了混合料的抗剪应能,克服了现行规范方法的局限和限制,对现行规范马歇尔方法进行了有效补充,更加贴近于混合料实际道受力情况,提高了集料拌和的均匀性,克服了集料添撒布扬尘弊端,更加有利于绿色文明施工。为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
[0022] 一种泡沫沥青就地冷再生的施工方法,包括以下步骤:
[0023] S1,合成混合料的级配设计:选取合成混合料通过率上限、中值、下限三组级配,以2.36mm和9.5mm筛孔为界将合成混合料分为细、中、粗三类,选取2.36mm~9.5mm粒径规格和
2.36mm以下粒径规格的两个粒级的通过率上限、中值、下限三组级配,通过进行正交组合得到9组不同级配矿料;其中,所述合成混合料由回收沥青路面材料、新集料、矿粉和活性物质组成,活性物质为水泥或/和粉煤灰;
[0024] S2,最优级配矿料的选取:对步骤S1中得出的9组不同级配矿料分别进行制样,然后分别进行直剪实验,选出内摩擦最大的一组试件所对应的级配矿料作为最优级配矿料;
[0025] S3,最佳含水量的选取:泡沫沥青用量3%,分别选取含水率为3%、4%、5%、 6%、7%、8%的所述最优级配矿料制作6组试件,对该6组试件分别进行击实试验,得出击实曲线,找到击实曲线上具有最大值的第一最大干密度;再以泡沫沥青用量3%、含水率为第一最大干密度所对应含水量的所述最优级配矿料通过旋转压实方法制作试件,得出最接近击实试验所确定第一最大干密度的旋转次数,然后以所确定的旋转次数作为制件参数,以泡沫沥青用量3%,分别选取含水率为3%、4%、5%、6%、7%、8%的所述最优级配矿料用旋转压实方法制作6组试件,得出含水量-干密度关系曲线,找到含水量-干密度关系曲线上具有最大值的第二最大干密度,以第二最大干密度对应的含水率作为配合比设计的最佳含水量;
[0026] S4,最佳泡沫沥青添加量的选取:所述最优级配矿料在所述最佳含水量的条件下,分别选择2%、2.3%、2.6%、2.9%泡沫沥青添加量进行旋转压实成型而制作4组φ150mm沥青混合料圆柱体试件,分别对该4组φ150mm沥青混合料圆柱体试件进行沥青混合料孔隙率和抗压强度的试验,以抗压强度和孔隙率为指标,根据试验结果选取该4组φ150mm沥青混合料圆柱体试件中的最优试件,该最优试件对应的泡沫沥青添加量作为最佳泡沫沥青添加量;
[0027] 其中,旋转压实成型中旋转次数的选定方法如下:
[0028] 所述最优级配矿料在所述最佳含水量的条件下,分别选择2%、2.3%、2.6%、 2.9%泡沫沥青添加量采用马歇尔方法制作4组试件,对该4组试件分别进行击实试验,选出密度最大的一组;
[0029] 所述最优级配矿料在所述最佳含水量的条件下,以所述密度最大的一组所对应的泡沫沥青添加量进行旋转压实的方法制作试件,得出最接近击实试验所确定最大密度的旋转次数,该旋转次数即为旋转压实成型中旋转次数;
[0030] S5,以所述最优级配矿料在所述最佳含水量以及所述最佳泡沫沥青添加量的条件下按旋转压实方法制作试件,验证试件的干湿劈裂强度比、冻融劈裂强度比是否满足《公路沥青路面再生技术规范》的要求,若满足,则上述步骤确定的配比为优选配比;否则,返回步骤S1重新进行合成混合料的级配设计;
[0031] S6,根据所述优选配比进行就地冷再生施工;其中,新集料、矿粉通过集料撒布车进行撒布,活性物质和水是以浆液的形式加入到冷再生机中,新集料、矿粉、泡沫沥青、活性物质、水和回收沥青路面材料形成沥青混合料;
[0032] S7,养生。
[0033] 进一步地,在步骤S6之前还包括对原道路评价的步骤,具体如下:
[0034] 收集原道路的竣工资料,明确原道路设计指标,对原道路的弯沉、设计高程、交通量进行调查,以便确定再生方案;
[0035] 对于弯沉不符合原设计标准的区域进行局部加强处理,采用掺拌水泥、石灰等材料进行补强,使处理后性能指标满足原设计标准要求;若泡沫沥青冷再生层作为面层,需对局部高程变化较大区域进行预处理,以保证后期面层平整度;
[0036] 对原道路分段进行含水率检测,当环境条件变化引起原道路含水率变化时,应重新进行含水率检测。
[0037] 进一步地,步骤S6包括以下步骤:
[0038] S61,施工前准备,材料、机械入场:
[0039] S62,通过沥青混合料含水率进行加水量计算,在计量设备上设定新集料和矿粉的添量参数、水泥浆的浓度及喷洒量参数、泡沫沥青的喷洒量参数;
[0040] S63,根据再生设计图纸,进行测量放样,采用合金传导高程,铝合金放置于测墩上,测墩5m摆放一个;
[0041] S64,采用就地冷再生机组进行就地冷再生,就地冷再生机组包括集料撒布车、水泥浆车、沥青罐车、冷再生机、摊铺机和压路机,所述集料撒布车、水泥浆车、沥青罐车、冷再生机、摊铺机和压路机依次排列形成再生列车组;各机械匀速行驶,保持间距不变,作业速度保持3-5m/min。
[0042] 本实施例中,以水泥和水混合而成的浆液作为水泥浆。在其它实施例中,可以以水泥、粉煤灰和水混合而成的浆液代替所述水泥浆;或者,以粉煤灰和水混合而成的浆液代替所述水泥浆。
[0043] 进一步地,在进行就地冷再生过程中,各原料的添量如下:新集料 61.83kg/m,矿粉41.22kg/m,水泥15.45kg/m,水51.53kg/m,泡沫沥青 20.98kg/m,水的添量在旧路材料含水率不变的情况下保持不变,若旧路含水率变化,则水的添量动态相应调整;其中,沥青加热温度为155℃,发泡用水量 1.5%。
[0044] 进一步地,沥青混合料再生的深度为面层全厚,铣刨深度9-10cm,再生层压实厚度12cm。
[0045] 进一步地,在进行就地冷再生过程中,包括将沥青混合料摊铺在路面上并进行压实的步骤,具体如下:
[0046] 使用ABG8820摊铺机进行沥青混合料的摊铺,摊铺工艺同普通沥青混合料,熨平板无需加热,安排专人跟随检查是否拌和均匀,若发生离析、花白料时,立即停机寻找原因,排除故障后方可继续进行作业;实验人员对拌合料含水率进行抽查,若不满足要求,及时进行调整;
[0047] 采用双钢轮和胶轮压路机组合进行压实,其中,双钢轮压路机进行初压和复压,胶轮压路机进行终压;初压应紧跟摊铺机,封住表层,避免水分挥发过快,影响混合料压实;双钢轮压路机采用悍马HD128,数量为2台,2台双钢轮压路机各碾压5-6遍;胶轮选用悍马GRW280,碾压8遍;碾压完成后立即进行压实度检测,检测合格后进行自然养生,否则进行补压,直至达到要求为止。
[0048] 进一步地,以水泥、粉煤灰和水混合而成的浆液代替所述水泥浆;或者,以粉煤灰和水混合而成的浆液代替所述水泥浆。
[0049] 进一步地,步骤S7中,养生采用自然养生,当沥青混合料含水率小于2%或者可以取出完整芯样时,方可进行上层沥青层铺筑。
[0050] 进一步地,步骤S3中,试件旋转压实成型方法的旋转压实角采用1.25°,竖直压力选择600Kpa,旋转速度采用30r/min,旋转压实制作压实功同标准击实试验击实功,旋转次数为50次。
[0051] 进一步地,步骤S4中,旋转压实成型试件的参数为:压实角1.25°,竖向压力600Kpa,旋转速度30r/min,旋转次数为50次。
[0052] 本发明的有益效果是:
[0053] 本发明的泡沫沥青就地冷再生的施工方法,对泡沫沥青冷再生混合料配比进行了优化,提高了集料相互的嵌挤能力,增强了混合料的抗剪应能,对现行规范马歇尔方法进行了有效补充,更加贴近于混合料实际道受力情况,可寻找出路用性能更优的配比方案,克服了现行规范方法的局限和限制。采用单因素分析,对混合料级配、混合料最佳含水量、泡沫沥青最佳用量逐个变量选优,提出了泡沫沥青配合比设计的一种改良方法。试件成型选用旋转压实,更接近于道路使用工况,可以真实反映后期施工和汽车对混合料的揉搓、碾压效果,克服了马歇尔实验击实工不足的局限。
[0054] 对再生机进行改良优化,增加集料撒布车,该车集成新加石料、矿粉添加为一体,具备微型电子控制系统,具备称重、拌和、撒布功能,将新加集料进行拌和均匀后进行撒布,拌和时需喷入微量的水,保持撒布料湿润,不至于扬尘;水泥浆车对水泥、水可进行精确计量,将计量精确的水和水泥拌和成水泥浆会同泡沫沥青喷入拌和转子前端,保证了拌和的均匀性,克服了集料添加扬尘弊端,克服水泥无法拌和均匀的问题,更加有利于绿色文明施工。
[0055] 优化了再生列车组的排布,将水泥洒布车改为集料撒布车、将水车改良为水泥浆车,克服添加集料的扬尘和拌和不均匀问题。
[0056] 通过对整个再生组列车进行改良,使得再生组列车更加符合国内建筑市场,有效的克服了环境污染问题、集料添加偏离配合比、集料拌和不均等问题,提高了施工质量,扩大了泡沫沥青冷再生施工的适用范围,为泡沫沥青就地冷再生技术的推广做出了贡献。

具体实施方式

[0057] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例对本发明的泡沫沥青就地冷再生的施工方法进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
[0058] 本发明一实施例的泡沫沥青就地冷再生的施工方法,包括以下步骤:
[0059] S1,合成混合料的级配设计:选取合成混合料通过率上限、中值、下限三组级配,以2.36mm和9.5mm筛孔为界将合成混合料分为细、中、粗三类,选取 2.36mm~9.5mm粒径规格和2.36mm以下粒径规格的两个粒级的通过率上限、中值、下限三组级配,通过进行正交组合得到9组不同级配矿料;其中,所述合成混合料由回收沥青路面材料、新集料、矿粉和活性物质组成,活性物质为水泥或/和粉煤灰;
[0060] S2,最优级配矿料的选取:对步骤S1中得出的9组不同级配矿料分别进行制样,然后分别进行直剪实验,选出内摩擦角最大的一组试件所对应的级配矿料作为最优级配矿料;
[0061] S3,最佳含水量的选取:泡沫沥青用量3%,分别选取含水率为3%、4%、5%、 6%、7%、8%的所述最优级配矿料制作6组试件,对该6组试件分别进行击实试验,得出击实曲线,找到击实曲线上具有最大值的第一最大干密度;再以泡沫沥青用量3%、含水率为第一最大干密度所对应含水量的所述最优级配矿料通过旋转压实方法制作试件,得出最接近击实试验所确定第一最大干密度的旋转次数,然后以所确定的旋转次数作为制件参数,以泡沫沥青用量3%,分别选取含水率为3%、4%、5%、6%、7%、8%的所述最优级配矿料用旋转压实方法制作6组试件,得出含水量-干密度关系曲线,找到含水量-干密度关系曲线上具有最大值的第二最大干密度,以第二最大干密度对应的含水率作为配合比设计的最佳含水量;
[0062] S4,最佳泡沫沥青添加量的选取:所述最优级配矿料在所述最佳含水量的条件下,分别选择2%、2.3%、2.6%、2.9%泡沫沥青添加量进行旋转压实成型而制作4组φ150mm沥青混合料圆柱体试件,分别对该4组φ150mm沥青混合料圆柱体试件进行沥青混合料孔隙率和抗压强度的试验,以抗压强度和孔隙率为指标,根据试验结果选取该4组φ150mm沥青混合料圆柱体试件中的最优试件,该最优试件对应的泡沫沥青添加量作为最佳泡沫沥青添加量;
[0063] 其中,旋转压实成型中旋转次数的选定方法如下:
[0064] 所述最优级配矿料在所述最佳含水量的条件下,分别选择2%、2.3%、2.6%、 2.9%泡沫沥青添加量采用马歇尔方法制作4组试件,对该4组试件分别进行击实试验,选出密度最大的一组;
[0065] 所述最优级配矿料在所述最佳含水量的条件下,以所述密度最大的一组所对应的泡沫沥青添加量进行旋转压实的方法制作试件,得出最接近击实试验所确定最大密度的旋转次数,该旋转次数即为旋转压实成型中旋转次数。
[0066] S5,以所述最优级配矿料在所述最佳含水量以及所述最佳泡沫沥青添加量的条件下按旋转压实方法制作试件,验证试件的干湿劈裂强度比、冻融劈裂强度比是否满足《公路沥青路面再生技术规范》的要求,若满足,则上述步骤确定的配比为优选配比;否则,返回步骤S1重新进行合成混合料的级配设计;
[0067] S6,根据所述优选配比进行就地冷再生施工;其中,新集料、矿粉通过集料撒布车进行撒布,活性物质和水是以浆液的形式加入到冷再生机中,新集料、矿粉、泡沫沥青、活性物质、水和回收沥青路面材料(旧沥青路面铣刨料)形成沥青混合料;
[0068] S7,养生。
[0069] 采用单因素分析,对混合料级配、混合料最佳含水量、泡沫沥青最佳用量逐个变量选优,提出了泡沫沥青配合比设计的一种改良方法。对泡沫沥青混合料级配进行选优,提高了集料相互的嵌挤能力,增强了混合料的抗剪应能,对现行规范马歇尔方法进行了有效补充,更加贴近于混合料实际道受力情况。
[0070] 较佳地,在步骤S3中,试件旋转压实成型方法的旋转压实角采用1.25°,竖直压力选择600Kpa,旋转速度采用30r/min,旋转压实制作压实功同标准击实试验击实功,旋转次数为50次。在步骤S4中,旋转压实成型试件的参数为:压实角1.25°,竖向压力600Kpa,旋转速度30r/min,旋转次数为50次。
[0071] 所述新集料在9.5mm筛孔的通过率为100%。所述新集料优选为石料。所述新集料可为碎石。
[0072] 作为一种可优选实施方式,步骤S6包括以下步骤:
[0073] S61,施工前准备,材料、机械入场:
[0074] S62,通过沥青混合料含水率进行加水量计算,在计量设备上设定新集料和矿粉的添量参数、水泥浆的浓度及喷洒量参数、泡沫沥青的喷洒量参数;
[0075] S63,根据再生设计图纸,进行测量放样,采用铝合金传导高程,铝合金放置于测墩上,测墩5m摆放一个;
[0076] S64,采用就地冷再生机组进行就地冷再生,就地冷再生机组包括集料撒布车、水泥浆车、沥青罐车、冷再生机、摊铺机和压路机。
[0077] 集料撒布车、水泥浆车、沥青罐车、冷再生机、摊铺机和压路机依次排列形成再生列车组;各机械匀速行驶,保持间距不变,作业速度保持3-5m/min。
[0078] 较佳地,在进行就地冷再生过程中,包括将沥青混合料摊铺在路面上并进行压实的步骤,具体如下:
[0079] 使用ABG8820摊铺机进行沥青混合料的摊铺,摊铺工艺同普通沥青混合料,熨平板无需加热,安排专人跟随检查是否拌和均匀,若发生离析、花白料时,立即停机寻找原因,排除故障后方可继续进行作业;实验人员对拌合料含水率进行抽查,若不满足要求,及时进行调整;优选地,在摊铺前还将沥青混合料加入搅拌容器中进行二次混合,从而杜绝离析、花白料的发生。
[0080] 采用双钢轮和胶轮压路机组合进行压实,其中,双钢轮压路机进行初压和复压,胶轮压路机进行终压;初压应紧跟摊铺机,封住表层,避免水分挥发过快,影响混合料压实;双钢轮压路机采用悍马HD128,数量为2台,2台双钢轮压路机各碾压5-6遍;胶轮选用悍马GRW280,碾压8遍;碾压完成后立即进行压实度检测,检测合格后进行自然养生,否则进行补压,直至达到要求为止。
[0081] 较佳地,在进行就地冷再生过程中,各原料的添量如下:新集料61.83kg/m,矿粉41.22kg/m,水泥15.45kg/m,水51.53kg/m,泡沫沥青20.98kg/m,在施工前通过微型电子控制器输入好上述数据。
[0082] 水的添量在旧路材料含水率不变的情况下保持不变,若旧路含水率变化,则水的添量动态相应调整;其中,沥青加热温度为155℃,发泡用水量1.5%。
[0083] 冷再生机集合泡沫沥青、水泥浆添加为一体,集料撒布车集新加集料、矿粉计量、拌和、撒布为一体,水泥浆车集计量、拌和为一体,各设备上,均配备微型电子控制器,可实现添加量根据再生车行驶速度精确计量。集料、活性物质采用重量进行添加量控制,水、沥青采用流量计进行控制,该系统可实现根据车辆行驶速度动态调整参数,均匀添加单位路程的各种添料。
[0084] 活性物质(水泥、粉煤灰等)添加采用和水进行掺拌,以浆液的形式添加入再生机系统,避免扬尘的出现。
[0085] 作为一种可优选实施方式,在步骤S6之前还包括对原道路评价的步骤,具体如下:
[0086] 收集原道路的竣工资料,明确原道路设计指标,对原道路的弯沉、设计高程、交通量进行调查,以便确定再生方案;
[0087] 对于弯沉不符合原设计标准的区域进行局部加强处理,采用掺拌水泥、石灰等材料进行补强,使处理后性能指标满足原设计标准要求;若泡沫沥青冷再生层作为面层,需对局部高程变化较大区域进行预处理,以保证后期面层平整度;
[0088] 对原道路分段进行含水率检测,当环境条件变化引起原道路含水率变化时,应重新进行含水率检测。对原道路分段进行含水率检测,一般建议在再生前一天进行,当环境条件变化引起原道路含水率变化时,应重新进行含水率检测。
[0089] 以上实施例中,沥青混合料再生的深度为面层全厚,铣刨深度9-10cm,再生层压实厚度12cm。
[0090] 以下对合成混合料的正交组合试验进行详细说明,例如对矿料进行级配合成时,以2.36mm和9.5mm筛孔将合成混合料分为细、中、粗三类,然后计算出泡沫沥青混合料规范要求级配的上限、中值、下限,对上中下限分别以2.36、 9.5mm分为三部分进行组合。由于在本例中新添加集料9.5mm筛孔的通过率全为 100%,则只需组合2.36mm以下和9.5mm以下,如下表1所示,合成9组试样。
[0091] 表1
[0092]
[0093] 表1为正交试验表,其中,表格中划横线的文字代表2.36~9.5mm粒径规格的通过率;不划横线的文字代表2.36mm以下粒径规格的通过率。
[0094] 对上一步骤得出的9组合成级配进行制样,然后分别进行直剪实验,选出内摩擦角最大的一组试件,作为最优级配,通过该步骤,对级配进行了优选,粗骨料可互相嵌形成骨架,嵌挤能力强,提高了混合料的抗剪性能,提高了混合料路用性能。
[0095] 选用最优级配的合成比例,制作6组试件,试件泡沫沥青用量3%,含水率控制为3%,4%,5%,6%,7%,8%,做击实试样,实验数据绘制成击实曲线,通过击实曲线选定出最大干密度和对应的含水率,依此最大干密度和对应含水量为依据,通过旋转压实方法,改变试件成型的旋转次数,找出实现此最大干密度的旋转次数。而后,采用上述3%~8%不同含水率分别制作试件,通过旋转压实制作试件,计算密度,进行数据拟合,得出最大干密度下的含水量,选择此含水量为配合比设计的最佳含水量。
[0096] 选定最优级配、最佳含水率不变的条件下,选择2%、2.3%、2.6%、2.9%泡沫沥青添加量制作马歇尔试件,对试件进行强度试验,选出密度最大的一组。选择密度最大的一组所对应的用油量(泡沫沥青添加量),以最优级配矿料在最佳含水量的条件下进行旋转压实方法制件,通过改变旋转次数,找出实现上步中最大密度时的旋转次数,依此旋转次数作为实验参数本,再次选择2%、2.3%、 2.6%、2.9%泡沫沥青用量采用旋转压实制件。本实施例中,试件成型方法旋转压实角采用1.25°,竖直压力选择600Kpa,旋转速度采用30r/min,旋转次数 50次。旋转压实成型φ150mm沥青混合料圆柱体试件,试验得出各试件的干湿劈裂强度和密度,根据密度和劈裂强度及泡沫沥青用量综合考虑,选择出一个最佳泡沫沥青用量。
[0097] 最佳用油量(泡沫沥青添加量)采用旋转压实仪选定,可以模拟荷载对道路的揉搓效应,更加符合混合料路用情形。
[0098] 最佳用油量选取完成后,以最优级配矿料在最佳含水量以及最佳泡沫沥青添加量的条件下按旋转压实方法制作试件,验证试件的干湿劈裂强度比、冻融劈裂强度比,当干湿劈裂强度比、冻融劈裂强度比满足《公路沥青路面再生技术规范》要求时,则泡沫沥青冷再生混合料配合比设计满足要求。以最优级配矿料在最佳含水量以及最佳泡沫沥青添加量的条件下按旋转压实方法制作试件时,参数设定如下:压实角1.25°,竖向压力600Kpa,旋转速度30r/min,旋转次数为50次。
[0099] 以上各实施例的泡沫沥青就地冷再生的施工方法,对泡沫沥青冷再生混合料配比进行了优化,克服了现行规范方法的局限和限制,可寻找出路用性能更优的配比方案,主要具有以下优点:
[0100] 1.对泡沫沥青混合料级配进行选优,提高了集料相互的嵌挤能力,增强了混合料的抗剪应能,对现行规范马歇尔方法进行了有效补充,更加贴近于混合料实际道受力情况。
[0101] 2.采用单因素分析,对混合料级配、混合料最佳含水量、泡沫沥青最佳用量逐个变量选优,提出了泡沫沥青配合比设计的一种改良方法。
[0102] 3.试件成型选用旋转压实,更接近于道路使用工况,可以真实反映后期施工和汽车对混合料的揉搓、碾压效果,克服了马歇尔实验不太符和道路使用工况和击实工不足的局限。
[0103] 4.对再生机进行改良优化,撒布车集成了集料、矿粉添加为一体,再生机集水泥浆、泡沫沥青添加、混合料拌和为一体,水泥浆车集水泥等活性物质、水的计量、拌和为一体,各机械通过微型电子控制器,实现配合比的精准控制,泡沫沥青及水泥浆直接添加至拌和端子前、新加添料采用撒布车拌和均匀后撒布,保证了集料添加的均匀性,从而进一步提高了集料拌和的均匀性,克服了集料添撒布扬尘弊端,更加有利于绿色文明施工。
[0104] 5.优化了再生列车组的排布,洒水车和水泥撒布车为水泥浆车,合二为一,集成度更高,且克服了活性物质(水泥、粉煤灰等)添加的扬尘问题。通过对整个再生列车组进行改良,使得再生列车组更加符合国内建筑市场,有效的克服了环境污染问题、集料添加偏离配合比、集料拌和不均等问题,提高了施工质量,扩大了泡沫沥青冷再生施工的适用范围,为泡沫沥青就地冷再生技术的推广做出了贡献。
[0105] 需要说明的是,在不冲突的情况下,以上各实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0106] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
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