乳化沥青冷再生初期强度快速形成的机理和室内评价方法.pdf

proprietary copyright 2010 the shanghai longfu company 李胜强 技术中心技术工程师 上海龙孚材料技术有限公司 2012.3.8 乳化沥青冷再生早期强度快速 形成的机理和室内评价方法 乳化冷再生早期强度形成机理 1 2 3 内容提要内容提要 乳化冷再生混合料早期强度影响因素 乳化冷再生混合料室内评价内容和方法 1 2 3 内容提要内容提要 乳化冷再生早期强度形成机理乳化冷再生早期强度形成机理 乳化冷再生混合料早期强度影响因素 乳化冷再生混合料室内评价内容和方法 将原沥青路面材料破碎，按一定级配要求(或与一定比 例新集料）等重新拌和,并在常温下与水、添加剂及乳化沥 青等拌和后形成新的均匀混合料，成为路面结构的一个层次， 满足一定的路用性能。 乳化沥青冷再生的原理乳化沥青冷再生的原理 旧路面材料旧路面材料级配好的再生材料级配好的再生材料水水/添加剂添加剂/ 乳化沥青乳化沥青 乳化沥青冷乳化沥青冷 再生混合料再生混合料 乳化冷再生混合料早强形成的意义乳化冷再生混合料早强形成的意义 缩短工期，较快进入下一工序 快速开放临时交通，抵抗早期松散和磨耗 改善路面整体性能，延长使用寿命 跟热料类似，乳化沥青再生混合料强度构成因素 同样是材料的内聚力和内摩阻力 级配确定，内摩阻力也基本确定 决定乳化冷再生早期强度的关键是内聚力c值 内聚力c与集料和乳化沥青之间的粘结密切相关 乳化沥青冷再生混合料强度构成乳化沥青冷再生混合料强度构成 tan+= c + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - + + + - + + 集料表面集料表面 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - + + + - + 集料表面集料表面 拌合时间增加 拌和拌和/ /裹覆裹覆/ /破乳破乳 乳化剂的作用乳化剂的作用 沥青沥青 石料表面石料表面 乳化剂乳化剂 将沥青乳化，使乳化沥青稳定储 存 使乳化沥青具有电荷特性 控制乳化沥青的破乳速度 降低乳化沥青与集料表面的张力 改善沥青与集料的裹覆 提供化学健力，促进混合料系统 的水分排挤出缩短养生时间，快 速 形成强度 0 10 010时间时间 混合料强度混合料强度 乳化沥青配方的选择乳化沥青配方的选择 破乳速度过快，和易性 较差，影响施工 破乳速度过慢，养生时 间会很长，强度形成慢 理想的乳化沥青配方 和易性阶段 早强形 成阶段 乳化冷再生混合料早强形成机理乳化冷再生混合料早强形成机理 1 2 3 内容提要内容提要 乳化冷再生混合料早期强度影响因素乳化冷再生混合料早期强度影响因素 乳化冷再生混合料室内评价内容和方法乳化冷再生混合料室内评价内容和方法 乳化冷再生混合料室内设计流程乳化冷再生混合料室内设计流程 配方设计配方设计 室内评价内容和方法室内评价内容和方法 和易性评价试验： 拌和试验（裹覆状况、浆态） 旋转压实试验（可工作时间评价） 早强评价试验： 粘聚力试验（抗松散评价） 扫刷试验（抗磨耗评价） 取芯试验（强度、稳定性评价） 和易性评价和易性评价拌和试验拌和试验 混合料裹覆状况 破乳速度是否合 适 rap料含水率的影 响 混合料浆态 是否粘车 是否影响后期强度 混合料裹覆状况 破乳速度是否合 适 rap料含水率的影 响 混合料浆态 是否粘车 是否影响后期强度 拌和试验是一种经验的评价方法，通过观 察混合料的裹覆状态和浆态来评价乳化沥青的 配方是否具有良好的和易性。 和易性评价和易性评价拌和试验拌和试验 裹覆状况（配方影响） 和易性评价和易性评价拌和试验拌和试验 裹覆状况 （rap料内部含水 率的影响） rap料含水率料含水率2.5% 风干后风干后rap料含水率料含水率0.5% 现场rap料一定要覆盖！ 和易性评价和易性评价拌和试验拌和试验 混合料浆态判断 混合料浆态最能反映出混合料 的拌和状态，和易性好的混合 料应有少量浆体，但浆体不流 淌、不聚集，粗细料不分离。 和易性评价和易性评价旋转压实试验旋转压实试验 乳化冷再生混合料拌和好之后，装入锡盒用锡纸密封 ，放入与现场匹配温度和湿度的恒温恒湿箱中，分别放置 0h、1h、2h后进行旋转压实试验，根据混合料空隙率的 变化曲线，来判断该配方下乳化冷再生混合料的可工作时可工作时 间间 和易性评价和易性评价旋转压实试验旋转压实试验 10 11 12 13 14 15 16 17 0123456 放置时间(h) 空隙率（%） 配方a 配方b 配方c 可工作时间可工作时间 试验项目技术要求 粘聚力试验（粘聚力g/cm2）不小 于 185 扫刷试验（质量损失%）不 大于 2.0 钻芯试验（芯样完整度%）不小 于 80 早期强度评价指标早期强度评价指标 早强评价早强评价粘聚力试验粘聚力试验 sgc 20次次 养生：养生：25 70%湿度湿度 恒温恒湿恒温恒湿4h 内部粘聚力状况，表征混合料 整体性的初步形成和化学凝聚 作用的基本完成 100 130 160 190 220 250 280 123456 试件成型后放置时间（h） 粘聚力（g/cm2） 配方a 配方b 配方c 早强评价早强评价粘聚力试验粘聚力试验 早强性能早强性能扫刷试验扫刷试验 astm d 7196 06 sgc 20次 养生：25 ,70%湿度，4h 配方a 0.1%loss 配方b 1.8%loss 配方c 18.3%loss 配方c 表面抗扫刷性能，表征混合料抵抗 早期车辆磨耗的能力，以确定最早 交通开放时间 配方b 配方a 试件高度100mm(模拟薄的路面） 碾压次数 4+16次 养生：20 70%湿度 48h 早强性能早强性能车辙板取芯试验车辙板取芯试验 试件高度150mm （模拟厚的路面） sgc 20次 养生：20 70%湿度 48h 早强性能早强性能大试件取芯试验大试件取芯试验 完整的芯样，是 混合料内部凝聚 力最终形成的标 志，体现路面的 强度和稳定性。 乳化冷再生混合料早强形成机理乳化冷再生混合料早强形成机理 1 2 3 内容提要内容提要 乳化冷再生混合料早期强度影响因素乳化冷再生混合料早期强度影响因素 乳化冷再生混合料室内评价方法乳化冷再生混合料室内评价方法 乳化沥青混合料早期强度的影响因素乳化沥青混合料早期强度的影响因素 乳化沥 青配方 再生料 活性 气候 条件 新料及 水泥特 性 施工 条件 再生料的活性影响再生料的活性影响 rap料堆mbv（g/kg)se（%）表征活性指标 rap- 11.75 93.0 1.63 rap- 21.30 90.31.13 rap- 31.2588.61.11 rap- 41.00 92.5 0.93 rap- 50.9088.40.80 砂当量表征集料的洁净程度，影响 集料与沥青的粘附性； 亚甲蓝表征集料表面吸附电荷的能力， 影响混合料中乳化沥青的破乳速度。 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 rap-1rap-2rap-3rap-4rap-5 cohesion 表征活性指标*100 芯样完整度 再生料的活性影响再生料的活性影响 施工温度施工温度13，第，第8天取芯，空隙率天取芯，空隙率13.4% 施工温度施工温度32，第，第3天取芯，空隙率天取芯，空隙率8.6% 气候条件影响气候条件影响施工温度施工温度 气候条件影响气候条件影响施工温度施工温度 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1520253035 温度（） 空隙率（%） jf fr 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1520253035 温度（） 劈裂强度（mpa） jf fr 较高的施工温度 对混合料的压实 及强度都会有较 大的帮助。 新集料的影响新集料的影响 一般来说， 在乳化冷再 生混合料系 统中，新集 料往往与沥 青的裹覆较 差，但是否 添加需经过 试验论证。 施工条件影响施工条件影响碾压方案碾压方案 方案一初压：11吨双钢轮静压1遍，振压一遍；复压：22 吨单钢轮高频低幅振压10遍；终压：26吨胶轮压路 机静压6遍。 方案二初压：11吨双钢轮静压1遍，振压3遍；复压：22吨 单钢轮低频高幅2遍，高频低幅振压2遍；终压：26 吨胶轮压路机静压6遍。 方案三初压：11吨双钢轮静压1遍；复压：11吨双钢轮振 压10遍；终压：26吨胶轮压路机静压6遍。 试验段厚度9cm，施工气温1518 方案1 方案2 方案3 施工条件影响施工条件影响碾压方案碾压方案 80 82 84 86 88 90 方案1方案2方案3 compactedness（%） 碾压方案：结合现场实际情况，与路面厚度、 天气情