乳化沥青厂拌冷再生技术在高速公路技术改造中的应用

中国交通部交通行业联合科技攻关项目（乳化沥青厂拌冷再生技术在高速公路技术改造中的应用孙斌1提

纲1.昌九高速技改工程的实施背景2.基本原理（主要技术内容）3.已应用情况4.效益分析5.应用前景21.昌九高速技改工程的实施背景1.1昌九高速公路的路面结构1.2实际承受轴载与设计轴载次数对比1.3主要损坏类型及维修历史1.4技改工程的总体思路及技术路线31.1昌九高速公路的（原）路面结构昌九高速公路双向4车道，设计行车速度100km/h，全长约133.4km。一期1993年建成通车，二期1994年通车，三期1996年建成通车。实施技改时，已运营10～13年。1.2实际承受轴载与设计轴载次数对比一期（蛟桥至十里铺）二期（南端连接线）三期（北端连接线）年份自然车辆累计轴载自然车辆累计轴载自然车辆累计轴载（辆/日）（辆/日）（辆/日）次数（次）次数（次）次数（次）19931994199519961997199819992000200120022003526168746238461438961216691931830264249648543224067437288425895104499261263060114970172924275381095911198976233094324887368616861875482899408918115227141380133516247390613985691112913307108051163515691178261921620628827782659814811961540312824241050995769954757176795123198995997398391106014186170691839019730823814040151951636517552115936245原设计累计轴载Ne=2204350（次）,原设计轴载远远不能够满足实际承受轴载的需要1.3主要损坏类型及维修历史①主要损坏类型主要表现为网裂、水损坏和车辙61.3主要损坏类型及维修历史②维修历史养护费

6000用770080006600553440002000034942115153312521998200020022004年

份养护以挖补、罩面为主（反映型养护方式，坏哪里修哪里）

，费用高且治标不治本，已难见成效71.4技改工程的总体思路及技术路线①沥青路面再生方式选择„

沥青面层铣刨料（RAP）的处置¾废弃

污染、浪费资源¾再生

环保、经济、节约资源„

RAP的再生方式¾¾¾¾冷再生热再生施工不需要加热、可以完全利用RAP施工需要加热、只能利用20～30%RAP现场再生

只能处理较薄的（已损坏）沥青面层厂拌再生

处理全部（已损坏）路面结构层厂拌冷再生适合我国高速公路沥青路面的大修或改建81.4技改工程的总体思路及技术路线半刚性基层柔性化转换（柔性基层）②厂拌冷再生试验路冷再生路面结构AC-13改性沥青混凝土AC-20改性沥青混凝土AC-20重交通沥青混凝土厚度4cm6cm6cm厂拌冷再生上基层12cm原水稳基层22cm33cm原级配碎石层2006年完成15公里厂拌冷再生试铺路（起讫桩号：K21+247～K27+840、K31+960～K37+750、K40+430～K41+867）91.4技改工程的总体思路及路线半刚性基层柔性化转换（柔性基层）③厂拌冷再生大面积应用2007年5月，昌九高速公路沥青混合料冷再生技术顺利通过专家鉴定；2007年5月～2007年9月，昌九高速公路82公里大面积应用厂拌冷再生技术技改。10提

纲1.昌九高速技改工程的实施背景2.基本原理（主要技术内容）3.已应用情况4.效益分析5.应用前景112.基本原理（主要技术内容）2.1长寿命沥青路面2.2冷再生路面结构（技改后路面结构）确定2.3冷再生路面结构分析2.4冷再生沥青混合料材料组成设计122.1长寿命沥青路面长寿命沥青路面132.2冷再生路面结构确定冷再生路面结构142.3路面结构分析①路面结构计算参数（模量为弯沉反算）厚度/cm模量/MPa25992507170631336035315结构层上面层泊松比0.350.350.350.350.246中面层6下面层122233/冷再生上基层基层0.350.4底基层45路基152.3路面结构分析②路面结构分析计算结果原路面结构冷再生路面结构路基顶面最大压应变/με基层最大面层最大拉应变

剪应力/MPa路基顶面最大基层

冷再生上基层

面层最大拉应变/με最大拉应变/με最大剪应力/MPa压应变/με/με157（＜280）125（

＜

280）440.21726270.227162.4冷再生沥青混合料的材料组成设计①技术标准项目空隙率单位%技术要求9～12≥540℃马歇尔稳定度15℃劈裂强度kNMPa%≥0.5≥70冻融劈裂强度比(TSR)动稳定度≥1000次/mmμε冷再生混合料的疲劳极限应变≥27172.4冷再生沥青混合料的材料组成设计②冷再生沥青混合料的成型方法由芯样的空隙率变化，可知冷再生层施工时存在两次压实过程：冷再生沥青混合料摊铺完成后，压路机的碾压即是第一次压实过程；冷再生层上面的热拌沥青混合料施工，会对冷再生层产生第二次压实过程。以空隙率为控制指标。试件的第一次压实成型：常温，马歇尔击实105次，试件的空隙率与冷再生层第一次压实过程后的芯样空隙率相等；试件的第二次压实成型：试件60℃养生48h后，再马歇尔击实50次，试件的空隙率与冷再生层第二次压实过程后的芯样空隙率相等。2.4冷再生沥青混合料的材料组成设计③冷再生沥青混合料的级配添加矿粉的RAP级配通过下列筛孔(方孔/mm)的质量百分率/%级配类型31.526.599.013.270.94.7541.82.3624.60.34.20.0752.3RAP和矿粉

100工程设计级配范围100

90～100

60～80

25～60

15～45

3～201～7192.4冷再生沥青混合料材料组成设计④冷再生沥青混合料的配合比乳化沥青用量、水泥剂量、外掺用水量分别为2.5%，1.5%，3.5%。冷再生沥青混合料配合比试验结果技术指标空隙率单位%试验结果10.7技术要求9～12≥540℃马歇尔稳定度15℃劈裂强度冻融劈裂强度比动稳定度kN20.6MPa%0.66≥0.5≥7072.11506≥1000≥27次/mmμε20℃疲劳极限应变40～8020提

纲1.昌九高速技改工程的实施背景2.基本原理（主要技术内容）3.已应用情况及研究成果4.效益分析5.应用前景213.已应用情况及研究成果①昌九高速技改2006～2007年，昌九高速97公里路段全部采用厂拌冷再生技术进行技改。„„部分路段通车3年，部分路段通车2.5年。每天累计承受自然车辆约2.5万余辆，根据计重检测结果，重车比例高达37%（交通等级为特重交通），超载现象非常严重，至今（根据养护规范，以日常养护为主，不需要维修）。3.已应用情况及研究成果②九景高速„

九景路2008年实施15公里,2009年实施90公里。

目前路况良好。冷再生路面结构AC-13改性沥青混凝土AC-25改性沥青混凝土厚度4cm10cm厂拌冷再生层12cm原水稳基层20cm30cm原级配碎石层233.已应用情况及研究成果③研究成果1.申报交通部课题一项，沥青混合料冷再生上基层在高速公路大修中的应用研究（2007-353-336-150），已通过鉴定，国际先进水平。2.发表论文4篇（EI收录）。3.培养博士2名。4.形成江西省行业标准1部。5.申报国家专利3项。24提

纲1.昌九高速技改工程的实施背景2.基本原理（主要技术内容）3.已应用情况4.效益分析5.应用前景254.效益分析4.1社会效益4.2经济效益4.3环保效益264.1社会效益„

厂拌冷再生上基层满足路面结构的力学性能要求，技术和施工工艺可行，是解决我国目前半刚性基层高速公路的柔性化转换的较好途径，尤其对国内上世纪90年代建设的“强基薄面”

高速公路沥青路面大、中修或改建提供良好借鉴。„

恢复甚至提高了原高速公路的通行服务水平，方便了人们的出行，是社会发展的一大需要。„

符合循环经济“减量化”、“再利用”、“资源化”原则，

是应对公路养护日益严重的能源与环境问题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路，符合国家建设资源节约型、环境友好型社会的需要。274.2经济效益冷再生沥青混合料和ATB-25沥青混合料的价格混合料类型出厂价格390元/m3681元/m3667元/m3冷再生沥青混合料ATB-25，结合料为重交通50号沥青ATB-25，结合料为重交通70号沥青•昌九高速技术改造97公里，节约造价3800万元，每公里节约40万元。284.3环保效益4.1.1减少土地污染4.1.2减少不可再生资源的开发4.1.3节能减排4.1.4保障施工人员健康294.1.1减少土地污染„昌九技术改造全线再生利用的旧沥青路面材料为24.54万方，若废弃至少永久占用并污染土地70亩，约合每公里占地0.72亩。304.1.2减少不可再生资源的开发„

昌九高速技改，节约矿山资源48.6万吨。314.1.3节能减排CO2排放量对比排放的CO

量

昌九高速技改工程排放的CO

量22使用一吨该材料/公斤/公斤＜9＜4707000冷再生沥青混合料热再生沥青混合料≈18≈9414000（如果采用该材料）9414000（如果采用该材料）18热拌沥青混合料注：中国国家环境分析测试中心检测数据；CO2的密度1.977公斤/立方米。324.1.4保障施工人员健康冷再生沥青混合料常温施工，不产生沥青烟，有利于现场施工人员的健康。热拌沥青混合料摊铺冷再生沥青混合料摊铺

33提

纲1.昌九高速技改工程的实施背景2.基本原理（主要技术内容）3.已应用情况4.效益分析5.应用前景345.应用前景高速公路通车里程（公里）