路面现场冷再生混合料配合比设计及施工工艺质量控制

道路现场冷再生技术应用研究（总报告）目录第一章绪论11.1研究背景11.2国内外研究发展状况21.2.1国外研究发展状况21.2.2国内研究发展状况41.3课题研究的意义61.4研究内容和技术路线61.4.1研究内容61.4.2技术路线8第二章路面现场冷再生方案的确定92.1路面破损调查92.2FWD弯沉测试102.2.1FWD弯沉测试仪102.2.2测试结果112.3模量反算122.4试验路再生方案132.5小结14第三章路面现场冷再生混合料设计方法研究163.1水泥全深度冷再生混合料配合比设计163.1.1原材料分析163.1.2级配设计173.1.3最大干密度及最佳含水量的确定183.1.4试件制备183.1.5养生193.1.6混合料力学试验193.1.7试验结果分析203.1.8配合比设计流程203.2沥青发泡特性研究213.2.1沥青发泡原理213.2.2沥青发泡特性的评价指标233.2.3沥青发泡设备243.2.4发泡试验253.2.5试验结果分析263.3泡沫沥青全深度冷再生混合料配合比设计273.3.1原材料分析与级配设计273.3.2最大干密度及最佳含水量的确定273.3.3泡沫沥青混合料的制备、试件成型283.3.4养生283.3.5混合料力学试验283.3.6试验结果分析293.3.7配合比设计流程293.4面层泡沫沥青冷再生混合料配合比设计303.4.1原材料分析303.4.2级配设计303.4.3拌和用水量的确定313.4.4试件制备与养生323.4.5马歇尔试验333.4.6试验结果分析343.4.7配合比设计流程343.5小结35第四章路面现场冷再生的施工工艺与质量控制364.1冷再生试验段施工工艺364.2冷再生施工质量控制404.2.1水泥全深度冷再生施工质量控制404.2.2泡沫沥青全深度冷再生施工质量控制414.2.3面层泡沫沥青冷再生施工质量控制424.3冷再生质量验收434.3.1水泥全深度冷再生质量验收434.3.2泡沫沥青全深度冷再生质量验收444.3.3面层泡沫沥青冷再生质量验收444.4小结45第五章现场冷再生路面的试验路跟踪观测465.1试验段路况观察465.2试验路FWD弯沉测试485.3试验路模量反算505.4小结52第六章路面现场冷再生技术经济分析536.1路面现场冷再生技术分析536.1.1水泥全深度冷再生技术分析536.1.2泡沫沥青全深度冷再生技术分析536.1.3面层泡沫沥青冷再生技术分析546.2冷再生试验路造价分析546.2.1冷再生试验路单价分析546.2.2方案对比556.3小结56第七章结论与建议57第一章 绪论1.1研究背景我国从八十年代中后期开始进行大规模的公路建设，人力、物力的不足以及对现场再生技术不够重视，致使我国对这方面研究的深化与延伸基本处于停滞状态。近十年来我国修筑的高等级路面大多为沥青路面，而且所用沥青进口的占很大比例，价格昂贵。许多地方石料匮乏，单价也日趋上升，原材料成本在整个路面工程中的比例也越来越大。大量的使用新石料、开采石矿也造成森林植被减少、水土流失等严重的生态环境破坏。到现在我国很多路面，特别是高等级路面已经或即将进入维修或改建期，大量的翻挖、铣刨沥青混合料被废弃，一方面造成环境污染，另一方面是资源的极大浪费。国内外同行经过多年的研究实践,采用先进的现场冷再生技术能够很好解决上述问题。道路的现场冷再生，就是常温下将旧沥青路面以及部分基层材料经过现场破碎加工后，根据级配需要添加一定量的新集料，同时加入一定剂量的稳定剂和适量的水，在自然的环境温度下连续完成材料的铣刨、破碎、添加、拌和、摊铺及压实成型等作业步骤，重新形成结构层的一种工艺方法[1]。加入稳定材料是为了提高再生材料的强度，稳定材料一般可采用水泥、乳化沥青、泡沫沥青等。图1-1现场冷再生工艺过程掺加水泥作为稳定剂，再生得到的混合料作为路面的基层使用。目前，国内冷再生较多采用这种方案，水泥用量一般控制在3％～6％之间[2]。掺加乳化沥青或泡沫沥青作为稳定剂，再生得到的混合料可作为沥青碎石基层或沥青下面层使用。乳化沥青是沥青、水和乳化剂的混合物。使用乳化沥青的好处是其粘度低，易于用再生设备中的液体喷洒装置添加，再生材料与乳化沥青拌和后，乳化沥青破乳，水分从沥青中分离出来，水分在碾压过程中被挤出基层或在养生期蒸发，残留的沥青有较高的粘度，从而提高了旧材料的粘结性[3]。泡沫沥青是高温沥青（140℃以上）遇到冷水滴（环境温度）产生的。使用的沥青为普通针入度级的沥青，如AH-70号普通沥青。当水遇到高温沥青时，发生热量传递，水会迅速蒸发，沥青产生泡沫，体积膨胀至原来的10至20倍。泡沫沥青大大增加了沥青的体积和表面活性，在发泡的过程中，沥青的粘度显著降低，从而使沥青能充分地扩散进骨料中去[4]。由于对旧材料进行重复利用，在施工过程中，路面的几何线形及厚度能得到很好地保持。与其它路面修复技术相比，现场冷再生还能在一定程度上减少连续交通中断的现象。总结起来，道路的现场冷再生有下列优点：①降低施工成本。现场冷再生不需要将材料运到拌和场，然后再将冷再生材料运回施工现场，节约了运输费用和误工时间；②节约集料和沥青胶结料；③保持原路面的几何特性；④保护环境；⑤节约能源；⑥减少用户的延误。另外，路面再生可根据其破坏情况和结构需要选择不同的再生深度和不同的稳定剂。本课题采用德国Wirtgen公司生产的WR2500型冷再生设备。该设备充分利用原有的路面材料，并加入一定量的稳定剂，在自然条件下一次性连续地完成材料的铣刨、破碎、拌和、摊铺及碾压等工艺。1.2国内外研究发展状况1.2.1国外研究发展状况废旧沥青路面材料再生利用的试验研究最早1915年在美国进行，之后由于大规模的新路建设，对这项技术没有引起足够重视，故早期进展缓慢。1973年石油危机的爆发，燃油供应困难，且由于严格的环保法规，使砂石材料的生产受到限制，导致建设资金减少和筑路材料供应不足。废旧沥青路面材料再生利用又引起了人们的重视。1974年，美国重新开始研究这项技术，并且迅速在全国推广应用。根据美国联邦公路管理局统计，到1995年，25个州再生沥青混合料的用量达到近2亿吨，差不多为全国路用沥青混合料的一半。1981年，美国交通运输研究委员会编制出版了《路面废料再生指南》，同年美国沥青协会出版了《沥青路面热再生技术手册》，1983年，又出版了《沥青路面冷拌再生技术手册》。这表明美国的沥青路面再生技术已达到相当成熟的地步。日本从19766年开始进进行沥青路路面再生技技术研究，19800年的路面面废料总产产量约2660万吨，厂拌再生生的热拌沥沥青混合料料累计达550万吨，路面废料料再生利用用的数量已已超过50%。19844年7月，日本道路路协会出版版了《路面面废料再生生利用技术术指南》，并且就有有关厂拌再再生技术编编制成了手手册。欧洲国家对沥青青路面再生生技术的研研究也在同同一时期展展开。200世纪70年代中中期，德国、荷荷兰和芬兰兰等国家相相继进行了了小规模的的试验研究究，并迅速推推广应用。相相比之下，德国沥青青路面再生生技术研究究的发展速速度较快。德德国首先将将厂拌再生生技术应用用于高速公公路的路面面养护，到19788年，已能将全全部废旧沥沥青路面材材料加以再再生利用。法法国对沥青青路面再生生技术的研研究也颇重重视，现在几乎乎所有的城城镇都会组组织废旧路路面材料的的收集和储储存工作，过去路面面再生材料料主要用于于轻型交通通的面层和和基层，近年来在在高速公路路和一些重重交通道路路的修复工工程中也开开始逐步推推广应用这这项技术。前前苏联在11966年年就出版了了《沥青混混凝土废料料再生利用用技术的建建议》，但实际应应用甚少，1979年，出版了《旧旧沥青混凝凝土再生混混合料技术术准则》，提出了适适用于各种种条件的沥沥青路面材材料再生利利用方法，19844年，又出版了了《再生路路用沥青混混凝土》，详细阐述述了路拌再再生和厂拌拌再生方法法[5]。1928年德国国的AuggustJacoobi注册册了第一个个制造沥青青泡沫的专专利。19956年依依阿华州立立大学的LLadiCsannyi博士士首次将泡泡沫沥青用用作道路稳稳定土基层层的稳定剂剂,并注册册了专利。从此，泡沫沥青作为一种新型的粘结剂而开始应用干世界各国的道路建设中。最早将泡沫沥青用干修筑道路是在1957年美国依阿华州的一条道路上。随后的1960～1962年间，加拿大的Arizona和Nipawin也出现了泡沫沥青修筑道路的实体工程。不过这时的泡沫沥青是通过将一定压力和温度的水蒸气压入热沥青中而产生的，这使得现场施工时需要特殊的加热设备（加热水并产生一定压力的蒸汽），同时水蒸气的加人量也很难控制。使得沥青的发泡效果很难量化。1968年，澳大利亚Mobil石油公司改进了这一工艺。用冷水取代蒸汽，这样使得这项工艺变得十分经济而又实用。1971年该公司注册了这项专利。作为稳定剂，虽然泡沫沥青的开发有40余年的历史，但因缺乏标准的设计方法以及MobilOil公司在这一领域开发应用上的失败限制了泡沫沥青的应用。1991年，MobilOil公司的专利权结束后，人们又重新对泡沫沥青的研究产生了兴趣，许多公路部门引进该项技术进行试验和研究[6]。在泡沫沥青混合合料的研究究方面，20世纪50～60年代Boweeringg.，Aeon，Ruchhet和Lee等为代表表以研究泡泡沫沥青稳稳定新骨料料为主。20世纪70年代，Boweeringg和Marttin等人对泡泡沫沥青稳稳定劣质路路面材料进进行了详细细的研究。70～80年代,美国的许许多州（如如依阿华州州、阿克拉拉荷马州、印印第安纳州州）都开展展了这方面面的应用研研究,，修建了了试验路段段。20世纪90年代以以后，泡沫沥青青在冷再生生方面的独独特优势和和日趋广泛泛应用，促进了VanWjk，Brennnan，Tia，Engeelbreecht和和Akeroyd等为代表表学者，在泡沫沥沥青冷再生生方面进行行了大量研研究。到目目前为止，南南非已经有有了泡沫沥青混混合料设计计规程，后后来又将泡泡沫沥青稳稳定材料的的设计与使使用列人南南非临时技技术指南中中。澳大利利亚稳定工业协协会（AusttStabb）于2002年推推出了针对对泡沫沥青青就地再生生和厂拌再再生的标准准规范，同同时美国沥沥青路面再再生与再生生利用协会会（ARRAA）出版的沥沥青再牛手手册也将泡泡沫沥青冷冷再生列为为主要的再再生方法，作作了比较详详细的介绍绍。在欧洲洲的挪威和和荷兰，采采用泡沫沥沥青进行路路面现场冷冷再生非常常普及。在在亚洲，马马来西亚和和泰国也在在近期陆续续推出了就就地冷再生生规范。对泡沫沥沥青冷再生生在材料选选择、设备备要求、施施工工艺和和混合料的实实验室设计计方法等方方面都做了了详细的规规定[7]]。由此可见，泡沫沫沥青作为为一种沥青青类的结合料，已经经成为一种种常用的冷冷再生方法法。与乳化沥沥青相比，具具有独特的的技术特点点和应用效效果。Brennan等研究认为为，泡沫沥沥青在冷再再生混合料的性性能如抗疲疲劳性能、恶恶劣天气的的敏感程度及及快速养护护方面，要要优于乳化化沥青冷再再生混合料。VanWWijk等报道在在竣工的前前250天，泡沫沥青青再生路段段的强度增长要要高于乳化化沥青再生路段段，但差别别较小。他们也发发现在添加加了1%~22%的石灰后后，泡沫沥青的水水稳性将得得到明显提提高。Caasteddo和Wood发现泡沫沫沥青混台台料对水的的浸入比较较敏感，例例如饱水强度有时时会远小于于养护后的的强度，同同时发现较较高的沥青青用量会表表现较好的的抗水性能能。Mohaammad研究发现现加人1..5%水泥的泡沫沫沥青混合合料其劲度度模量要高于石石灰稳定基基层。1.2.2国内研究究发展状况况我国在20世纪纪70年代，一一些基层养养路部门就就已经自发发地开始进进行废旧渣渣油路面材材料热再生生利用的尝尝试。山西西省和湖北北省的公路路部门曾经经通过在旧旧渣油路面面中加入新新沥青和新新集料，经经过重新加加热拌和后后铺筑了试试验路。在在国家“七五”和“八五”科技攻关关中，对沥沥青路面的的热再生机机理、热再再生设计方方法和热再再生施工工工艺实用技技术进行了了比较系统统的研究[[8]。研研究工作从从化学、热热力学和沥沥青流变学学的原理出出发，研究究沥青在老老化过程中中其流变行行为的变化化规律，还还研究了再再生剂的作作用和再生生剂的质量量技术指标标，此外对对热再生沥沥青混合料料的物理力力学性能也也进行了系系统的评价价性试验。通通过理论和和试验研究究，对沥青青路面热再再生技术的的本质有了了一定的认认识，探明明了沥青路路面热再生生的科学途途径，并在在此基础上上初步建立立起沥青路路面热再生生的设计方方法[9]]。对于废旧沥青路路面材料的的冷再生利利用，19997年江苏淮淮阴市公路处处用乳化沥沥青冷再生生旧料的铺铺筑路面，取取得了一定定的效果。1998年我国引进进了世界上上比较先进进的沥青路路面冷再生生设备———德国维特特根公司生生产的WR25500型路面再再生机，首首次尝试利利用现场冷冷再生技术术对河北省省境内的一一段公路进进行了改造造[9]。2000年以来，冷冷再生技术术越来越受到重视视，引进了了大量的冷冷再生设备备，如山东东[10]、辽宁、山山西等地都都对该技术术进行了应应用研究[8]]。在国内，对泡沫沫沥青冷再再生技术的的研究起步步较晚。11991年山西省省阳泉市政政工程养护管理处处对泡沫沥沥青技术进进行了尝试试性研究。当当时利用泡泡沫沥青技技术是为了了增加沥青青与石料的的裹覆性能，减减少沥青用用量。由于当当时设备所所限，发泡泡效果不佳佳，虽使用用了发泡剂剂，但膨胀胀率也只有6～12倍。1992年沈阳阳市政工程程设计研究究院开发了了发泡设备备，并对泡泡沫沥青混混合料和普通沥沥青混合料料进行了比比较，认为为泡沫沥青青混合料的的主要技术指标可达到普普通沥青浪浪凝土的标标准，却降降低了10％的沥沥青用量。在河北省，泡沫沫沥青技术术也引起广广泛关注。和和全国一样样，该地区区绝大部分分省道、国国道和高速速公路都采采用半刚性性路面，由由于该地区区早晚温差差大，半刚刚性基层温温缩造成的的反裂缝问问题尤为突突出，为此此，该省邯邯郸市早在在1998年就铺筑筑了泡沫沥沥青再生试试验路，开开展了柔性性或半柔性性路面的研研究与实践践。2004年7月月，在无锡锡新区锡宅宅路铺筑了了600米泡沫沥青青就地冷再再生试验路路。维修前前，原路段段为5cm沥青层层和25cm泥结碎碎石层，路路面出现了了各种不同同程度的病病害，包括常见见的各种纵纵横向裂缝缝、龟裂、沉沉陷、松散散、磨光等等。其中以以大面积龟龟裂、沉陷陷为典型病病害，代表表弯沉值达达到了256（0.011mm）。最最后确定进进行15cm的泡沫沫沥青冷再再生，并在在再生料中中添加部分分新骨料和和少量水泥泥。采取半半幅施工，半半幅开放交交通，再生生结束立即即全幅开放放交通。施施工结束一一周对再生生路段（未未罩面）进进行弯沉测测试，代表表弯沉值为为150（0.01mm）；一一个月后，代代表弯沉值值为90（0.011mm），同同时再生层层表面未发发现明显剥剥落和变形形，道路通通行能力良良好。在浙江，泡沫沥沥青冷再生生技术得到到了大量应用。2006年，在杭杭州市区与与安吉县的的04省道路面面专项整治治工程、浙浙江01省道平湖段段大修工程程和318国道路面面整治工程程中，大量量采用了该该项技术。其中，浙江S01原路面为1996年建成，结构为25cm二灰碎石+4cm沥青灌入式+2cm沥青混凝土，2000年又在原路面加铺6～9cm沥青混凝土，采用了泡沫沥青就地冷再生技术进行维修，再生深度为整个沥青层（12～15cm)和部分基层（5cm），形成一个均匀的泡沫沥青冷再生基层。但是，与发达国国家相比我我国的沥青青路面冷再再生，无论论是冷再生生的材料性性能研究、配合合比设计还还是施工工艺都处于起步步阶段，尚尚未形成完完整的设计计方法、施施工工艺和和质量控制制标准。这这使得这项技术术目前还没没有在实际际工程中得得到大量应应用。随着着我国高等等级沥青路路面维修养养护量的不不断增加，对对沥青路面面旧料再生生技术有必必要进行深深入系统的的研究。1.3课题题研究的意意义1）对旧沥青路面冷冷再生，大大大减少了了沥青、砂砂石等筑路路材料的用用量，因而而降低了工工程造价，具具有直接的的经济效益益；资源的可可持续发展展，很大程程度上解决决了公路改建建和养护过过程中的废废弃料问题题，符合社社会可持续续发展的要要求，具有有间接的社社会效益和和环境效益益。2）本课题通过对冷冷再生的适用条件件、配合比比设计和施施工工艺等等内容的研研究，为旧沥青路面面现场冷再生生技术及相相关规范的的制定提供供一定的技技术支持。3）现场冷再生技技术成本低低、工期短短、环境污污染少，路路面的几何何线形及高高程能得到到很好地保保持，更适适用于低等等级道路改改建，特别别在县乡道道路改造中中有更大的的推广价值值。1.4研究内容和技术术路线1.4.1研究内容容A．路面现场冷再生生现状调研研通过网上搜索国国外应用情情况和实地地考察国内内工程应用用现状，深深入了解现现场冷再生生机械的使使用性能和和相关技术术参数，了了解现场冷冷再生路面面的使用状状况、道路路交通量、路路面结构组组合、使用用年限和气气候特点等等。B．路面现场冷再生生方案的确确定借鉴路面养护规规范对路面面状况的评评价方法，采采用路面状状况指数（PCI）对老路路面损坏状状况进行评评价；采用用FWD技术测试试路面，用用所得数据据反算路面面材料的力力学参数；；从而对老老路的可利利用程度进进行综合分分析，确定定现场冷再再生的适用用性：①面层再生生或全深再再生②柔性再生生或半刚性性再生。C．路面现场冷再生生混合料的的配合比设设计方法与与技术标准准研究为了使现场冷再再生技术得得以推广和和发展，拟拟采用我国国目前常用用的混合料料设计方法法进行配合合比设计的的研究。经经过室内试试验、数据据分析与总总结，初步步形成再生生混合料设设计标准。D．路面现场冷再生生的施工工工艺与质量量控制研究究总结路面现场冷冷再生的施施工工艺。再再生后，对对新摊铺层层的质量验验收包括对对压实度、芯芯样的抗压压强度和路路面弯沉等等指标的检检验，结合合国内外的的经验和实实践，给出出现场冷再再生路面的的质量验收收标准和设设计控制指指标。E．路面现场冷再生生的试验路路跟踪观测测对现场冷再生试试验路的跟跟踪观测主主要是长期期测试路面面弯沉，反反算路面结结构模量，观观察路面使使用状况，通通过分析变变化情况，为为形成现场场冷再生技技术规范提提供依据。F．路面现场冷再生生的技术经经济分析对比现场冷再生生路面与普普通路面在在成本、技技术等方面面的优劣势势，作出客客观的评价价。1.4.2技术路线线现场冷再生路面性能检测现场冷再生路面技术经济分析提交科研成果资料汇总分析质量验收要求现场冷再生路面施工工艺与质量控制研究形成路面现场冷再生施工指南现场冷再生沥青混合料的性能试验现场冷再生半刚性混合料的性能试验现场冷再生混合料的性能试验旧混合料性能评价冷再生混合料配合比设计路面现场冷再生现状调研、适用条件研究现场冷再生混合料的配合比设计方法与标准研究再生施工技术要求混合料最佳含水量及通风养生现场冷再生混合料技术要求破碎混合料级配要求原材料要求现场冷再生路面性能检测现场冷再生路面技术经济分析提交科研成果资料汇总分析质量验收要求现场冷再生路面施工工艺与质量控制研究形成路面现场冷再生施工指南现场冷再生沥青混合料的性能试验现场冷再生半刚性混合料的性能试验现场冷再生混合料的性能试验旧混合料性能评价冷再生混合料配合比设计路面现场冷再生现状调研、适用条件研究现场冷再生混合料的配合比设计方法与标准研究再生施工技术要求混合料最佳含水量及通风养生现场冷再生混合料技术要求破碎混合料级配要求原材料要求第二章路面面现场冷再再生方案的确定旧路面破损状况况决定了再再生深度以以及选择何何种稳定剂剂。若旧路路基层结构构强度较好好，面层破破损较为严严重，可仅仅对面层进进行再生，稳稳定剂选择择沥青为宜宜；若旧路路基层破损损严重，应应进行全深深度再生，稳稳定剂视结结构要求、旧旧路材料以以及经济条条件等因素素而选择。旧路面调查主要要包括路面面损坏状况况调查、路路面结构强强度、路面面平整度、路路面抗滑能能力四个方方面的内容容。本课题题通过对旧旧路面的调查，主主要是获得得其结构层厚度度和破损状状况，以确确定再生方方案，而对对路面平整整度和抗滑滑能力的调调查不作为为重点。因因此，采用用了路面破破损调查和和FWD弯沉沉测试两种种方法。试验路安排在江江阴双月线线，二级路路，全长约约6500米，宽约12米，双向两两车道，交交通量约50000~100000辆/天，其中中重载车辆辆较多。该该路段使用用达十余年年，期间修修补无数。路况整体较差，出现了横缝、龟裂、沉陷、坑槽等损坏。通过对该路段破损调查，掌握了路面结构形式和各结构层状况，采用FWD测得路面弯沉值，并且对测试数据进行反算，得到各结构层的弹性模量。在综合所得信息的基础上，确定现场冷再生试验路方案。2.1路面面破损调查查对双月线全线进进行了路面面破损调查查，路况整整体较差，有有较多横缝缝、网裂、坑坑槽、修补补等损坏，取取芯较为困困难。课题题组选取了了有代表性性的两处路路面进行钻钻芯取样。取芯处1：桩号号K0＋070，此处有1.5××5m龟裂。取取出的芯样样沥青面层层厚约7ccm，孔隙隙较大；基基层分为两两层，上层层二灰碎石石，厚约220cm，集集料粒径约约5cm，取取样时完全全松散，无无法取出，下下层为石灰灰稳定砂砾砾，也未能能取出完整整芯样。初初步分析此此处发生龟龟裂是由于于重载车辆辆的重复作作用下，路路面发生变变形，导致致沥青底部部水平拉应应力增加，从从而引起疲疲劳开裂。水水通过裂缝缝渗透到路路面内部，引引起各结构构层强度和和刚度降低低，形成更更大的变形形和结构层层松散。疲疲劳开裂发发展到晚期期，便形成成龟裂。取取样处如图图2-1所示：取芯处2：桩号号K4＋850，此处路路面无损坏坏，路况较较好。取芯芯后芯样较较为完整；；沥青面层层结构密实实，厚约99cm；基基层也分为为两层，上上层二灰碎碎石，厚约约14cmm，下层为为石灰稳定定砂砾。芯芯样如图22-2所示：图2-1取芯芯处1图2-2取芯处2通过对旧路面的的破损调查查，初步掌掌握了其结结构情况；；同时发现现不同路段段各结构层层破损程度度差异较大大，如取芯芯处1附近路面结结构松散，沥沥青面层和和二灰碎石石基层破坏坏都很严重重；而取芯芯处2附近，路路面裂缝较少，无严严重破损情情况，结构构强度较高高。该路段段路面结构构组成情况况，见表2-1。表2-1旧路路路面结构构组成情况况路面结构层路面材料名称面层8cm厚沥青混混凝土基层17cm厚二灰灰碎石石灰稳定砂砾土基土2.2FWWD弯沉测试试2.2.1FWD弯沉测试试仪我国现行规范《公公路路基路路面现场测测试规程》（JTJ059-95）中规定的道路结构承载能力评价的方法有：贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉仪试验方法（T0951-95）、自动弯沉仪测定路面弯沉试验方法（T0952-95）和落锤式弯沉仪测定路面弯沉试验方法（T0953-95）。贝克曼梁（BB）测定路面弯沉在我国较为普遍，但存在着一些问题：贝克曼梁弯沉测试时荷载作用时间要比正常行车荷载作用时间长，基本上是静态弯沉，所测的弯沉和实际行车状况下的弯沉有差异，难以对结构承载力作出准确地评价；受测试车和人为因素影响较大，测试精度较低，且速度很慢，工作量大。落锤式弯沉仪((FalllingWeigghtDDefleectorrmeteer简称FWD))产生于上上世纪70年代初，是是一种脉冲冲动力弯沉沉仪，它模模拟汽车荷荷载对路面面施加瞬时时冲击作用用，得到路路面瞬时变变形情况。其其测量结果果比较精确确，能够方方便的得到到路表弯沉沉盆。与传传统的贝克克曼梁测量量弯沉相比比，具有使使用方便、快快速、安全全、节省人人力、模拟拟实际情况况施加动态态荷载，适适于长距离离、连续测测定的特点点。本课题采用FWWD进行弯沉沉测试，一一方面可以以获得比较较精确的弯弯沉数据；；另一方面面获得路表表弯沉盆，进进行模量反反算，从而而进一步了解解各结构层层状况。图2-3FWWD弯沉测试试仪2.2.2测试结果果旧路弯沉测试结结果见图22-4、表2-2、表2-3。为便于于分析，进进行FWD测试时，将将路段分为为有代表性性的几段，测测试间距根根据该段的的路面状况况和破损调调查确定。具具体分段情情况和测试试间距如表表2-2、表2-3所示。表2-2右车道道代表弯沉沉（单位：：0.011mm）编号里程平均弯沉标准差变异系数%代表弯沉备注1K0+000～～K1+20035.214.741.759.3约50m每点2K1+200～K1++60038.815.339.564.0约50m每点3K2+120～K2++30025.912.748.946.8约20m每点表2-3左车道道代表弯沉沉（单位：：0.011mm）编号里程平均弯沉标准差变异系数%代表弯沉备注1K0+000～K1++20032.510.933.650.5约100m每点2K1+200～K1++60045.914.231.069.3约50m每点3K2+120～K2++30017.57.844.430.3约50m每点注：以月城往戚戚墅堰方向向为右车道道，戚墅堰堰往月城方方向为左车车道。从弯沉测试结果果来看，桩桩号递增方方向第1、2段（K0++000～K1+600）代代表弯沉值值均较高，路路况也较差差；第3段（K2+120～K2+300）明显显好于其它它段落；桩桩号递减方方向路况普普遍好于桩桩号递增方方向，四个个段落差异异不大，表表明两个方方向的交通通量有差异异。从弯沉沉测试结果果来看，整整个路段的的弯沉变异异系数均较较大，表明明路面结构构强度的均均匀性较差差。2.3模量量反算由于WR2500型型路面再生生机最大再再生深度约约30厘米，而双双月线沥青青面层和二二灰稳定碎碎石基层的的总厚度约约25cmm，接近再再生最大深深度，根据据测试结果果拟对此两两层进行再再生。由于于钻芯时未未能完全将将下基层取取出，因此此考虑将下下基层石灰灰稳定砂砾砾层与土基基作为一层层进行模量量反算。反反算时路面面结构按三三层进行计计算：8ccm沥青面面层＋177cm二灰灰碎石基层层＋综合土土基。采用程序EBMM反算FWD测试所得得的动态弯沉盆盆，结果见见图2-5、图2-6。2.4试验验路再生方案试验路方案主要要依据路面面弯沉和破破损调查结结果，并结合模模量反算结结果进行综综合分析。若若旧路基层层结构强度度较好，面面层破损较较为严重，可可仅对面层层进行再生生，稳定剂剂选择沥青青为宜；若若旧路基层层破损严重重，应进行行全深度再再生，稳定定剂视结构构要求、旧旧路材料以以及经济条条件等因素素而选择。同时，选择方案时以路面破损较严重的车道为依据。结合本试验路情况，综合制定再生方案。从破损调查结果果、FWD弯沉测试试及其反算算结果来看看，K0+0000～K1+6000代表弯弯沉值较高高，对应基基层动模量值也也偏低；K2+120～K2+300路段基层层状况略好于于前一路段段。各路段段结构状况况具体见表表2-4、表2-5。表2-4右车车道路面状状况路段代表弯沉/0..01mmm面层动模量代表表值/MPPa基层动模量代表表值/MPPaK0+000～～K1+200059.36587.81297.5K1+200～K1+60064.06091.3709.7K2+120～K2++30046.83777.75020.3表2-5左车车道路面状状况路段代表弯沉/0..01mmm面层动模量代表表值/MPPa基层动模量代表表值/MPPaK0+000～～K1+200050.57353.11865.9K1+200～K1+60069.36605.6558.1K2+120～K2++30030.34871.36161.8结合试验路现场场观测与破破损调查情情况来看，当当弯沉代表值小于0.400mm、面层动模量代表值值大于4000MPPa、基层动模代表值量大于2000MPaa时，路表表无明显破破损，取芯芯较为完整整，弯沉值值也较低。因因此，面层层动模量代代表值可取取4000MMPa、基层动模量代表值值可取2000MPaa作为分界界值，选择择再生方案案。拟定三段段试验路：：A、K0＋000～K1＋＋200，该路段左车道代表表弯沉为0.5055>0.400mm，右车道弯沉沉值则更高；右车车道沥青面面层动模量代表表值为65877.8>4000MPa，二灰碎碎石基层动动模量代表表值为12977.5<2000MPPa，左车道沥青青面层动模量代表表值为73533.1>4000MPa，二灰碎碎石基层动动模量代表表值为18655.9<2000MPPa。基层强度度均较差，拟拟采用全深深度再生，再生深度为23cm，加适量水泥，再生成半刚性基层，然后加铺4cm沥青层罩面，长1200米。B、K1＋200～K1＋600，该路段右车道代表弯沉为为0.6400>0.400mm，左车道弯沉沉值则更高高；右车道道沥青面层层动模量代表表值为60911.3>4000MPa，二灰碎碎石基层动动模量代表表值为709..7<2000MPPa，左车道沥青青面层动模量代表表值为66055.6>4000MPa，二灰碎碎石动基层模量量代表值为为558..1<2000MPPa。基层强度度较差，拟拟采用全深深度再生，再生深度为23cm，加泡沫沥青，再生成柔性基层，然后加铺4cm沥青层罩面，长400米。C、K2＋120～K2＋300，该路段段右车道代表表弯沉大于0.40mm，左车车道代表弯弯沉略低；；右车道沥沥青面层动动模量代表表值为37777.7<4000MPa，二灰碎石石基层动模量代表表值为50200.3>2000MPPa；左车车道沥青面面层动模量代表表值为48711.3>44000MPa，二灰碎石石基层动模量代表表值为61161.88>2000MPPa。面层层强度略低，裂缝较较多；而基基层强度较较高，仅对对沥青面层层进行现场场冷再生后后作下面层层，然后加加铺4cmm沥青层罩罩面，基层层不做处理理，长180米。2.5小结结确定再生方案时时，首先应应对旧路充充分调查，初步掌握握其路面结构构、材料组组成等信息息；然后对获获取的信息息综合分析析。具体步步骤推荐如如下：1.收集旧路路新建、改改建资料；；2.旧路现场场调查，包包括以下几几个方面：：①旧路破破损状况调调查，建议议用路面状状况指数（PCI）进行评评价；②旧路结结构组合实实际调查，采采用的方法法是钻芯取样；；③旧路结结构强度调调查，即弯弯沉测试。有有条件的可可以采用FWD进行弯沉沉测试，并并进行模量量反算。3.综合分析析旧路损坏坏状况及其其损坏的原原因，评价价各结构层层状况，以弯沉值值作为主要要评价指标标，以动模量及其其它参数作作参考，确确定再生深深度，拟定定再生方案案。旧路基层的不同同类型，对对再生方案案的选择有有一定的影影响。若为为稳定土类类基层，建建议采用水水泥冷再生生；若为稳稳定粒料类类基层，水水泥或沥青青均可作为为稳定剂使使用。第三章路面面现场冷再再生混合料料设计方法法研究根据试验路方案案，水泥全全深度现场场冷再生和和泡沫沥青青全深度现现场冷再生生路段铣刨刨深度为223cm，泡沫沫沥青面层层现场冷再再生路段铣铣刨深度为为8cm，针针对三段试试验路分别别铣刨取样样。取样时时采用WRR25000再生机现现场取样，从从而给试验验室混合料料配合比设计计提供准确确、可靠的试试验样品。取取样槽的长长度不少于于2m，深深度为再生生施工要求求的深度。取取样时，从从取样槽中中部取样，并并且注意均均匀取料，防防止离析。在在取样结束束后，可以利用用取样槽，对路面结构构层再次观观测和量测测各路面结构构层的厚度度，验证前前期旧路调调查结果。下面对水泥全深深度冷再生生配合比设设计方法、泡沫沥青青全深度冷冷再生配合合比设计方法法和泡沫沥沥青混合料料配合比设设计方法分分别进行研研究分析，同时对沥青青发泡也做做了试验研研究。3.1水泥全全深度冷再生混合合料配合比比设计3.1.1原材料分分析本方案铣刨深度度为23cm，沥青面层层厚约8ccm，RAP（RecyycleddAspphalttPavvemennt)料以二灰灰碎石为主主。采用直直接筛分原原样的试验验方法，对对RAP料的颗粒粒组成状况况进行分析析。从筛分分结果（见见表3-1）看，发现现级配偏粗粗，尤其00.0755mm通过过率只有0.6%，这是由由于铣刨料料中含有少少量沥青，沥沥青的粘附附作用使细细集料被大大块团粒裹裹覆。表3-1原材材料筛分结结果筛孔5337.531.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075铣刨料96.485.177.771.159.155.249.739.821.912.58.45.33.31.80.6新集料1001001001001001001009553.19.02.01.20.90.80.3水泥全深度冷再再生可使用用硅酸盐水水泥、普通通硅酸盐水水泥、矿渣渣硅酸盐水水泥及火山山灰质硅酸酸盐水泥。硅硅酸盐水泥泥及普通硅硅酸盐水泥泥早期强度度高，抗干干缩性好，但但耐腐蚀性性较差；矿渣硅酸酸盐水泥、火火山灰质硅硅酸盐水泥泥早期强度度低，但后后期强度增增长快，耐耐腐蚀性好好。建议选选用早期强强度高的普普通硅酸盐盐水泥，以以缩短养护护周期；若若能保证养养生条件，也也可以采用矿渣渣硅酸盐水水泥。水泥泥标号本课课题选用425#，使用之前前要复测水水泥强度、初初凝时间、终终凝时间和和安定性[[11]。表3-2水泥泥的主要技技术指标初凝时间(min)终凝时间(min)抗折强度(MPPa)抗压强度(MPPa)3天28天3天28天1702754.857.6526.452.7值得注意的是，对于水泥全深度冷再生所用水泥的初凝时间不能过短。这是因为在再生、初压后，还要进行整平，距碾压成型还有一定时间间隔。同时，为保证机械利用率，要求有足够的作业长度，也要求水泥初凝时间不能过低。凡饮用水均可使使用，若遇遇可疑水源源，应作相相关鉴定。3.1.2级级配设计由于目前国内冷冷再生技术术尚不成熟熟，没有现现成规范可可供依据。本课题参考《公路路面基层施工技术规范》中水泥全深度级配范围，采用了加10％石屑和不加石屑两种级配，作对比试验研究。级配设计结果见图3-1、表3-3。同时根据试验结果，给出了水泥全深度冷再生的级配范围，可供参考。表3-3水泥全深度度冷再生混混合料级配配设计结果果筛孔5337.531.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075级配上限10010092766548227.0级配下限86645333201040合成级配96.886.679.974.063.259.654.745.325.012.27.84.93.11.70.53.1.3最大干密密度及最佳佳含水量的的确定根据级配设计结结果，按照照《公路工工程无机结结合料稳定定材料试验验规程》分分别配2.5%、3.5%和4.5%的水泥剂剂量进行击击实试验，然后采用烘干法测定试件最佳含水量，并计算最大干密度，结果见表3-4。表3-4水泥泥全深度冷冷再生标准准击实试验验结果级配类型水泥剂量/%最佳含水量/%%最大干密度/gg/cm33级配1（加10%石屑）2.57.12.0203.57.72.0404.57.82.040级配2（原铣刨料）2.57.22.0103.57.62.0104.57.72.030从试验结果可以以看出，随随着水泥剂剂量的增加加，水泥全全深度再生生混合料的的最佳含水水量和最大大干密度都都呈上升趋趋势。3.1.4试试件制备为了减小误差，将具有代表性的RAP料烘干，待其温度降至室温（25±2℃），按照级配设计结果配料。然后按最佳含水量加水，拌和均匀后放在密闭容器内浸润备用。浸润时间建议2小时为宜。在浸润过的试料中，加入预定数量的水泥并拌和均匀。混合料应在1h内按下述方法制成试件，超过1h的混合料应该作废。由于本课题RAAP料最大粒粒径大于53mmm，同时时也为了减减少不均匀匀取料所引引起的误差差，试件大大小取1550mm××150mmm。分别配2.5%、3.5%和4.5%的水泥剂剂量制备试试件，每组组9个，试验验结果的偏偏差系数应应不大于20%。用反力框架和液液压千斤顶顶制备试件件。制备一一个预定干干密度的试试件所需混混合料m=ρdV（1+w）式中：V——试试模的体积积（cm3）；ww——再生混合合料的含水水量（%）；ρdd——试件的干干密度（gg/cm33）。将试模的下压柱柱放入试模模的下部，但但外露2ccm左右。将将称量的规规定数量的的混合料分分2～3次灌入试试模中，每每次灌入后后用夯棒轻轻轻均匀插插实。然后后将整个试试模放到反反力框架内内的千斤顶顶上，加压压直到上下下压柱都压压入试模为为止。维持持压力1min。解除压压力后，取取下试模，拿拿去上压柱柱，并放到到脱模器上上将试件顶顶出。称量量试件，并并用游标卡卡尺量试件件的高度。3.1.5养生参考《公路工程无机机结合料稳稳定材料试试验规程》无侧限抗压强度试验养生方法，水泥全深度冷再生试件按照下述方法进行养生：试件从试模内脱脱出并称量量后，应立立即用塑料料薄膜包复复，放到密密封湿气箱箱和恒温室室内进行保保温保湿养养生。养生生7d，整个养养生期的温温度应保持持25±2℃。在养生期期最后一天天，试件不不浸水；养生期结结束后直接接做无侧限限抗压强度度试验和弹弹性模量试试验。在试验之前前，应再次次称试件的的质量。养养生期间，试试件质量的的损失应不不超过100g，超过过者作废。3.1.6混合料力学学试验抗压强度、回弹弹模量以及及劈裂强度度是反映路面面基层混合合料力学性性质的重要要指标，是是路面结构构设计中进进行力学验验算或厚度度计算的重重要参数。虽然再生混合料使用的是废料，但是由于废旧沥青的存在，使得其劈裂强度不比普通水泥稳定碎石混合料差[12]。因此，对水泥全深度再生混合料进行级配设计时，可着重评价其抗压强度和回弹模量。在室温条件下，做无侧限抗压强度和抗压回弹模量试验，级配1试验结果见图3-2、图3-3；级配2试验结果见图3-4、图3-5。3.1.7试验结果果分析我国《公路沥青青路面设计计规范》（JTJ0014-997），对水泥稳稳定类材料料7d抗压强度度的要求是是：2～3MPa；设计指标标见表3--5。参照照规范，推推荐水泥全全深度冷再再生混合料料设计指标为：无无侧限抗压压强度代表表值不小于于2MPa，弹性模模量平均值值不小于1200MPPa。表3-5普通通水泥稳定定类材料的的设计指标标材料名称7d抗压强度/MPPa抗压模量/MPPa劈裂强度/MPPa水泥稳定碎石2～31300～177000.4～0.66综合试验结果，两组级配无侧限抗压强度和弹性模量都差异不大。为改善再生料的合成级配，采用加10%石屑，得到水泥剂量3.5%为最佳剂量。国内对水泥稳定定旧沥青混混合料研究究较为成熟熟，东南大大学李强等等指出：沥沥青的存在在使得再生生混合料内内部的毛细细孔隙减少少，经过水水泥稳定处处治后，其其内部孔隙隙会进一步步减少，此种再生生材料具有有良好的防防水性和抗抗冻性；90d劈裂强度度基本满足足规范要求求[13]]；其抗压压回弹模量量、劈裂强强度与抗压压强度都具具有良好的的相关关系系。从本课题试验结结果与国内内外研究成成果看，水水泥稳定废废旧沥青混混合料的力力学指标基基本能够满满足设计标标准的要求求,可以用用于修筑一一般公路的的基层或底底基层。3.1.8配合比设计计流程综合上述水泥全全深度冷再再生混合料料配合比设设计步骤，可可用框图表表示如下：：再生混合料级配设计再生混合料级配设计确定水泥用量再生混合料室内试验原材料分析RAP料分析新添加材料分析图3-6水泥泥全深度冷冷再生混合合料配合比比设计流程程3.2沥青发发泡特性研研究泡沫沥青并不是是一种新的的沥青粘结结料，当高高温沥青遇遇到冷水，就就会产生微微细的泡沫沫，从而体体积膨胀。普通沥青路面施工过程中，沥青发泡应尽量避免，为此人们采取了一定的措施。但是，1956年，Dr.LadisH.Csanyi教授在爱荷华州立大学工程试验站发现了用泡沫沥青处治稳定土的可能性，沥青发泡后很大程度上减小了沥青的粘度，同时却提高了与冷的潮湿的骨料结合后的粘附性。1968年，美孚石油公司（澳大利亚）改进了最初的工艺，用冷水代替蒸气，并在较低的压力系统下把冷水注入到热的沥青中，从而使这项技术变的实际而适用。现在，泡沫沥青可用于各种材料稳定处理，从新的碎石骨料，到旧有路面回收再利用的材料或高塑性指数的材料均可。泡沫沥青技术没没有被人们们重视起来来，其主要原原因有以下下几个方面面：①最初没有有合适的设设备有效而而经济地支支持该项技技术；②该项技术术最初时属属于私有专专利，限制制了其发展；③人们对资资源及环境境保护的不不够重视，也不不利用该项项技术的发发展。而现在，随着着人们对环环境保护的的日益重视视，以及新新的设备及及工艺，使得泡沫沫沥青这项项技术得以以广泛的应应用在公路路改建与养养护中，在欧美等等国家越来来越普遍地地使用。3.2.1沥青发泡泡原理沥青发泡的基本本过程如图图3-7所示。整个过过程沥青的的化学性质质没有发生生改变，只只是物理性性质的暂时时改变。当当冷水滴((环境温度)与高温沥沥青(140℃以上)接触时，将将发生以下下反应：热热沥青与小小水滴表面面发生热量量(能量)交换，将将水滴加热热至1000℃，产生蒸汽汽，导致体体积膨胀；；同时沥青青冷却。蒸蒸汽泡在一一定压力下下压入沥青青的连续相相；随着融融有大量蒸蒸汽泡的沥沥青从喷嘴嘴喷出，蒸蒸汽膨胀，从从而使略微微变凉的沥沥青形成薄薄膜状，并并依靠薄膜膜的表面张张力将气泡泡完全裹覆覆。此时，在蒸蒸汽膨胀过过程中，沥沥青膜产生生的表面张张力将抵抗抗蒸汽压力力直到达到到一种平衡衡状态，一一般能够维维持数秒的的时间；发发泡过程中中产生的大大量气泡以以一种亚稳稳态的形式式存在，泡泡沫容易破破灭。随着着沥青膜在常温下下冷却和气泡中蒸蒸汽的冷凝，沥青青膜表面张张力与蒸汽汽压力的平平衡状态被被打破，最最终导致气气泡破灭[[14]。图3-7沥青青发泡原理理图3-8泡沫沫沥青混合合料外观图3-9泡沫沫沥青混合合料马歇尔尔试件泡沫状态的沥青青能够与搅拌拌状态下的的冷湿集料料很好的裹裹覆。由于于细集料的的比表面积积大，使得得泡沫沥青青更多的粘粘结在细集集料表面；；压实时，粘有泡沫沥青的集料相互粘结，形成强度。3.2.2沥青发泡特特性的评价价指标目前，对于沥青青的发泡效效果，主要用膨膨胀率（发泡体积积倍数）和半衰期期两个指标加加以评价。膨胀率是指沥青青在发泡状状态下测量量的最大体体积与未发发泡状态下下的体积之之比。由于在喷喷射过程中中先期喷出出的泡沫沥沥青体积已已经开始衰衰减，因此所测测量的最大大发泡体积积要小于实实际的最大大值。为了使泡泡沫沥青与与翻腾的集集料充分接接触，形成良好好的裹覆作作用，膨胀率要要大。膨胀率越越大，拌制的泡泡沫沥青混混合料质量量越好。半衰期是指泡沫沫沥青从最最大体积缩缩小至该体体积一半所所用的时间间。该指标实实际上描述述了沥青泡泡沫的稳定定性。半衰期长长，说明泡沫沫不容易衰衰减，可以与集集料有较长长时间的接接触与拌合合，从而提高高泡沫沥青青混合料的的质量。影响沥青发泡特特性的因素素主要有以以下几个方方面：①沥青的温度。一一般情况下下，低于1120℃时，沥青很难难发泡，但这并不不表明温度度越高，发泡效果果就越好；；②发泡时的用水量量。一般情况况下，用水量越越大，膨胀率越越大，但半衰期期则越短；；③沥青的喷射压力力。主要包括括水压和气气压的影响响，压力较低低会使沥青青与水混合合不够均匀匀，对膨胀率率和半衰期期都不利；；④沥青老化程度。沥沥青反复加加热而导致致老化后，发泡效果果不好；⑤沥青或水中消泡泡剂（例如硅化化合物）的存在，会影响发发泡效果；；⑥沥青中加入表面面活性物质质（发泡剂），可以明明显改善沥沥青的发泡泡特性。实际操作时主要要是通过改改变发泡温温度和用水水量，来研研究膨胀率率与半衰期期的变化关关系，以期期找到最佳佳的发泡效效果，并在在这种状态态下拌制泡泡沫沥青混混合料。而通常情情况下膨胀胀率与半衰衰期两者不不可能都达达到最优，如如图3-10所示。一般认为为最好的发发泡性能是是出现在膨膨胀率和稳稳定性都较较好之时。目前对于于发泡性能能尚无明确确的数值标标准，无论取高高膨胀率还还是较长的的半衰期，均不如两两者都适当当时的效果果好。图3-10一定温度度下的沥青青发泡特性性曲线3.2.3沥青发泡泡设备德国Wirtgenn公司生产产的WLB110沥青发泡实验机，是专门用用于泡沫沥沥青试验研研究和配合合比设计的的设备。它它装备了曾曾用在WRR25000道路再生生机上的沥沥青喷射系系统，只是是按比例缩缩小了。因因此，能够够逼真地模模拟现场施施工的情形形。图3-11WWLB100沥青发泡实验设备WLB10沥青青发泡设备备的操作步步骤：①向水罐注水；②②向气罐充充气；③开启加热热系统；④开启沥青青泵；⑤标定沥青青流量；⑥设置发泡泡时水的流流量；⑦泡沫沥青青生产，制制作混合料料；⑧清空沥青青罐；⑨沥青循环环管道的清清洁。操作过程中，有有以下几个个方面需要要注意：①在向水罐注水、向向气罐充气气后，开启启加热系统统。若使用用热沥青，在在倒入WLB110的容器之之前，应预预先加热至至160℃；若使用用冷沥青，应应逐级缓慢慢加热，以以防止对沥沥青过渡加加热。加热热时要保证证温度低于于其沥青的的闪点。②在加热泵指示灯灯熄灭后并并且沥青处处于充分液液化状态时时，开启沥沥青泵。若若系统循环环不畅，必必须停止超超作，检查查设备，清清除堵塞物物。③标定沥青流量。沥沥青泵在出出厂时被设设置为111RRPM，因而沥沥青的流量量约为1000g/s。具体的的流量值取取决于沥青青的粘度，即即沥青的类类型和温度度有关。因因此，必须须定期标定定沥青的流流量，尤其其在改变了了沥青等级级的情况下下。④由于在喷射过程程中先期喷喷出的泡沫沫沥青体积积已经开始始衰减，因因此所测量量的最大发发泡体积要要小于实际际的最大值值，半衰期期也比实际际值小些。本本课题采取取发泡机喷喷射沥青结结束作为测测试膨胀率率和半衰期期的起点，虽虽然试验结结果比实际际值小，但但是对试验验的最终方方案（发泡泡温度和用用水量）影影响不大。⑤制备泡沫沥青混混合料时，搅搅拌要充分分。当WLB110的搅拌器器不能将集集料与泡沫沫沥青充分分搅拌时，会会发生沥青青结团现象象，导致试试验失败。⑥沥青发泡试验结结束后，必必须对WLB110进行清洁洁，包括沥沥青罐的清清空、沥青青循环管道道的清洁。3.2.4发泡试验发泡试验前，对对试验所用用的沥青的的各项指标标进行了评评价，试验验结果如下下：表3-6沥青青各项指标标试验结果果沥青指标单位试验结果针入度（25ooC,1000g,5s）0.1mm71针入度指数PII/-1.19延度(15ooC，5cm/mmin)cm>150沥青发泡过程主主要是沥青青物理性质质的变化过过程，在一一定温度和和发泡用水水量下,每种沥青青都会有一一个最佳的的发泡状态态。因此对对于普通针针入度级沥沥青均可进进行发泡。沥青的各项指标符合规范要求，可以进行发泡。试验采用Wirrtgenn公司生产产的WLB110沥青发泡泡实验机，在在室温20℃左右对70号沥青进行行了发泡试试验，选择择150℃、160℃和170℃3种发泡温温度，每种种温度下发发泡用水量量分别取1.5%、2%、2.5%、3%和3.5%%(相对于沥沥青质量百百分数，下下同)，测试其其膨胀率与与半衰期。为为了确保数数据的可靠靠性，每种种发泡状态态均反复试试验3～6次，求其其平均值。所得结果以半衰期为x轴，膨胀率为y轴，按y=alnx+b(其中a和b为回归系数)，对相同温度下的试验结果进行回归，见表3-6。表3-6沥青青发泡试验验数据回归归分析温度/℃y=axb150y=537..58x-1.555160y=860..61x-1.882170y=364..65xx-1.4453.2.5试验结果果分析①较好的发泡效果果应该使膨膨胀率和半半衰期均较较高。按照照这一原则则，不同温温度下沥青青发泡效果果比选时，如如果某温度度下发泡特特性曲线位位于上方，并并且该范围围较广，就就可以认为为该温度下下的沥青发发泡效果较较好。然后后，在此曲曲线上找出出膨胀率和和半衰期都都较高的位位置。而当当试验结果果不太理想想，曲线相相互交叉时时，将沥青青的膨胀率率和半衰期期限定在大大于某一数数值的范围围内，再进进行比选。本次发泡试验结结果如图33-12所所示，1660℃曲线位于于最上方，在在该曲线上上选择膨胀胀率和半衰衰期都较高高的位置，可可得出中油油70号沥青的的最佳发泡泡条件如表表3-7所示。表3-7沥青青最佳发泡泡特性发泡温度/℃发泡用水量/%%膨胀率/倍半衰期/s1602.51510②试验结果表明，沥青发泡泡特性与发发泡温度((高于可发发泡温度))并无必然联联系，发泡泡温度越高高，发泡效果果不见得越好好。这进一一步说明了了沥青发泡泡是一个复复杂的过程程。温度高高，虽然有有利于沥青青产生泡沫沫，但将使使沥青表观观粘度降低低，从而使使得沥青薄薄膜的弹性性降低，这这对膨胀率率和半衰期期都不利。沥青在高于可发泡温度（一般120℃左右）、低于闪点（通常在240℃~330℃之间）范围内，应该存在着使沥青发泡效果达到最佳的温度，一般在150～170℃之间。③对于同一种沥青青，在同一温温度下，膨胀率随随发泡用水水量的增加加而增大，半衰期则则随用水量量的增加而而减小。从图3-112可以看出出，当用水量量从1.5%增加到2.5%时，半衰期递递减较快；；用水量进进一步增加加到3.55%时，大部分沥沥青半衰期期降低幅度度已明显减减小。由此可见见，泡沫沥青青所产生的的热力学系系统的稳定定性（半衰期越越长,系统稳定定性越好）随用水量量的增加而而变差，但当用水水量增加到到一定程度度时，系统稳定定性变化较较为平缓。另外，观察发泡泡用水量同同膨胀率的的变化关系系可看出，沥青膨胀胀率随用水水量的增加加而增大的的幅度较为为均匀，表明了在在一定温度度下发泡水水在沥青中中几乎可以以完全汽化化，其汽化程程度同用水水量成正比比。3.3泡沫沥沥青全深度度冷再生混合合料配合比比设计3.3.1原材料分分析与级配配设计泡沫沥青全深度度冷再生采采用的原材材料和级配配设计，与与水泥全深深度冷再生生情况相同同。同样采采用加10％石屑和不不加石屑两两种级配，作作对比试验验研究。原材料筛筛分结果见见表3-1，级配设设计结果见见图3-1、表3-2。另外，本课课题并未采采用再生剂剂，由于废旧沥沥青老化程程度在泡沫沫沥青混合合料设计过过程中不起起决定性作作用，因此此课题组对对旧沥青没没有做相关关试验来评评价其性能能。同时为提高泡沫沫沥青再生生料的早期期强度和增增强其抗水水损坏的能能力，一般般需要加入入1%～2%的水泥。由由于铣刨料料中含有一一定量的泥泥土成分，因因此试验中中加入1.5%水泥以确保保强度满足足设计要求求。所用水泥泥各项指标标见表3-2。3.3.2最大干密密度及最佳佳含水量的的确定根据级配设计结结果，按照照《公路工工程无机结结合料稳定定材料试验验规程》，加1.5%的水泥剂剂量进行击击实试验，然后采用烘干法测定试件最佳含水量，并计算最大干密度，结果见表3-8。表3-8泡沫沫沥青全深深度再生标标准击实试试验结果级配最佳含水量/%%最大干密度/gg/cm33级配1（加10%石屑）7.02.010级配2（原铣刨料）7.12.0063.3.3泡沫沥青青混合料的的制备、试试件成型参照《WLB110沥青发泡泡设备操作作说明》，泡沫沥青发泡温度为160℃，用水量为2.5%，室温（25±2℃）条件下制备泡沫沥青混合料。制作试件方法同同水泥全深深度冷再生生试件一样样，试件大大小取1550mm××150mmm，每组9个，用反反力框架和和液压千斤斤顶制备试试件。由于掺有少量水水泥，混合合料应在1h内制成成试件，超超过1h的混合料料应该作废废。3.3.4养生泡沫沥青全深度度冷再生试试件按照下下述方法进进行养生：：试件从试模内脱脱出后，应应立即用塑塑料薄膜包包裹，放到恒恒温室内进进行保温养养生。养生生7d，整个个养生期的的温度应保保持25±±2℃。3.3.5混合料力力学试验养生期结束后，直直接做无侧侧限抗压强强度试验和和弹性模量量试验。加加10%石屑级配配（级配1）试验结果果见图3--13、图3-14，不加加石屑级配配（级配2）试验结结果见图3-15、图3-16。3.3.6试验结果果分析由于泡沫沥青全全深度冷再再生层属于于半柔性结结构层，其其设计指标标可参考水水泥全深度度再生的。推荐泡沫沥青全深度冷再生配合比设计标准为：无侧限抗压强度代表值不小于2MPa，弹性模量平均值不小于1200MPa。综合试验结果，两组级配无侧限抗压强度差异不大，不加石屑级配弹性模量偏低，试验结果离散性也较大。再生方案采用加10%石屑级配，取泡沫沥青用量2.5%为最佳剂量。泡沫沥青稳定旧旧沥青混合合料中稳定定剂主要是是沥青，随随着龄期的的增长和车车辆压实的的作用，其其内部空隙隙会逐渐减减少；少量量的水泥起起到提高混混合料水稳稳定性和抗抗压强度的的作用。从本课题试验结结果与国内内外研究成成果看，泡泡沫沥青稳稳定废旧沥沥青混合料料的力学性性能与水泥泥稳定废旧旧沥青混合合料的接近近，其中弹弹性模量较较高；其力学指指标基本能能够满足设设计标准的的要求,可以用于于修筑一般般公路的基基层或底基基层。3.3.7配合比设计计流程综合上述水泥全全深度冷再再生混合料料配合比设设计步骤，可可用框图表表示如下：：再生混合料级配设计再生混合料级配设计原材料分析RAP料分析新添加材料分析确定泡沫沥青用量再生混合料室内试验沥青发泡试验图3-17泡泡沫沥青全全深度冷再再生混合料料配合比设设计流程3.4面层泡泡沫沥青冷冷再生混合合料配合比比设计3.