[发明专利]冷再生乳化沥青混合料及其用于路面改建的方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路工程，尤其是冷再生乳化沥青混合料及其用于路面改建的方法。

背景技术

半刚性基层沥青路面的改建及修复，会产生大量的旧沥青路面材料，从保护环境和节约资源方面考虑，这部分旧沥青路面材料应该全部再生利用。根据对再生技术的分析，乳化沥青冷再生比较适合这种工程情况。由于约50％路段的半刚性基层没有损坏，旧沥青路面材料再生后可作为上基层使用。虽然国内外许多地区都在试验、研究分析旧沥青路面材料的再生利用，但在工程实际应用中仍存在若干关键技术问题需要深入研究。为此，本发明人根据高速公路改建工程实践，对原半刚性基层的可用性判断、含冷再生层的改建结构厚度确定方法、冷再生上基层的结构模量组合分析冷再生上基层模量与冷再生混合料抗压回弹模量的换算关系及冷再生混合料的材料组成设计进行了系统研究，进而提出本发明专利申请。所谓“模量”，即产品在力学指标、结构上可作为综合考察指标的工业参数，针对不同产品，通常通过力学试验和经验来确定。

我国的沥青资源比较贫乏，特别是高质量的道路沥青数量更是少之又少，远远不能满足快速发展的高速公路建设的需要，致使10余年来，绝大部分高速公路的道路沥青不得不依赖于进口，而进口沥青的价格之高往往令人膛目结舌，为了节省投资、加快建设速度，在修筑高速公路时只好选用较薄的沥青路面，这也导致了我国高速公路沥青路面的沥青层普遍比国外的薄很多。与此同时，我国的交通运输业却发展很快，交通量和汽车荷载都日益增加，重载车辆的数量更是大幅度提高。在只能铺筑薄沥青层的情况下，为了适应交通运输的需求，建设、设计、施工各方面只有对基层的承载力做出更高的要求，强度较高的半刚性基层就成为了我国高速公路沥青路面最普遍使用的基层结构。据统计，目前半刚性基层沥青路面是我国高速公路的主要路面结构类型，约占总里程的75％多。该路面结构通常是由沥青面层和半刚性基层组成。我国已开放交通的高速公路半刚性基层沥青路面，其沥青面层厚度多为15～16cm，半刚性基层厚20cm左右。长期以来人们普遍认为半刚性基层沥青路面的主要优点是：①板体性强、承载力大、弯沉小；②节省投资，可以用较少的钱修更多的路。但是经过多年的使用，这种路面也暴露出了一些不容忽视的缺陷和不足：①半刚性基层的收缩开裂以及由此引起的沥青面层的反射裂缝；②半刚性基层的疲劳损坏，由于半刚基层沥青路面的设计思想是建立在基层作为承重层的基础上的，基层的疲劳损坏就等于整个路面结构的破坏；③半刚性基层的强度、模量过大问题。这些缺陷和不足以及交通流量大幅度提高和超载问题严重，导致了大量的设计年限为15年的高速公路沥青路面在通车7～8年左右，充其量10年的时间里，就出现了程度不同的网裂、坑槽、车辙等早期损坏而必须进行大修。这种路面在进行大修时，沥青面层首先被铣刨掉，面层的铣刨就带了两个必须解决的问题：一、沥青面层以下的路面结构承载能力的判断问题，以决定这些路面结构层的利用方式；二、回收的旧沥青路面材料RAP(reclaimed asphalt pavement)的处置问题。目前路面结构设计，无论是新建还是改建，都越来越体现为一个技术-经济问题，所以本发明将寿命周期费用分析引入沥青路面改建结构设计，给出了基于性能的含冷再生层的加铺层厚度的确定方法。

通过工程数学方法对冷再生路面结构的有限元分析，综合考虑冷再生上基层模量对路基顶面最大压应变、冷再生上基层最大拉应变和面层最大剪应力的影响，冷再生上基层模量的理想范围是3000～4000MPa。结合冷再生沥青混合料的室内试验结果，只要冷再生上基层的模量大于2200MPa，就可以满足结构和材料的性能要求。

沥青混合料再生利用，是将需要翻修或废弃的沥青路面，经过翻挖(铣刨))、回收、破碎、筛分，用新集料、新沥青材料适当配合，重新拌制，形成具有要求路用性能的再生沥青混合料，用于铺筑新路面结构层，其使用效果与新沥青混合料相当或接近，沥青混合料的再生利用，能够节省大量的沥青和砂石材料，降低筑路成本，同时，还有利于处治废弃的沥青路面材料，节约能源，保护环境，具有显著的经济效益和社会效益。

总之，最大程度地利用原路面结构和路面材料对高速公路沥青路面进行大修，既可以实现路用材料和资源的可持续利用、降低维修成本，又可以在尽量减少废弃材料的环境污染和处理费用的前提下，全面恢复或提高原路面的路用性能，实现高速公路社会效益、经济效益与环保效益的和谐统一。

发明内容

根据上述现状，本发明目的在于，提供一种冷再生乳化沥青混合料及其用于路面改建的方法。