DB33 T 715-2008 公路泡沫沥青冷再生路面设计与施工技术规程.pdf
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1、ICS93.080 P 66 备案号:浙江省地方标准DBDBDBDB33333333DB33/T 7152008公路泡沫沥青冷再生路面设计与施工 技术规程Design 15%碎石12大修2007.5湖盐线乌镇支线厂拌5cm 改性沥青15cm 泡沫沥青2.4%泡沫沥青;1.5%水泥;80%铣刨料;15%石屑;15%碎石8大修2007.7嘉兴昌盛路厂拌5cm 沥青16cm 泡沫沥青2.4%泡沫沥青;1.5%水泥;73.5%铣刨料;25%石屑5大修2007.801 省道平湖段厂拌5cm 改性沥青15cm 泡沫沥青2.5%泡沫沥青;1.5%水泥;70%铣刨料;13.5%石屑;15%碎石20大修2007
2、.5京港澳高速公路河南段厂拌10cm改性沥青30cm泡沫沥青2.5%泡沫沥青;1.5%水泥;73.5%铣刨料;15%石屑;10%碎石3大修标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载DB33/T 7152008384.2.3 目前评价沥青发泡效果的主要技术指标为膨胀率和半衰期。 沥青的体积膨胀倍数越大, 施工 和易性越好,在最终成型的混合料中泡沫沥青的分散均匀性越高。半衰期越长,沥青泡沫衰减越慢,施 工中能提供的有效拌和时间越长,同样能带来较好的混合料性能。 因此, 需要选择膨胀率较大且半衰期较长的发泡条件来制作泡沫沥青。 国内外对泡沫沥青膨胀率和 半衰期的要求范围不尽
3、相同,见表I.4.2.3-1。 表 I.4.2.3-1 国内外提出的膨胀率和半衰期控制数值我省常用沥青发泡试验结果如表 I.4.2.3-2 所示。 表 I.4.2.3-2 不同沥青最佳发泡条件对比综合以上考虑,本条规定最低发泡条件为膨胀率为 10 倍,半衰期为 10 秒。 4.2.4 根据室内研究和实践证明,泡沫沥青的分散均匀性是影响泡沫沥青混合料性能的最关键因 素。若混合料中出现结团或沥青丝,说明泡沫沥青没有均匀分散。例如某省道厂拌冷再生施工过程中, 由于沥青喷嘴堵塞导致泡沫沥青冷再生混合料出现结团现象, 排除故障后生产的泡沫沥青冷再生混合料 劈裂强度比出现结团的混合料劈裂强度提高了约 30
4、%。此外,由于泡沫沥青的分散不均匀,还会导致 混合料的密度变小,空隙率变大和水稳性变差等问题。 4.2.5 室内试验证明:由于水泥的存在,延迟成型时间会对混合料强度造成一定影响,延迟 3 个小 时,其强度会降低至初始强度的 93%左右,模量为 88%,24 小时为 91%左右,模量为 86%,60 天后强 度为 82%左右,模量为 81%。马歇尔试件的高度会随泡沫沥青再生混合料成型时间的延迟而有所增加, 当水泥终凝完成之后, 混合料实际上无法达到规定的压实度。 因此对于掺加水泥的泡沫沥青混合料应当 尽快完成压实工作,以保证混合料力学等指标损失最小。 4.2.6 根据国内外的工程应用经验, 泡沫
5、沥青冷再生材料具有较高的早期强度。 同时参照国外有关 泡沫沥青冷再生技术规范, 如澳大利亚稳定工业协会认为沥青稳定类材料具有很长的强度增长期, 有时 会超过 1 年的时间。然而,对于泡沫沥青稳定材料,通常会在压实成型后就获得足够的强度,可以立即 开放交通。 结合省内外工程应用实践, 因此本条提出泡沫沥青冷再生层压实成型后, 可以立即开放交通 , 但应限制重载车辆的通行。 对于泡沫沥青冷再生混合料,采用室内不脱模养护室温 1 天脱模 25通风烘箱养护 60 天的养护 方法,可以发现通过第 1 天的不脱模养生和随后第 2 天脱模通风烘箱养生,可使得混合料中 60%的水 分蒸发,劈裂强度达到最大强度
6、的 60%左右。因此实际施工中,当泡沫沥青冷再生层碾压完毕后,应 当根据天气情况,通过适当的晾晒使得材料的含水量低于拌和时含水量的 40%以下,一般气温在 25 以上时需要 2 天,气温低时,还要适当延长,从而使得再生材料具有较高的初期强度。提出学者、机构及时间膨胀率半衰期(s)Ruckel et al(1983 年)与 Acott 与 Mybuigh(1983 年)81520CSIR(1998 年)1012AustStab(2003 年)10实测Ruckel et al(1983 年)81520IOWA(2006 年)1010同济大学(2006 年)1010沥青沥青温度 ()发泡用水量 (%
7、)膨胀率 (倍)半衰期 (s)韩国 AH-701504.02011镇海 AH-701603.0169壳牌 AH-701501.51112中海 AH-701501.51311中油 AH-901601.51611395 冷再生路面设计5.1 对原路面进行开挖,一是可以进一步了解路面结构的情况;二是通过承载板试验,确定路面不 同铣刨深度的回弹模量,以便进行结构设计;此外,测试坑挖出的材料,还可以用于材料的室内分析与 设计。 对于划分的每个路段, 必须选取至少一处进行开挖。 开挖可以选择在该路段具有代表性的行车道位 置。 (1)当拟采用就地冷再生时,对路面开挖宜采用就地再生设备进行,依据一定的深度分别
8、铣刨, 例如第一次铣刨整个沥青层; 第二次铣刨整个沥青层加35cm基层; 第三次铣刨整个沥青层加510cm 基层;第四次铣刨整个沥青层加 1015cm 基层。对于每种不同铣刨深度,均应进行标准承载板测试, 每个承载面测试 23 次,以平均值作为该承载面的回弹模量代表值。 如果前期调查没有条件使用就地再生设备时, 可以采用小型铣刨设备进行开挖, 小型铣刨设备不能 一次达到铣刨深度时,可以分层铣刨。 对各铣刨深度的材料分别提取代表性试样。 当使用小型铣刨机铣刨时, 取样时应当将分层铣刨的材 料按照厚度比例进行混和后,再进行室内有关材料试验。 (2)当采用厂拌冷再生时,可以选用铣刨设备,以不同的铣刨
9、深度依次进行铣刨,例如先铣刨整 个沥青层,然后铣刨至 35cm 基层,再铣刨至 510cm 基层,最后铣刨至 1015cm 基层。对于每个 铣刨深度,均应进行承载板测试,每个承载面测试 23 次,以平均值作为该承载面的回弹模量代表值。 如果前期调查没有条件使用大型铣刨设备时, 可以采用小型铣刨设备进行开挖, 小型铣刨设备不能 一次达到铣刨深度时,可以分层铣刨。 取样时应当将分别铣刨的材料按照厚度比例进行混和后,再进行室内有关材料试验。 5.2.1 当泡沫沥青冷再生层用于三、 四级公路的上面层时, 由于泡沫沥青冷再生混合料属于常温下 的沥青稳定材料, 粗集料之间的粘结力不足, 会导致表面在行车荷
10、载及水的作用下产生松散及集料剥落 现象,使路面产生早期损坏。因此,泡沫沥青冷再生材料在作为三、四级公路的上面层时,应作上封层 处理。 5.2.2 泡沫沥青冷再生路面实践中主要应用于公路路面大修及改扩建工程,本规程中的泡沫沥青冷 再生路面设计基本参照公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006)中的改建路面设计方法,并依据泡 沫沥青冷再生混合料有关参数确定相关的路面结构设计参数。 关于 Ab的取值,现行规范在“条文说明”中指出采用柔性结构层和半刚性基层组合而成混合式基 层的路面,是从柔性向半刚性过渡的结构,Ab的取值应介于 1.01.6,可以采用内插法确定。根据国内 有关研究成果, 泡沫沥青
11、冷再生材料更接近于柔性材料的性质, 其用于路面结构层时更趋于柔性基层的 结构特性。但毕竟泡沫沥青在国内的研究和应用时间较短,难以建立 Ab值与路面长期使用性能的准确 关系,依据目前现有成功实施的工程项目路面结构的弯沉检测结果,将 Ab值取为 1.6 可以满足使用要 求。 根据同济大学对泡沫沥青冷再生混合料的疲劳性能研究成果,选取式(5.2.2-1)的疲劳方程。320(5.2.2-1)N33. 2式中:为疲劳寿命,次;N 应力比。 考虑间歇时间、裂缝扩展时间、轮载横向分布、不利季节天数及现场受力等因素的基础上,对该疲 劳方程进行修正,得到的泡沫沥青冷再生混合料的疲劳方程为式(5.2.2-2)。4
12、03200(5.2.2-2)N2.33标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载DB33/T 715200840抗拉强度结构系数,其中,泡沫沥青冷再生混合料的劈裂强度,MPa;泡沫s s RK =sR沥青冷再生层容许拉应力。当时,即1sK=2.331403200sNK=0.430.0039sKN=考虑公路等级不同的影响,泡沫沥青的弯拉强度结构系数可以表示为式(5.2.2-3)。(5.2.2-3)0.430.0039se cKNA=式中: Ac公路等级系数,高速公路、一级公路为 1.0,二级公路为 1.1,三、四级公路为 1.2。 条文中推荐的泡沫沥青冷再生路面结构的几
13、种厚度形式, 主要是在国内外泡沫沥青冷再生路面成功 应用案例调研基础上总结得出, 其中高速公路路面结构参考了京港澳高速公路河南段、 连霍高速公路河 南段以及西宝高速公路、西阎高速公路、西禹高速公路及西潼高速公路应用项目;一级公路和二级公路 主要参考我省 320 国道、01 省道、04 省道、湖盐线乌镇支线、09 省道等应用项目。 根据有限元分析方法对泡沫沥青冷再生路面不同路面结构的力学特性对比分析, 当再生层下承层当 量回弹模量大于 150MPa 时,再生层、沥青面层内最大剪应力随原路面当量回弹模量(E0)增大而变化很 小。但若 E0减小至 100MPa 时,基层和面层内剪应力大大增加。由此说
14、明,再生层下承层强度过低, 泡沫沥青再生路面容易产生剪切破坏。 此外结构分析结果表明,基层厚度不宜低于 12cm,否则路表弯沉、路基顶面压应变、基层层底拉 应变、层底拉应力都将达到较大值,路用性能大大降低。6 冷再生施工6.1.3 泡沫沥青冷再生混合料是以泡沫沥青作为主要稳定剂, 在使用过程中通常会添加一些活性填 料,例如水泥、石灰等,这些无机结合料会改善再生混合料的性能,例如水稳定性等。但是根据国内外 研究表明,这些材料的使用量必须控制在一定范围。例如对于水泥用量,通常不能大于 2%。如果这些 添加材料的用量超过规定的用量, 由此可能会引起材料的一些性能发生较大改变, 例如材料的脆性和干 缩
15、性能等增大。 6.1.4 根据泡沫沥青再生混合料的强度形成机理以及试验研究结果表明,为了使泡沫沥青再生混合 料获得足够的早期强度,混合料中应含有充足的细料。因此,在国外的相关技术规范中,均要求泡沫沥 青再生混合料中含有较多的细料。如,Maccarrone(1994 年)建议采用泡沫沥青稳定的再生混合料中 0.075mm 筛的通过率至少为 8%。Ruckle等 (1983 年) 建议泡沫沥青混合料中 0.075mm 筛的通过率在5% 以上。1988年,Akeroyd 和 Hicks 提出了适合泡沫沥青稳定材料级配范围,见图 I.6.1.4 中的级配上限和 级配下限。在这个级配范围中,0.075m
16、m 的通过率上限高达 20%,远远高于热拌沥青混合料中对细料 上限的规定。 图 6.1.4 中的级配上下限也被包括维特根冷再生手册在内的专业著作多次引用。根据他们的使用经 验,如果混合料级配组成曲线如落在这个级配范围中,表明该混合料适合于用泡沫沥青进行稳定,并可 用于重交通道路;如果混合料级配落在级配上限的上方,说明该混合料中的细集料偏多,仅适用于轻交 通道路使用;如果混合料级配落在级配下限的下方,则说明该混合料中缺少细料,使得泡沫沥青稳定效 果变差,需要加入适量的细集料进行调整,以改善泡沫沥青的稳定效果。4101020304050607080901000.0750.150.30.61.182
17、.364.759.513.2161926.5筛 孔 尺 寸(m m )通 过 百 分 率(% )04省 道 厂 拌 级 配1 04省 道 厂 拌 级 配2 04省 道 就 地 平 湖01省 道 湖 州06年 级 配 湖 州07年 级 配 平 湖 上 限 平 湖 下 限 国 外 级 配 上 限 国 外 级 配 下 限图 I.6.1.4 泡沫沥青冷再生混合料的级配 泡沫沥青再生技术在我国的应用尚处于起步阶段,省外一些试验路工程中主要是套用图 I.6.1.4 中 的级配范围进行泡沫沥青混合料配合比设计。 然而, 在我省泡沫沥青冷再生混合料配合比设计的过程中 发现,大多数铣刨料中的细集料偏少,即使是加
18、入高达 30%的新细集料,仍然难以满足到图 I.6.1.4 中 对细集料用量的要求。在相关资料调研的过程中,也发现相似的问题。图 I.6.1.4 给出了所收集到的我 省几条试验路上泡沫沥青再生混合料的级配组成曲线,这些混合料的粗集料级配均落入级配范围之中。 而细集料,尤其是粒径小于 1.18mm 的细料级配则大多落在级配下限之外,即这些再生混合料是显著偏 粗的。另一方面,在相关试验研究中发现,虽然这些混合料的级配偏粗,不能满足图 I.6.1.4 的级配范 围要求,但是其性能和强度等指标却能够满足技术要求。 有鉴于此,在本次的规程编制时,考虑到我省项目应用的实际情况和效果,并参照图 I.6.1.
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