重庆市地方公路乳化沥青场拌冷再生设计规程及施工指南(9115).doc
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1、重庆市交通委员会科技计划项目 交通编号: 合同号: 单位编号: 密 级: 分 类 号: 重庆市地方公路乳化沥青场拌冷再生 设计规程及施工指南 重庆市公路局 招商局重庆交通科研设计院有限公司 重庆博创公路养护技术工程研究有限公司 2011 年 09 月 1 目 录 1 总则 .5 2 术语、符号 .6 3 原沥青路面调查与评价 .8 4 材料 10 5 乳化沥青冷再生混合料配合比设计 15 6 施工 24 附录 A 拌和站建设(仅供参考)34 附录 B 回收沥青路面材料(RAP)取样与试验分析.37 附录 C 冷再生用乳化沥青配伍性试验分析41 2 插表清单 表 1-1 符号及代号 7 表 3-
2、1 原沥青路面病害勘察类型及指标 8 表 4-1 场拌冷再生用乳化沥青技术要求 .10 表 4-2 粗集料质量技术要求 .11 表 4-3 细集料质量技术要求 .12 表 4-4 矿粉技术要求 .13 表 4-5 场拌冷再生 RAP 检测项目与质量要求 .13 表 5-1 场拌冷再生用乳化沥青技术标准 .18 表 5-2 场拌冷再生用乳化沥青配伍性技术要求 .18 表 5-3 乳化沥青冷再生混合料工程设计级配范围 .19 表 5-4 最佳含水率试验方案 .20 表 5-5 乳化沥青冷再生混合料设计指标 .22 表 5-6 最佳乳化沥青用量试验方案 .22 表 5-7 乳化沥青冷再生混合料水稳定
3、性技术要求 .23 表 5-8 乳化沥青冷再生混合料动稳定度技术要求 .23 表 6-1 场拌冷再生 RAP 料分档要求 .26 表 6-2 场拌冷再生施工前材料的检查 .31 表 6-3 施工过程的质量控制检查项目、频度和要求 .31 表 6-4 外形尺寸检查项目、频度和要求 .32 表 6-5 沥青路面场拌冷再生质量检查验收的检查项目、频度和要求 .32 3 插图清单 图 5-1 乳化沥青配方设计程序 .17 图 5-2 冷再生混合料配合比设计程序 .17 图 6-1 专业机械铣铇 .26 图 6-2 RAP 破碎筛分26 图 6-3 010mm 细集料 27 图 6-4 2025mm 粗
4、集料27 图 6-5 RAP 堆放方式28 图 6-6 场拌冷再生专用拌和设备 .28 图 A-1 RAP 堆料方式35 图 A-2 乳化沥青场拌冷再生拌合站场地布置 .36 图 C-1 裹覆性良好 .42 图 C-2 裹覆性不好 .42 图 C-3 松散试验 .45 4 1 总则 1.1 为规范重庆市地方公路乳化沥青场拌冷再生技术应用,提高 乳化沥青场拌冷再生技术水平,保证重庆市地方公路再生工程质 量,制定本指南。 1.2 本指南适用于重庆市地方公路乳化沥青场拌冷再生技术工程。 1.3 重庆市地方公路乳化沥青场拌冷再生技术应用,除应符合本 指南的规定外,尚应符合国家、行业颁布的其他有关标准、
5、规范 的规定。 5 2 术语、符号 2.1 术语 2.1.1 回收沥青路面材料 reclaimede asphalt pavement(RAP) 采用铣刨、开挖等方式从沥青路面上获得的旧路面材料。 2.1.2 场拌冷再生 central plant cold recycling 将回收沥青路面材料(RAP)运至拌合厂(场、站) ,经破碎, 筛分,以一定的比例与新集料、沥青类再生结合料、活性填料(水泥、 石灰等) 、水进行常温拌和,常温铺筑形成路面结构层的沥青路面再 生技术。 2.1.3 再生混合料 recycled mixture 含有回收沥青路面材料(RAP)的混合料。 2.1.4 回收沥青
6、路面材料(RAP)级配 gradation of RAP 将烘干至恒温的回收沥青路面材料(RAP)进行筛分试验得的级 配。 2.1.5 回收沥青路面材料(RAP)矿料级配 gradation of aggregate in RAP 用抽提法或者燃烧法除去回收沥青路面材料(RAP)中的沥青材 料得到的矿料级配。 2.1.6 再生混合料级配 gradation of recycled mixture 场拌冷再生混合料级配是指回收沥青路面材料(RAP)级配与新 矿料的合成级配。 6 2.1.7 最佳含水率 optimum water content 冷再生混合料中水(包括乳化沥青中的水、外加水、矿料
7、和回收 沥青路面材料(RAP)中的水)占干固体(矿料、回收沥青路面材料 (RAP) 、水泥、石灰等)的质量百分比。 2.1.8 乳化沥青 emulsified asphalt 石油沥青与水在乳化剂、稳定剂等的作用下,经乳化加工制得的 均匀沥青产品。 2.1.9 回收沥青路面材料(RAP)掺配比 percentage of RAP in recycled mixture 回收沥青路面材料(RAP)占再生混合料矿料总质量的百分比。 2.2 符号 本规范各种符号、代号以及意义详见表 1-1。 表 1-1 符号及代号 编号符号及代号意义 2.2.1RAP回收沥青路面材料 2.2.2PCI路面状况指数
8、2.2.3IRI国际平整度指数 2.2.4SSI路面强度系数 2.2.5TSR冻融劈裂强度比 2.2.6OWC冷再生混合料的最佳含水率 2.2.7OEC最佳乳化沥青用量 2.2.8CBR加州承载比 7 3 原沥青路面调查与评价 3.1 一般规定 3.1.1 沥青路面再生工程实施前,应对原路面历史信息、原路面技术 状况、交通量、工程经济等方面的内容进行调查和综合分析,为再生 设计(再生方式的选择、再生混合料设计、再生工艺的确定等)提供 依据。 3.1.2 原路面调查的内容应完整,并进行系统分析和准确评价。 3.2 原路面历史信息调查与分析 3.2.1 收集原路面设计资料、竣工资料等,一般包括原路
9、面的结构、 材料和路况等方面的资料。 3.2.2 收集原路面通车营运期间的养护资料和路面检测资料,并结合 施工资料、竣工资料,分析病害成因。 3.3 原路面状况调查与评价 3.3.1 原路面状况调查的目的是分析路面病害的形式与严重性,原沥 青路面的破损类别及评价指标参照表 3-1。 表 3-1 原沥青路面病害勘察类型及指标 破损类别描述指标 纵、横向裂缝桩号、长度、宽度 龟裂桩号、面积 车辙桩号、长度、深度 波浪和拥包桩号、长度、宽度、高速、面积 沉陷桩号、长度、宽度、深度、面积 8 坑槽桩号、面积、深度 松散桩号、面积 泛油桩号、面积 3.3.2 对原路面材料进行取样,取样方法按照附录 B
10、进行。 3.3.3 通过对原路面状况的调查、原路面材料的取样和实验、路面病 害成因分析,为再生设计提供依据。通常来说,路面基层和路基出现 问题时,需对基层或路基处理后,再进行再生。 3.4 交通量调查 3.4.1 进行交通量调查,为再生路面结构设计和材料设计提供依据。 调查内容应包括:交通量大小、轴载情况等。 3.4.2 通过交通量调查,为再生工程的交通组织方案提供依据。如果 交通量太大,应考虑在施工过程中采取车辆分流措施;无法分流车辆 的,应有针对性地进行施工组织设计或综合比选其他路面养护维修方 法。 3.5 技术经济性分析 3.5.1 对可能采用的不同路面维修方法,应进行综合技术经济对比分
11、 析,分析各种方法使用年限内的综合成本,包括路面维修成本、养护 成本、路面残值等。 9 4 材料 4.1 一般规定 4.1.1 乳化沥青冷再生混合料使用的各种材料运至现场后应进行质量 检验,经评定合格后方可使用。 4.1.2 不同的回收沥青路面材料(RAP)应分开堆放,不得混杂,保 证材料均匀一致;不同料源、品种、规格的新集料不得混杂堆放。 4.1.3 回收沥青路面材料(RAP) 、新集料应堆放在预先经过硬化处理 且排水通畅的地面上,多雨地区宜采用防雨棚遮盖。 4.2 乳化沥青 4.2.1 冷再生用乳化沥青通常以 70 号或 90 号基质沥青或改性沥青为 基料。 4.2.2 乳化沥青应经混合料
12、设计过程确定。 RAP 化学活性差异较大,与不同乳化沥青的配伍性也有较大差别, 乳化沥青必须进行有针对性的选择和配方设计,乳化沥青供应商应派 技术人员到现场,从工程开始就对乳化沥青的性能进行监控。这样, 技术人员就能随时为工程提供服务,如果需要的话,还可对乳化沥青 配方进行现场调整。 场拌冷再生用乳化沥青材料性能应满足表 4-1 的质量要求。通常 情况下,场拌冷再生宜采用慢裂型乳化沥青。 表 4-1 场拌冷再生用乳化沥青技术要求 试验项目单位质量要求试验方法 10 破乳速度慢裂或中裂T 0658 粒子电荷阳离子(+)T 0653 筛上残留物(1.18mm 筛) 不大于%0.1T 0652 恩格
13、拉粘度计 E252-30T 0622粘度 25赛博特粘度 VS s7-100T 0623 残留分含量 不小于%62T 0651 溶解度 不小于%97.5T 0607 针入度(25)0.1mm50-300T 0604 蒸发残 留物 延度(15) 不小于cm40T 0605 与粗集料的粘附性,裹附面积 不小于2/3T 0654 与粗、细粒式集料拌和试验均匀T 0659 常温贮存稳 定性 1d 不大于 5d 不大于 %1 5 T 0655 4.3 集料 4.3.1 粗集料 乳化沥青冷再生混合料中所选用的粗集料是指粒径大于 2.36mm,小于 26.5mm 的碎石。粗集料质量应满足现行公路沥青 路面施
14、工技术规范 (JTG F40-2004)的要求,单一粗细集料质量不 能满足要求,但集料混合料性能满足要求时,也可以使用。 表 4-2 粗集料质量技术要求 指标单位技术要求试验方法 石料压碎值,不大于28T0316 洛杉机磨耗损失,不大于30T0317 表观相对密度,不小于 2.50T0304 坚固性,不大于12T0314 吸水率,不大于3T0304 针片状颗粒含量(混合料) ,不大于18T0312 11 其中粒径大于 9.5mm,不大于 其中粒径小于 9.5mm,不大于 15 20 水洗法0.075mm 颗粒含量,不大于1T0310 软石含量,不大于5T0320 粗集料与沥青的粘附性,不小于
15、4 级 T0616 T0663 4.3.2 细集料 细集料是指粒径小于 2.36mm,大于 0.075mm 的砂和石屑,这 种材料要求质地坚硬、清洁、无杂质、并具有适当的级配。细集料需 要做砂当量试验以检验其含杂质的情况,因为集料粘土颗粒含量过高 时,会使得纯沥青需要量增加,却不产生任何好处,所以集料中的粘 土颗粒含量不能过高。 表 4-3 细集料质量技术要求 指标单位技术要求试验方法 表观相对密度2.45T0328 水洗法0.075mm 颗粒含量12T0310 砂当量65T0334 4.4 水泥和矿粉 水泥作为再生结合料或者活性添加剂时,可以采用普通硅酸盐水 泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐
16、水泥。水泥的初凝时间应在 3h 以上,终凝时间宜在 6h 以上,不应使用快硬水泥、早强水泥。水泥 应疏松、干燥,无聚团、结块、受潮变质。水泥强度等级可为 32.5 或 42.5。 乳化沥青冷再生混合料宜采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉 作为填料。矿粉必须干燥、清洁。矿粉质量技术要求见表 4-4。矿粉 12 在运输、存储和使用过程中必须采取有效的防潮措施。 表 4-4 矿粉技术要求 指标单位技术要求试验方法 表观相对密度2.50T0352 含水量%1T0103 烘干法 外观无团粒结块 亲水系数1T0353 塑性指数4T0354 加热安定性实测记录T0355 粒度范围 0.6mm 0.15mm
17、0.075mm % % % 100 90100 75100 T0351 4.5 水 用水不得含有有害的可溶性盐类、能引起化学反应的物质和其它 污染物,一般采用可饮用水。 4.6 回收沥青路面材料(RAP) 场拌冷再生时,回收沥青路面材料(RAP)必须经过预处理后方 可使用。回收沥青路面材料(RAP)的预处理方法见本指南 6.3 节。 场拌冷再生时经过预处理的回收沥青路面材料(RAP)应按照表 4-5 的各项技术指标要求进行检测。 表 4-5 场拌冷再生 RAP 检测项目与质量要求 检测项目技术要求试验方法 含水率实测 RAP 级配实测 RAP 沥青含量实测 本指南附录 B 13 砂当量()65
18、 针入度实测 60粘度实测 软化点实测 RAP 中的沥青 15延度实测 抽提, 公路工程沥 青及沥青混合料试验 规程(JTJ052) RAP 中的粗集料针片状颗粒含量、压 碎值 实测 RAP 中的细集料棱角性实测 抽提, 公路工程集 料试验规程 (JTGF42) 14 5 乳化沥青冷再生混合料配合比设计 5.1 一般知识 5.1.1 乳化沥青冷再生混合料配合比设计原则 乳化沥青冷再生混合料设计是一项经验性很强的工作,设计者必 须具有丰富的设计经验。在冷再生混合料的设计过程中,需要遵守以 下三个原则。 (1) “一个工程,一套设计”的原则 每一个乳化沥青冷再生工程,都必须采用该工程实际使用的材料
19、, 根据工程所在地区气候条件、交通情况等进行冷再生混合料的设计。 决不能照搬他人、他地、他时的所谓设计。 (2) “材料一致,环境一致”的原则 乳化沥青冷再生混合料是一种相对敏感的体系,要求我们在混合 料设计时所采用的材料必须是工程实际使用的材料,试验环境应尽量 模拟施工现场的情况。 (3) “外加水量宜少不宜多”的原则 乳化沥青冷再生混合料在室内试验中获得满意的拌合状态时的外 加水量尽量取最低值,如果出现必须通过增加外加水量才能满足拌合 状态的要求时,建议重新进行乳化沥青的配方设计。 5.1.2 乳化沥青冷再生混合料强度影响因素 (1)养生条件。养生条件主要是指温度、湿度、风、日照等环 境因
20、素。在强度形成过程中,温度越高、湿度越小、风速越大、日照 15 越强,乳化沥青的破乳凝结速度越快,同时水份蒸发也越快,乳化沥 青冷再生混合料的强度形成越快。 (2)拌合总用水量。在满足裹覆均匀的条件下,用水量宜少不 宜多,水份过多,初期强度形成慢。 (3)沥青用量。确定最佳沥青用量,对早期强度和后期强度都 有重要的影响。 (4)水泥用量。水泥是影响乳化沥青冷再生混合料路用性能的 重要因素。水泥不但可以调节乳化沥青的破乳时间,而且具有一定的 活性,有助于乳化沥青冷再生混合料的早期强度和晚期强度的提高。 (5)乳化沥青。乳化沥青的性能及与矿料的配伍性是决定冷再 生工程成功与否的关键,乳化沥青必须针
21、对 RAP 料进行有针对性的 选择和配方设计。 (6)集料级配。采用骨架密实结构,可以提高早期强度和后 期强度。 5.1.3 乳化沥青冷再生混合料配合比设计程序 室内配合比试验的主要目的是研究乳化沥青冷再生混合料的技术 性质和使用性能,为施工确定一个合适的配合比。乳化沥青冷再生混 合料室内配合比设计一般分两个阶段,分别为乳化沥青配方设计阶段 和混合料配合比设计阶段,其中乳化沥青配方设计一般由有经验的乳 化沥青供应商完成。 乳化沥青冷再生混合料配合比设计程序如图 5-1 和图 5-2 所示: 16 RAP集料 水乳化沥青 拌合试验 工作可行性 裹覆试验 改 变 配 方 调 节 用 水 量 否 是
22、 否 是 粘附性试验 是 否 确定乳化沥青配方 承包商乳化沥青供应商 提供 否 使 用 抗 剥 落 剂 图 5-1 乳化沥青配方设计程序 级配设计 水乳化沥青 试件成型 试件养生 劈裂试验、劈裂强 度比试验 最佳沥青用量 性能试验验证 RAP1RAP2矿粉 混合集料 最佳含水量试验 孔隙率检验 生产配合比 水泥 增 加 否 是 是 否 图 5-2 冷再生混合料配合比设计程序 17 5.2 乳化沥青配方设计 乳化沥青的性能及与矿料的配伍性是决定冷再生混合料工程成功 与否的关键,乳化沥青必须针对 RAP 料进行有针对性的选择和配方 设计。乳化沥青应分别满足性能和配伍性两方面的技术要求。乳化沥 青样
23、品性能应满足表 5-1 的要求,乳化沥青样品与集料配伍性应满足 表 5-2 的要求 表 5-1 场拌冷再生用乳化沥青技术标准 试验项目单位质量要求试验方法 破乳速度慢裂或中裂T 0658 粒子电荷阳离子(+)T 0653 筛上残留物(1.18mm 筛) 不大于%0.1T 0652 恩格拉粘度计 E252-30T 0622粘度 25赛博特粘度 VS s7-100T 0623 残留分含量 不小于%62T 0651 溶解度 不小于%97.5T 0607 针入度(25)0.1mm50-300T 0604 蒸发残 留物 延度(15) 不小于cm40T 0605 与粗集料的粘附性,裹附面积 不小于2/3T
24、 0654 与粗、细粒式集料拌和试验均匀T 0659 常温贮存稳 定性 1d 不大于 5d 不大于 %1 5 T 0655 表 5-2 场拌冷再生用乳化沥青配伍性技术要求 试验试验要求试验方法 裹覆试验 90 附录 C 粘附性试验 90 附录 C 抗松散试验2%附录 C 当乳化沥青冷再生混合料摊铺后在封闭交通的条件下养生时,不做此要求。 18 5.3 乳化沥青冷再生混合料配合比设计 5.3.1 确定设计级配 乳化沥青冷再生混合料设计级配宜满足表 5-3 的要求。在级配范 围内,应综合考虑项目 RAP 总回收量、RAP 分档回收量、RAP 总需 求量、再生层结构及功能需要等因素,确定冷再生混合料
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