專利名稱:破損路面冷再生層結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及道路鋪筑工程,尤其是破損路面冷再生結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù):
半剛性基層浙青路面的改建及修復(fù),會產(chǎn)生大量的舊浙青路面材料,從保護環(huán)境 和節(jié)約資源方面考慮,這部分舊浙青路面材料應(yīng)該全部再生利用。根據(jù)對再生技術(shù)的分析, 乳化浙青冷再生比較適合這種工程情況。由于約50%路段的半剛性基層并沒有損壞,舊浙 青路面材料再生后可作為上基層使用。雖然國內(nèi)外許多地區(qū)都在試驗、研究分析舊浙青路 面材料的再生利用,但在工程實際應(yīng)用中仍存在若干關(guān)鍵技術(shù)問題需要深入研究。我國已 開放交通的高速公路半剛性基層浙青路面,其浙青面層厚度多為15 16cm,半剛性基層厚 20cm左右。長期以來人們普遍認為半剛性基層浙青路面的主要優(yōu)點是①板體性強、承載 力大、彎沉??;②節(jié)省投資,可以用較少的錢修更多的路。但是經(jīng)過多年的使用,這種路面 也暴露出了一些不容忽視的缺陷和不足①半剛性基層的收縮開裂以及由此引起的浙青面 層的反射裂縫;②半剛性基層的疲勞損壞,由于半剛基層浙青路面的設(shè)計思想是建立在基 層作為承重層的基礎(chǔ)上的,基層的疲勞損壞就等于整個路面結(jié)構(gòu)的破壞;③半剛性基層的 強度、模量過大問題。這些缺陷和不足以及交通流量大幅度提高和超載問題嚴重,導(dǎo)致了大 量的設(shè)計年限為15年的高速公路浙青路面在通車7 8年左右,充其量10年的時間里,就 出現(xiàn)了程度不同的網(wǎng)裂、坑槽、車轍等早期損壞而必須進行大修。這種路面在進行大修時, 浙青面層首先被銑刨掉,面層的銑刨就帶了兩個必須解決的問題一、浙青面層以下的路面 結(jié)構(gòu)承載能力的判斷問題,以決定這些路面結(jié)構(gòu)層的利用方式;二、回收的舊浙青路面材料 RAP(reclaimedasphaltpavement)的處置問題。目前路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,無論是新建還是改建, 都越來越體現(xiàn)為一個技術(shù)-經(jīng)濟問題,所以本發(fā)明將壽命周期費用分析引入浙青路面改建 結(jié)構(gòu)設(shè)計,給出了基于性能的含冷再生層的加鋪層厚度的確定方法。通過工程數(shù)學(xué)方法對冷再生路面結(jié)構(gòu)的有限元分析,綜合考慮冷再生上基層模量 對路基頂面最大壓應(yīng)變、冷再生上基層最大拉應(yīng)變和面層最大剪應(yīng)力的影響,冷再生上基 層模量的理想范圍是3000 4000MPa。結(jié)合冷再生浙青混合料的室內(nèi)試驗結(jié)果,只要冷 再生上基層的模量大于2200MPa,就可以滿足結(jié)構(gòu)和材料的性能要求。為此,本設(shè)計人根據(jù) 高速公路改建工程實踐,對原半剛性基層的可用性判斷、含冷再生層的改建結(jié)構(gòu)厚度確定 方法、冷再生上基層的結(jié)構(gòu)模量組合分析冷再生上基層模量與冷再生混合料抗壓回彈模量 的換算關(guān)系及冷再生混合料的材料組成設(shè)計進行了系統(tǒng)研究,進而提出本實用新型專利申 請。發(fā)明內(nèi)容基于上述現(xiàn)狀,本實用新型目的在于,提供一種破損路面冷再生結(jié)構(gòu),將需要翻修 或廢棄的浙青路面,經(jīng)過翻挖(銑刨))、回收、破碎、篩分,用新集料、新浙青材料適當配合, 重新拌制,形成具有要求路用性能的再生浙青混合料,用于鋪筑新路面結(jié)構(gòu)層,構(gòu)成新的路 面結(jié)構(gòu)。據(jù)此,使用效果與新浙青混合料相當或接近,浙青混合料的再生利用,能夠節(jié)省大
3量的浙青和砂石材料,降低筑路成本,同時,還有利于處治廢棄的浙青路面材料,節(jié)約能源, 保護環(huán)境,具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。根據(jù)上述目的,本實用新型一種破損路面冷再生結(jié)構(gòu),所述路面從上至下包括面 層和基層,并坐落在路基上,其特征在于,所述面層分為一上面層、一中面層以及一下面層; 基層又分為一由冷再生材料構(gòu)成的上基層、一基層以及一底基層。通過上述結(jié)構(gòu),使用效果與新浙青混合料相當或接近,浙青混合料的再生利用,能 夠節(jié)省大量的浙青和砂石材料,降低筑路成本,同時,還有利于處治廢棄的浙青路面材料, 節(jié)約能源,保護環(huán)境,具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
圖1是復(fù)合路面結(jié)構(gòu)的耦合模型示意圖;圖2是本實用新型路面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
根據(jù)本實用新型的破損路面冷再生結(jié)構(gòu),參見圖1復(fù)合路面結(jié)構(gòu)的耦合模型示意 圖,圖中左側(cè),原路面1為一復(fù)合結(jié)構(gòu),包括罩面層10,原浙青面層11,基層12,以及底基層 13。通過本實用新型,參見圖1右側(cè),其等效結(jié)構(gòu)2包括一等效浙青面層20,其相當于原路 面1復(fù)合結(jié)構(gòu)中的罩面層10和原浙青面層11 ;并相應(yīng)地也具有基層22和底基層23。圖1中,等效結(jié)構(gòu)2的基層22、底基層23厚度保持與原路面結(jié)構(gòu)一致;等效結(jié)構(gòu)2 中的面層厚度與罩面層、原面層及其接觸條件有關(guān),為方便起見,其表達式為Ii = Vfh0式中,h_等效浙青面層厚度;hr罩面層厚度或新加鋪層厚度;hQ-原路面面層厚度;f-原路面面層的有效厚度系數(shù)。其中,原路面面層的有效厚度系數(shù)f是根據(jù)所積累的路面使用性能資料,按照結(jié) 構(gòu)行為方程形式按照下式f = λ · PCItu · h0式中,PCI-路面損壞狀況指數(shù),PCIt為罩面前路況指數(shù),計算得到。通過研究認為,罩面前路況指數(shù)PCIt彎沉增加百分比和模量折減百分比和原路面 層厚度ho是影響有效厚度(系數(shù))的顯著性因素。PCI (路面損壞狀況指數(shù))的變化,作 為經(jīng)驗數(shù)值,可從公知的相關(guān)設(shè)計手冊中查得(例如,《浙青路面結(jié)構(gòu)行為理論》孫立軍等 著),與路齡、氣溫/濕度變化、交通流量、結(jié)構(gòu)層厚度等多種因素相關(guān),據(jù)此計算出的不同 路面結(jié)構(gòu)和路面損壞狀況,涉及彎沉增加量(%)和模量折減量(%)等損壞狀況。當然, 基層類型也是一個影響因素,由于將半剛性基層和碎礫石基層分開考慮,等于已經(jīng)計及了 它的影響,即其函數(shù)關(guān)系為f = F(pcit,ho,基層類型)。經(jīng)大量數(shù)據(jù)的分析建模,采用下列推薦公式作為有效厚度系數(shù)的模型[0024]f = λ · PCItu · hOv式中λ、μ、ν-回歸系數(shù)或指數(shù)(見表1)。PCIt-罩面前路況指數(shù);hO-原浙青路面面層厚(cm);表1 回歸系數(shù)或指數(shù)表
λμνR半剛性基層0.0000342. 3564-0·42070.9799碎礫石基層0.0000022. 8764-0·25280. 9898表中R為相關(guān)系數(shù),即方程與實測數(shù)據(jù)的吻合程度。利用所采集的路面(力學(xué)與 結(jié)構(gòu))性能數(shù)據(jù)確定了 f后,就可以使用新建浙青路面的路面結(jié)構(gòu)行為方程分析復(fù)合路面 結(jié)構(gòu)行為的變化規(guī)律。但若加鋪前原面層全部銑刨,則等效面層厚度即為新加鋪層厚度,上述公式中的 第二項就不存在了。參見圖2,為了清楚起見,圖中各層之間通過一并非實際存在的間隙來區(qū)分,且各 層厚度沒有嚴格按照實際的比例來繪制。根據(jù)本實用新型一種優(yōu)選實施例,針對某工程面 層損壞較嚴重的施工段落采用了冷再生上基層的結(jié)構(gòu)組合方案。冷再生路面3其包括面層 31,其進一步分為上面層311,中面層312和下面層313?;鶎?2由冷再生材料構(gòu)成的上基 層321和原始的基層322,以及底基層323構(gòu)成。根據(jù)本實施例,所述上面層311的厚度為 4cm,中面層312的厚度為6cm,下面層313的厚度為6cm ;上基層321的厚度為12cm,基層 322的厚度為22cm,以及,底基層323的厚度為33cm。作為上述技術(shù)方案的補充,若浙青層損壞較嚴重,可考慮將浙青層全部銑刨,采用 廠拌冷再生層做改建方案的上基層或下面層,在基層及底基層內(nèi)單獨或全部設(shè)置新加鋪的 浙青層,即新鋪基層和新鋪底基層。各新加鋪層厚度與冷再生層厚度的比例關(guān)系可參考下 式確定H1 = H- (0. 7 0. 8) Hc式中H1-新加鋪層厚度(cm),應(yīng)大于等于IOcm ;H-滿足改建設(shè)計要求的相應(yīng)浙青面層厚度(cm);Hc-冷再生層厚度(cm),可根據(jù)原浙青層厚度和舊料可利用程度等,在8 16cm 間選擇。表2顯示了針對各路面結(jié)構(gòu)層可參考選用的復(fù)合材料。特別地,冷再生上基層由 水泥乳化浙青和冷再生浙青的混合料構(gòu)成。表2 冷再生路段的各路面結(jié)構(gòu)層材料 總之,最大程度地利用原路面結(jié)構(gòu)和路面材料對高速公路浙青路面進行大修,既 可以實現(xiàn)路用材料和資源的可持續(xù)利用、降低維修成本,又可以在盡量減少廢棄材料的環(huán) 境污染和處理費用的前提下,全面恢復(fù)或提高原路面的路用性能,實現(xiàn)高速公路社會效益、 經(jīng)濟效益與環(huán)保效益的和諧統(tǒng)一。
權(quán)利要求一種破損路面冷再生結(jié)構(gòu),所述路面從上至下包括面層和基層,并坐落在路基上,其特征在于,所述面層分為一上面層、一中面層以及一下面層;基層又分為一由冷再生材料構(gòu)成的上基層、一基層以及一底基層。
專利摘要一種破損路面冷再生結(jié)構(gòu),所述路面從上至下包括面層和基層,并坐落在路基上,其特征在于,所述面層分為一上面層、一中面層以及一下面層;基層又分為一由冷再生材料構(gòu)成的上基層、一基層以及一底基層。所述冷再生材料為水泥乳化瀝青和冷再生瀝青的混合料。據(jù)此,最大程度地利用原路面結(jié)構(gòu)和路面材料對公路瀝青路面進行大修,既可以實現(xiàn)路用材料和資源的可持續(xù)利用、降低維修成本,又可以在盡量減少廢棄材料的環(huán)境污染和處理費用的前提下,全面恢復(fù)或提高原路面的路用性能,實現(xiàn)社會效益、經(jīng)濟效益與環(huán)保效益的和諧統(tǒng)一。
文檔編號E01C7/24GK201648909SQ20092017997
公開日2010年11月24日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者劉輝明, 孫斌, 江濤, 譚生光 申請人:江西贛粵高速公路股份有限公司