CN201648909U - 破损路面冷再生层结构 - Google Patents

Abstract

一种破损路面冷再生结构，所述路面从上至下包括面层和基层，并坐落在路基上，其特征在于，所述面层分为一上面层、一中面层以及一下面层；基层又分为一由冷再生材料构成的上基层、一基层以及一底基层。所述冷再生材料为水泥乳化沥青和冷再生沥青的混合料。据此，最大程度地利用原路面结构和路面材料对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，实现社会效益、经济效益与环保效益的和谐统一。

Description

破损路面冷再生层结构 

技术领域

本实用新型涉及道路铺筑工程，尤其是破损路面冷再生结构。 

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％路段的半刚性基层并没有损坏，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。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(reclaimedasphaltpavement)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。为此，本设计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，进而提出本实用新型专利申请。 

发明内容

基于上述现状，本实用新型目的在于，提供一种破损路面冷再生结构，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，构成新的路面结构。据此，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。 

根据上述目的，本实用新型一种破损路面冷再生结构，所述路面从上至下包括面层和基层，并坐落在路基上，其特征在于，所述面层分为一上面层、一中面层以及一下面层；基层又分为一由冷再生材料构成的上基层、一基层以及一底基层。 

通过上述结构，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。 

附图说明

图1是复合路面结构的耦合模型示意图； 

图2是本实用新型路面结构示意图。 

具体实施方式

根据本实用新型的破损路面冷再生结构，参见图1复合路面结构的耦合模型示意图，图中左侧，原路面1为一复合结构，包括罩面层10，原沥青面层11，基层12，以及底基层13。通过本实用新型，参见图1右侧，其等效结构2包括一等效沥青面层20，其相当于原路面1复合结构中的罩面层10和原沥青面层11；并相应地也具有基层22和底基层23。 

图1中，等效结构2的基层22、底基层23厚度保持与原路面结构一致；等效结构2中的面层厚度与罩面层、原面层及其接触条件有关，为方便起见，其表达式为： 

h＝h₁+fh₀

式中，h-等效沥青面层厚度； 

      h₁-罩面层厚度或新加铺层厚度； 

      h₀-原路面面层厚度； 

      f-原路面面层的有效厚度系数。 

其中，原路面面层的有效厚度系数f是根据所积累的路面使用性能资料，按照结构行为方程形式按照下式： 

f＝λ·PCI_t ^μ·h0 

式中，PCI-路面损坏状况指数，PCI_t为罩面前路况指数， 

计算得到。 

通过研究认为，罩面前路况指数PCI_t弯沉增加百分比和模量折减百分比和原路面层厚度h0是影响有效厚度(系数)的显著性因素。PCI(路面损坏状况指数)的变化，作为经验数值，可从公知的相关设计手册中查得(例如，《沥 青路面结构行为理论》孙立军等著)，与路龄、气温/湿度变化、交通流量、结构层厚度等多种因素相关，据此计算出的不同路面结构和路面损坏状况，涉及弯沉增加量(％)和模量折减量(％)等损坏状况。当然，基层类型也是一个影响因素，由于将半刚性基层和碎砾石基层分开考虑，等于已经计及了它的影响，即其函数关系为： 

f＝F_{(PCIt，h0，基层类型)}。 

经大量数据的分析建模，采用下列推荐公式作为有效厚度系数的模型： 

f＝λ·PCI_t ^μ·h0v 

式中： 

λ、μ、v-回归系数或指数(见表1)。 

PCIt-罩面前路况指数； 

h0-原沥青路面面层厚(cm)； 

表1    回归系数或指数表 

	λ	μ	v	R
					半刚性基层	0.000034	2.3564	-0.4207	0.9799
碎砾石基层	0.000002	2.8764	-0.2528	0.9898

表中R为相关系数，即方程与实测数据的吻合程度。利用所采集的路面(力学与结构)性能数据确定了f后，就可以使用新建沥青路面的路面结构行为方程分析复合路面结构行为的变化规律。 

但若加铺前原面层全部铣刨，则等效面层厚度即为新加铺层厚度，上述公式中的第二项就不存在了。 

参见图2，为了清楚起见，图中各层之间通过一并非实际存在的间隙来区分，且各层厚度没有严格按照实际的比例来绘制。根据本实用新型一种优选实施例，针对某工程面层损坏较严重的施工段落采用了冷再生上基层的结构组合方案。冷再生路面3其包括面层31，其进一步分为上面层311，中面层312和下面层313。基层32由冷再生材料构成的上基层321和原始的基层322，以及底基层323构成。根据本实施例，所述上面层311的厚度为4cm，中面层312的厚度为6cm，下面层313的厚度为6cm；上基层321的厚度为12cm，基层322的厚度为22cm，以及，底基层323的厚度为33cm。 

作为上述技术方案的补充，若沥青层损坏较严重，可考虑将沥青层全部铣刨，采用厂拌冷再生层做改建方案的上基层或下面层，在基层及底基层内单独或全部设置新加铺的沥青层，即新铺基层和新铺底基层。各新加铺层厚度与冷再生层厚度的比例关系可参考下式确定： 

H₁＝H-(0.7～0.8)Hc 

式中： 

H₁-新加铺层厚度(cm)，应大于等于10cm； 

H-满足改建设计要求的相应沥青面层厚度(cm)； 

Hc-冷再生层厚度(cm)，可根据原沥青层厚度和旧料可利用程度等，在8～16cm间选择。 

表2显示了针对各路面结构层可参考选用的复合材料。特别地，冷再生上基层由水泥乳化沥青和冷再生沥青的混合料构成。 

表2    冷再生路段的各路面结构层材料 

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。 

Claims (1)

1.一种破损路面冷再生结构，所述路面从上至下包括面层和基层，并坐落在路基上，其特征在于，所述面层分为一上面层、一中面层以及一下面层；基层又分为一由冷再生材料构成的上基层、一基层以及一底基层。