高速公路沥青路面高性能乳化沥青厂拌冷再生关键技术研究与应用

➢低能耗：常温拌和，与热拌沥青混合料相比，每吨沥青混合 料拌和中可节省燃油消耗6～6.5kg。
➢低排放：整个生产施工过程只有运输、摊铺、碾压机械存在 废气排放，海母（HiRM）混合料生产为零排放、零污染。
➢低造价：单位工程造价比普通热拌沥青混合料低约5~10%。
3、技术应用
➢高速公路海母（HiRM）再生路面典型结构
单位工程造价比大修结构相同层位的热拌AC25降低5%~10%。
——旧料掺量60%以上，与热拌料相比每吨混合料，减少 可节省石料费用48元以上。（石料80元/吨） ——拌合过程不需燃油，与热拌料相比每吨混合料，减少
降
低 燃油费用22元以上。（燃油3500元/吨）
40
元 ——特种乳化沥青与基质沥青相比，每吨混合料增加费用 20元。（特种乳化沥青5800元/吨，基质沥青5000元/吨） ——旧料筛分预处理，每吨混合料增加费用10元。
养护设计技术研究室
1.3 工程应用
施工效果评价 经过前期充分的准备工作，高性能沥青路面冷再生面层修筑后进行了
有关的测试工作，取得了良好的效果，并在施工过程对混合料质量控制 与试验检测。
养护设计技术研究室
1.3 工程应用
冷再生面层压实工艺
养护设计技术研究室
1.3 工程应用
成果及应用前景
1）加强对已有试验路段的观测，组织有关单位到试验路进行技术考察，增 强工程单位对高性能高性能沥青路面冷再生面层的了解和认识。 2）加强技术培训，使业主单位、施工单位与监理单位能尽快了解该技术的 优越性，掌握该项技术的应用方法，易于推广。 3）继续开展深入研究，不断完善该项技术，降低应用此项技术的工程造价。 4）向交通运输部科技司、公路局和有关省份交通运输主管部门汇报，争取 广泛支持。 5）结合具体工程提供技术咨询、培训服务，为工程项目提供技术保障。
显著的抗反射裂缝效果
与热拌AC-25相比，HiRM再生混合 料在10Hz下，平均振动次数最多，具有 显著的抗反射裂缝效果。
频率（Hz）
10 15 25
平均振动次数
AC-25
HiRM再生
400 120 42
555 150 50
海母（HiRM）再生技术优势
➢高掺量：海母（HiRM）再生混合料中的沥青面层旧料掺 量可达60~80% ，每铣刨10cm厚旧料可用回6~8cm 。 ➢高性能：海母（HiRM）再生混合料各项技术指标大幅提 高，达到热拌沥青混合料技术要求，具有突出的抗车辙性能、 良好的抑制反射裂缝能力和较高的承载能力。 ➢高价值：海母（HiRM）再生混合料用于铺筑沥青路面中、 下面层或水泥路面“白加黑”联结层，提高沥青面层旧料的 利用价值。
4cmSMA-13上面层 6~8cmAC-25中面层 8~10cmHiRM-25下面层
4cmSMA-13上面层 8cmHiRM-20中面层 8~10cmAC/LSPM-25下面层
RAP预处理
0~10mm （RAP）
10~25mm（RAP）
RAP材料预处理
海母（HiRM）特种乳化沥青加工
工程造价
工程应用
省市
路线
里程（公里）
日兰高速G15日照段、曲阜段和嘉祥段、
山东 日照、济宁、菏泽
45
S348菏泽段
临汾
速（2014试验段）
G108代县段、石阳线
延庆、大兴、密云、 古龙路、北靳路、东赵路、G101密云段、
北京
60
房山、昌平、顺义
长琉路、房窑路、南雁路、北韩路
G206徐州段——一级公路
2011.04
4cmSMA-13 7/9cmHiRM-25 旧基层、底基层与土基
G202吉林段——一级公路
2011.07
4cmSMA-13
表面仅有浮粒，整体强10度/12较cm好HiR。M-25
旧水泥板、底基层与土基
G108临汾段——一级公路
2012.07
4cmAC-13 8cmHiRM-25 旧基层、底基层与土基
与热拌工艺相比降低碳排放与能源消耗75%以上，与改性沥青热拌 沥青混合料相比可降低造价20%~30%。
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1.3 工程应用
日兰高速
日兰高速公路济宁段于2003年8月底建成通车，年限的增长沥青路面 逐渐老化病害严重，路面状况指数PCI仅为70左右，为了为了有效解 决沥青路面所出现的一系列病害，提高路面的服务质量，济宁市公路 管理局决定联合中公高科养护科技股份有限公司/交通运输部公路科 学研究院养管中心成立“课题组，选取日兰高速公路济宁市境内曲阜 段、泗水段和嘉祥段三个路段应用高性能沥青路面冷再生混合料技术， 以求有效解决车辙病害，显著抑制半刚性基层反射裂缝，减少该路段 沥青路面病害形成。
新料 40~20%
养护设计技术研究室
1、海母（HiRM）再生技术简介
依托交通运输部西部养护专项“西部地区高等级公路养护 技术研究（2007 318 223 02）”，研发该技术成果。提高沥 青路面旧料再生利用率及价值，解决路面车辙、反射裂缝等早 期病害，提升再生路面使用性能和耐久性，延长实际使用寿命。
良好的综合性能 海母（HiRM）再生混合料可满足我国 现行公路沥青路面施工技术规范中密级配沥 青混合料的技术要求，具有良好的综合路用 性能。
突出的高温抗车辙性能
海母（HiRM）再生混合料动稳定度DS ＞6000次/mm，与泡沫沥青冷再生、热拌 AC-25 、 改 性 AC-25 、 SMA 、 密 级 配 沥 青 混凝土相比，具有突出的高温抗车辙能力。
养护设计技术研究室
二、国内外现状评述
养护设计技术研究室
核心：材料、工艺
技术简介：路面旧料+新矿料+ HiRM双胶结料+水→HiRM再 生混合料（热拌工艺）→沥青中、下面层或水泥路面“白加黑” 联结层→提升路用性能
旧料 60~80%
水硬性胶结料 特种乳化沥青
HiRM
HiRM
再生胶 再生混合
水
结料
料
G202吉林段——二级公路
4cmSMA-13 12cmHiRM-25 旧基层、底基层与土基
2011.07
二、海母（HiRM）车辙防治技术
材料性能 技术应用
1、材料性能
车辙防治 技术
级配
骨架嵌挤型级配：SMA
材料
改性沥青如SBS、高弹 混合料添加剂如高模量抗车辙剂
路面结构
柔性基层如LSPM 抗车辙过渡层如HiRM再生联结层
养护设计技术研究室
1.1 研究背景
核心技术：材料、工艺
水硬性胶结料 特种乳化沥青
旧料 60~80%
HiRM
HiRM
再生胶 再生混合
水
结料
料
新料 40~20%
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1.2 研究成果
经过三年的时间过渡攻克了高性能厂拌冷再生技术标准及道路应用
1）提出了冷再生混合料的设计方法，实现半柔性再生面层混合料中的沥青面层旧料掺 配比例50%~80%，提出了设半柔性再生面层的路面推荐结构组合。 2）结合日兰高速公路济宁段沥青路面大修工程近三年的实体工程，优化创新厂拌冷再 生面层的施工工艺、设备要求、质量控制等检验标准 3）创新性成果：探析优化乳化沥青厂拌冷再生面层混合料配合比设计方法，提高道路 抗车辙水平，动稳定度达到9000次/mm以上，给出高性能半柔性再生面层抑制反射裂 缝的作用机理及疲劳寿命预估方法，可延长路面使用寿命50%以上。 4）编制了沥青路面高性能乳化沥青厂拌冷再生指导意见，提出冷再生在下面层施工的 关键工艺、质量控制方法与标准，申请并获得了“路面层结构及路面旧料循环利用方法” 国家发明专利。
本项目在深入分析国内外沥青路面再生技术现状、山东省乃至我国旧路 面材料循环利用的巨大需求，通过国内外文献研究和现状调查，依靠大量 的室内外实验验证和理论分析，研究开发了高速公路沥青路面高性能乳化 沥青厂拌冷再生成套技术。研发出沥青路面高性能厂拌冷再生用的特种乳 化沥青配制方案；研究提出了高性能乳化沥青厂拌冷再生面层混合料配合 比设计方法及其路用性能要求；根据半柔性路面再生混合料特点和应用需 要，提出了设高性能厂拌冷再生面层的路面结构设计方法及推荐组合，给 出了高性能厂拌冷再生面层抑制反射裂缝的作用机理及疲劳寿命预估方法； 结合日兰高速公路济宁段沥青路面大修工程试验段，研究提出了高性能厂 拌冷再生路面再生施工工艺、设备要求、质量控制及检评标准。申请并获 得了“路面层结构及路面旧料循环利用方法”国家发明专利，研究成果的 推广应用将显著改善我国沥青路面再生现状，提高旧路面材料循环利用的 科技水平，推进我国公路养护的现代化、规范化和科学化建设，促进公路 交通行业的科学技术进步。
高速公路沥青路面高性能乳化沥青厂拌冷再 生关键技术研究与应用
目录
contents
1 研究背景的意义和成果 2 国内外研究现状 3 再生混合料设计及路用性能研究 4 设再生面层的路面结构设计方法 5 再生面层施工技术及应用工程 6 再生技术的创新点及论述
一、研究背景的意义和成果
养护设计技术研究室
1.1 研究背景
西部地区高等级公路养护技术研究（成果获得2013年中国 公路学会特等奖，国家发明专利，部科技成果推广目录） 交通部专“题十一一：五沥”青公路路面养大护中修重养大护专设项计（技2术00研7究-2011） 专题二：沥青路面预防性养护技术研究 专题三：新型环保沥青路面养护技术及适应性研究
适用范围
海母（HiRM）高性能乳化沥青厂拌冷再生技术用 于高速公路、各级普通干线公路沥青路面中、下面层 或水泥混凝土路面“白加黑”联结层。
要求乳化效果好，1.18mm筛上剩余量<0.01%，乳化 沥青中沥青微粒不大于5μm，可保证冷再生混合料均匀性 和耐久性。
破乳速度与时间可控
要求破乳速度可控制在4-8h，完全满足拌合与施工 要求。
与骨料粘附性好 要 求与 粗 集 料 的 裹 覆 性 较 好 ， 裹 覆 面 积 >4/5 （再生规范要求＞2/3），可显著提高冷再生混合料 的水稳定性能。
养护设计技术研究室
1.2 经济和社会效益
可回收利用1亿吨
低能耗 低排放 低造价
养护设计技术研究室
1.2 经济和社会效益
高掺量、高性能、高价值
按照研究的配合比设计方法，旧料掺配比例50%~80%，大量消耗 堆积如山的铣刨料，节约沥青和石料资源消耗50%以上,实现高性能 沥青路面冷再生面层混合料路用性能达到现行规范沥青中、下面层混 合料技术要求，其中动稳定度达到6000次/mm以上，极大地提高了设 高性能沥青路面冷再生面层的路面结构抗车辙性能 低能耗、低排放、低造价
与水泥可良好拌和
要求与水泥具有非常优良的可拌合效果，与水 泥拌和试验的筛上残留物<<2%（再生规范未要求）。
高性能乳化剂
高性能改性剂
国家发明专利
专利1 (201010568414.6)
微膨胀乳化沥青及其制备方法
专利2 ( 201010568412.7)
路面层结构及路面旧料循环利用方法
再生混合料性能
沥青面层1~2层
海母（HiRM）高性能厂 拌冷再生面层（8~12cm）
旧沥青路面/旧水泥路面 （下承层）
列入部科技成果推广目录
2、冷再生材料性能
新集料
半刚性
水泥 4-5%
半柔性
回收沥青路 面材料 100%
柔性
乳化沥青 4%
材料核心——特种乳化沥青
冷再生用胶结料（特种乳化沥青）关键指标技术要求： 乳化能力强
日兰高速（G1511）日照段
原路面主要病害： 车辙、裂缝、坑槽等
4cmSMA-13 8cmAC-25 10cmHiRM-25 旧基层、底基层、土基
2010年7月实施
日兰高速（G1511）日照段
➢路面损坏状况指数PCI均大于95，属于“优”等级； ➢路面车辙深度指数RDI大于91，车辙深度小于5mm； ➢路面行驶质量指数RQI大于93 ，属于“优”等级；
海母（HiRM）高性能车辙防治技术特点： 突出的高温抗车辙能力
抗车辙沥青混合料60℃动稳定度DS＞6000次/mm， 优于SBS改性沥青混合料和SMA，特别适用于高温、重载 路段及多雨地区。
吉林
吉林、长春
G202吉林段、磐石段、长平高速长春段
75
G206徐州段、G205新沂段、S333盐城
江苏
徐州、盐城
20
段
年度 2010-2014 2012-2014 2012-2014 2011-2014 2011-2013
其它 温州、葫芦岛等
G104平阳段、G102葫芦岛段等
5
2010-2013
折算成双车道公路累计应用里程超过220km；拌制再生混合料超过40万吨，高效循 环使用RAP旧料超过25万吨，节省沥青资源超过6700吨，节省燃油超过2600吨， 节省的石料、沥青、燃油资源的直接费用超过5800万元。
养护设计技术研究室12经济和社会效益低能耗低排放低造价可回收利用1亿吨养护设计技术研究室12经济和社会效益高掺量高性能高价值按照研究的配合比设计方法旧料掺配比例5080大量消耗堆积如山的铣刨料节约沥青和石料资源消耗50以上实现高性能沥青路面冷再生面层混合料路用性能达到现行规范沥青中下面层混合料技术要求其中动稳定度达到6000次mm以上极大地提高了设高性能沥青路面冷再生面层的路面结构抗车辙性能低能耗低排放低造价与热拌工艺相比降低碳排放与能源消耗75以上与改性沥青热拌沥青混合料相比可降低造价2030