《路面原位循环再生利用关键技术研究》

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路面在自然环境、交通量等多种因素耦合下性能衰减,需定期养护,但四川省仍普遍采用挖除修复的传统工艺,存在投资大、工期长、交通干扰大、环境污染、资源浪费等诸多问题,须寻求交通发展良性循环的解决之策。

项目通过理论研究、模型试验及试验路验证,系统研究了既有水泥及沥青路面原位再生的成套技术,实现了在原位将旧路面材料转换为新路面结构层。在此基础上,历经三百公里实体工程推广应用及长期性能验证,形成了适合四川省既有路面原位再生结构、材料、工艺、质量控制的系列解决方案及指标体系,攻克了路面原位循环再生利用的技术瓶颈,取得了成套创新技术成果。

新决策:提出了再生工艺比选的控制指标,建立了再生决策流程。

新结构:首创了将易出现病害的半刚性沥青路面转换为耐久的长寿命路面,并同步实现性能恢复,获国家发明专利。对水泥路面,创新性采用离散元与有限差分耦合建立水泥路面碎石化层加铺沥青层的力学模型,建立了水泥路面原位碎石化结构设计指标体系。

新指标:基于沥青路面原位热再生三阶段试验,提出再生沥青抗老化指标,通过约束原位沥青混合料性能指标上下限,建立了其性能评价指标体系;通过室内外试验建立了泡沫沥青原位冷再生混合料设计体系;建立了基于落锤式弯沉测试法板角处截距、弯沉(位移)及接缝弯沉(位移)差三指标综合评价体系;提出了水泥路面原位碎石化指标控制体系。

新材料:研发了提高沥青冷再生混合料性能的冷再生剂,显著改善了沥青路面原位冷再生的长期耐久性,获国家发明专利。

新工艺:研发的水泥路面原位碎石化工艺获省级工法。编制了《沥青路面原位热再生设计施工技术指南》、《沥青路面原位冷再生设计施工技术指南》及《水泥混凝土路面原位再生设计施工技术指南》。

新设计施工技术验证:通过约10公里试验路和近300公里实体工程的长期跟踪监测,验证了上述路面原位再生理论模型、设计及施工技术的可靠性。

社会经济效益:该研究试验路及实体工程节省投资约15.41亿元,能源消耗节约4.8亿MJ,减少温室排放约7.3万吨,减少石料开采约1094万吨。成果推广应用省内整个公路网按5%计(5年周期),每个养护周期预计节约44.66亿元,能源消耗节约10.99亿MJ,减少温室排放约13.434万吨,减少石料开采约1673.57万吨。

研究成果获得国家发明专利2项,实用新型专利5项,4项工法,发表论文10篇,其中SCI收录1篇,EI收录2篇。

鉴定结论:“项目多项研究成果为国内外首创,总体达到国际先进水平,其中水泥路面碎石化沥青加铺层疲劳破坏机理研究成果达到国际领先水平”。

该项目研究最终形成了四川省路面原位循环再生利用的成套技术,具有原创性、系统性、实用性,已在成渝、自宜、成都三环等多条高速公路、国省干线和市政工程中推广应用,将彻底改变该省路面传统的养护模式,引导该省路面养护走上“资源节约型、环境友好型”可持续发展道路,具有十分显著的社会经济效益。

成果说明

该院在2004年就开始致力于研究水泥路面、沥青路面旧路维修养护改造最大限度利用原位再生的成套技术,先后参与西部交通建设科技项目:沥青路面再生利用关键技术研究(2004 318 000 02);主研四川交通科技项目:沥青路面现场热再生技术应用研究(2004 3-1-3)、冷再生在高速公路路面养护中的应用研究(2008.3-2-2)、碎石化技术在水泥混凝土路面改造中的应用研究(2007A18-5),同时于2011年在四川省交通运输厅立项路面原位循环再生利用关键技术研究(2011D-08),与高校、科研、施工等

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