文摘

使用再生沥青路面(RAP)代替原始碎石骨料的建设成为一个被广泛接受的实践应用,特别是路面基础课程。说唱的实验室研究认为是说唱的机械性能基地为了支持路面设计融合说唱。这些研究揭示了许多有趣的说唱含水量之间的关系,压实和刚度。论述了设计、承包商的经验整合与说唱基地地面合成改进计划在1.95公顷的重建沥青停车场。野外观察的基础课程建设与说唱探索一些实验室研究结果的影响。许多有趣的观测技术,建设,该项目产生的经济问题提出了挑战和说唱的使用。

1。介绍

使用再生沥青路面(RAP)代替原始碎石骨料的建设成为一个被广泛接受的实践应用,特别是路面基础课程,理由是它的包含在交通部规范,包括明尼苏达州交通部(Mn /点)(1]。说唱的使用在这个应用程序中很有吸引力的原因:首先,它减少了材料的生产成本通过消除采石、破碎、筛选操作。第二,重新铺面工程,它减少了处理和运输成本自说唱保留现场以便重用。第三,它减少了对自然资源和能源的消耗,反映在降低成本的第一个2分。

工程师设计人行道需要可靠的设计指导,将任何材料纳入设计路面部分。常见的柔性路面设计方法主要是校准实证研究,而他们的制定一般是根据测量的力学性能,特别是弹性模量和各种测量与弹性模量(Puppala [2],AASHTO [3])。因此,研究支持把说唱到路面设计主要集中在描述其力学性能。说唱的机械性能预计将在很大程度上模仿的碎石骨料由于其类似的作文残余沥青粘结剂和颗粒分级的例外。一些作家,包括阿迪和Abdelrahman [4),Mokwa和皮布尔斯5],Locander [6说唱)进行实验室研究,关注测试感兴趣的路面基地建设,包括普罗克特压实,加州承载比(CBR)和弹性模量。这些研究的目的是评估说唱作为基层材料的适用性和提供设计指导工程师设计路面部分包括说唱。

本文的贡献分享一些有趣的观察关于使用说唱构建柔性路面系统的基础课程。所涉及的项目提出的复垦和repavement现有不良软路基沥青路面。野外观察的行为和准备说唱不仅证实许多实验室观察,但也提供一些挥之不去的问题的答案的问题从实验室研究尤其是说唱提供类似的性能是否碎石骨料作为基础课程。此外,由于发现路基问题在项目网站,工程师还计划说唱基础集成到一个补救办法避免代价高昂的路基替换。因此本文还股票的主承包商的经验整合的地面合成改进计划说唱回收。许多有趣的观测技术,建设,该项目产生的经济问题提出了挑战和说唱的使用。

2。项目背景

这个项目是恢复一个19500米²(1.95公顷)沥青停车场在美国陆军预备役设施(所有者),s堡,明尼苏达州,美国人员的指导下从美国陆军工程兵团(USACE),堪萨斯城,和圣保罗地区。停车场使用公园的轻型和重型胶轮和跟踪车辆。现有的,30岁的停车场路面有几个低点不正常流失,导致水洼,水分损失,严重的鳄鱼开裂的壶孔和松散的聚合。的主承包商,包括作者,负责施工计划康复根据设计计划和规格准备USACE的咨询工程师。这个责任是扩大到包括设计和价值工程服务项目过程中遇到的情况。康复包括改善网站排水通过再分类,安装新的雨水收集结构,建设新的雨水排放控制特性。现有的不良沥青路面碾压和储存为重用说唱新路面基层。设计路面横截面如图1为“原始设计。”这部分被选中USACE的顾问工程师,因为它完全取代了现有路面部分:75 - 100 mm的沥青路面在175 - 200毫米的基聚合。现有路面部分是由土土样在停车场。

支持路面路基系统的适用性评估通过滚动试验证明,即一个加载胶轮水车驱动的路基,路基的质量控制技术人员观察偏转的迹象,泵和/或发情的作用下的轮胎(图2)。观察泵和发情的取消路基。领域所需的资格路基压实或更换以满足设计要求。在这种情况下,在实现一个可接受的路基压实是无效的,合同要求路基的削弱深度1米以下的路基高度和压实填进口替代。

铣削后现有的路面和删除现有的基础材料,为分包商证明现有的路基滚。质量控制技术员指出重大偏差、泵和发情期间路基的证据,表明路基可能不适合深度大于300 - 1000毫米。因此,路基被认为不适合放置路面的基础。永久的发情的程度,部分如图3指出,几乎所有的1.95公顷停车场路基需要改进。

进一步调查地下proof-roll测试失败后,主承包商的几个试点进行挖掘到停车场路基。这些测试坑了湿有机淤泥层的一致的表达整个停车场的足迹。图4礼物的照片显示一个典型的测试坑有机淤泥层。有机淤泥在厚度不同的网站从300年到600毫米。一层湿,粉沙立即低于有机淤泥似乎也导致路基的质量不佳,还可能负责观察泵proof-roll测试期间。典型的湿的底部淤泥的深度是1米以下地基之上。

实验室检测的地下土壤包括粒度分布和界限含水量。表1总结了实验室分类测试的结果。界限含水量测定脱水和烘干的样品来评估有机材料的潜在影响。这些测试证实,黑色的淤泥层分类作为一个有机土壤。实地测试包括上述证明滚动和动态圆锥贯入仪(DCP)测深(ASTM D6951 [7])。DCP试探了DCP指数从< 15毫米/打击90毫米/打击,表明解释CBR值从1到> 10。代表的CBR值评估路基在1和3之间。

坚持项目规范要求的路基开挖和替换的深度1米整个1.95公顷的网站,导致约19500³额外的破坏和进口填补。这种方法的主承包商认为不必要的浪费。此外,执行这个成本削减和替换改进是禁止的所有者。因此,主承包商进行了价值工程评价的替代选项来解决这个问题在成本显著降低,而新路面实现所需的性能。

3所示。地面改进方法

两个可行的替代技术确定:(1)土壤稳定/修改和(2)强化合成。对于土壤稳定/修改,承包商认为混合石灰的路基,粉煤灰或硅酸盐水泥。强化合成,高强度的主承包商考虑安装一层土工布和土工格栅加固结合土工布分离器。因为承包商的工程师认可的相对较高的成本削减和替换选择,选项需要一个有效的改善,他们采用了刚描述的“成本”设计方法(8),所选的选择是为了吸引业主的成本而技术评估满足保守的性能标准。因此,初步估计表明,土工格栅、土工布选项将提供最适合的成本和性能。

评估所需的路面部分使用三轴格栅层钢筋进行使用的方法论AASHTO [3)结合土工格栅制造商推荐的改进因素。表2总结了AASHTO [3)层系数假设的分析设计横截面。设计80 kn等效单轴加载(ESAL)交通又采取作为输入层计算系数表所示2,原设计沥青和基层厚度,地基弹性模量= 83 MPa。这个值地基弹性模量是隐含的验收规范。补救设计截面选择提供同等或更高性能相同数量的ESALs与原始设计假设一个实际地基弹性模量= 27 MPa (CBR3)。结果设计截面如图1为“补救设计。“土工布指定的分隔符是一个271 g / m²针刺非织造土工布。土工布的功能是防止入侵的路基淤泥覆盖基础课程,确保适当的联锁的基础聚合和土工格栅。原始设计和补救设计分析认为Mn /点类5石总基地。5类的意义总基地将在以下部分中讨论。

稳定/修改选项的成本估计调查显示,土壤改良成本与土工布和土工格栅的安装只能通过减少改进380毫米的深度,通过改变土壤添加剂循环流化床(CFB)灰重量5%的混合比。由于这些约束,主承包商决定放弃土壤稳定/修改选项有以下原因:(1)有限的时间可以进行必要的实验台测试候选人的材料:(2)如果测试确定混合比更大或更强的粘合剂是必需的,土壤稳定/修改选项将弱势群体方面的成本。

4所示。选择地面改进方法的实现

作为最初的设计的一部分,承包商安装的暗渠从最近安装的盆地。这些暗渠的高密度聚乙烯(HDPE)管穿孔嵌在一块石头aggregate-filled海沟土工布包裹在过滤器(图5)。挖掘战壕深入路基约700毫米。这些暗渠有限的有效面积不到10%的总停车场。然而,他们的位置重新分类的低点停车场路基可能会促进更大的有效排水总面积的比例。这些下水道成为显著的改善路基由于担忧的发现水被困在粉沙高于有机淤泥层。质量控制技术人员指出,可见流经4到5小时内安装排水停止安装。改善地基条件的传言后2个月的安装阴沟表明排水导致路基的改善。

约2个月后的审查和考虑,业主同意推荐的土工格栅加固方案及施工恢复额外的路基土的开挖,以适应路面截面厚度的增加。土工布和土工格栅展开直接到路基上。连续性与相邻的土工布卷提供了一个900毫米重叠。土工格栅板也加入了一个900毫米的重叠。塑料绝缘电缆关系被用来援助工人部署土工格栅通过暂时保护板在一起。900毫米重叠是推荐的制造商为地基的CBR值小于2。

土工布和土工格栅的位置后,用推土机将说唱基材在土工格栅,照顾不来跟踪在小于150毫米的地区的说唱或急转弯,这可能损害或取代土工格栅。基础课程与振动压路机压实压实工具。压实的质量控制验收说唱基础课程是基于DCP和辊测试证明。根据2005 Mn / DOT规范(建议的修改版本Siekmeier et al。9]),DCP指数10毫米/打击或更少被要求接受基层压实。为分包商应用附加compactive努力失败的领域,直到他们通过。证明滚动进行的基层沥青铺路分包商提出的应对问题。由于分包商没有参与决定使用合成强化而不是挖掘subgrade-a相当大的变化,细致,分包商不服气,geogrid-reinforced说唱可以在软路基提供了足够的基础。因此,通过证明轧制提供了额外的保障。每商定的验收标准,任何领域表现出发情期间证明滚动受到额外的压实。领域表现出没有发情,但视觉上明显的偏转,指出可能的保证现场救援计划。为分包商的主要承包商同意减轻其保修义务为这些地区如果所有其他措施的工艺(如沥青厚度和密度)通过设计标准。这种安排是同意的,因为为分包商没有参与地面改进决定和,因此,觉得应该不受风险承担的追求更便宜地改进的选择。

5。说唱基地适用性:实验室研究建设的比较观察

由于强烈的兴趣说唱的重用,许多州和联邦研究机构鼓励说唱的力学性能的研究作为基本层材料。因此,许多作者发表了说唱的发现研究对于这个应用程序。与其他再生材料,研究考虑使用说唱都单独和混合组件的混合物与石总生产的原始来源。本文认为一些作者的结果比较说唱的实验室观察野外观察行为在施工期间。

阿迪和Abdelrahman4),Mokwa和皮布尔斯5],Locander [6]研究了说唱的强度和刚度特性和说唱/石骨料混合在实验室评估其适用性路面的基础层。因为等级预计将有重大影响的行为说唱,它是有用的考虑如果说唱这个项目中使用的分级与这些实验室研究。这个项目中使用的说唱符合Mn /点类7聚合的标准。图6块的粒度级配范围类7骨料的级配曲线一起100% RAP总测试由阿迪和Abdelrahman [4),Mokwa和皮布尔斯5],Locander [6]。说唱的分级调查阿迪和Abdelrahman4)类似于等级5 Mn /点类聚合相同规范为这个项目最初的基础设计。见图6的层次Mokwa和皮布尔斯5]和Locander [6)属于Mn /点类7界限而说唱了阿迪和Abdelrahman [4)比Mn /点类7细骨料。在此基础上比较,Mn /点类7说唱本项目预计属性中使用类似测试的选择研究。因为Mn /点类7比说唱明显粗了阿迪和Abdelrahman [4),预计将有更有利的特性作为基材,虽然这不是本文研究的关系。

现有路面的沥青粘结剂含量,在回收之前,决心从单个样品分析使用Mn /点方法185210),修改版本AASHTO T 16411]。这个实验室分析确定现有路面的沥青含量的4.9%。这个值比较与说唱Locander研究[6)沥青含量(4.65%到6.2%),但比,研究了阿迪和Abdelrahman4沥青含量(3.6%到4%)。

一些作者指出一个绑定和/或集聚效应,在RAP中残余沥青粘结剂使细颗粒彼此坚持以及更大的颗粒,降低了明显的罚款比例的说唱颗粒级配。因此,许多预期的属性(例如,水分潴留,流动阻力,和最大干密度)的材料与重大罚款分数同样减少。

实验室研究的说唱似乎专注于压实的行为和刚度,尤其是弹性模量,因为这些都是重要的考虑路面系统的设计和施工。Mokwa和皮布尔斯5]认为说唱可以有较小或更大的刚度比典型的石总基材的质量取决于说唱测试。Locander [6]认为说唱刚度和压实特性大致相当于石骨料经常用于路面基础层。这些看似矛盾的结果感兴趣,阿迪和Abdelrahman4]研究了水分含量之间的关系,密度和刚度。他们的结论是,这取决于在压实含水率和干密度,弹性模量100% RAP和说唱/石骨料混合可以小于或大于同等准备5 Mn /点类混合基础课程。他们指出,在压缩弹性模量随含水量增大而减小,尤其是对样品压缩湿的最佳含水量。阿迪和Abdelrahman4)原因,这种减少是由于减少干密度达到压实和额外的自由水的润滑效果。

Mokwa和皮布尔斯5)指出,随着基础层的说唱部分增加,达到最佳压实减少所需的水分。水分含量的降低归因于说唱的相对自流排水性质,因为上面提到的集聚效应倾向于减少罚款可以装水。这个结果证实了阿迪和Abdelrahman [4]。因此,说唱内容相对狭窄范围的相对低湿度来促进最佳压实相比,维珍石总,如Mn / 5点类。因此,关注建筑的阿迪和Abdelrahman的结果4)是,太多的水将被添加到说唱,防止压实实现类似的属性和导致路面基础和其他聚合物性能。

在本文中所描述的项目的情况下,该领域的经验清楚地表明,说唱基地要求不断增加的水促进压实。质量控制技术人员指出,说唱迅速回笼资金,表面也干,阻碍压实工作。与频繁的水通过卡车、压实更有效,达到减少压缩机的公司基地,通过DCP测试和展示没有发情或挠度下滚动的证据。适应水的速度除了要求后,为分包商能够紧凑整个停车场基础课程一个星期与一个单一的压缩机。压缩成功地生产基本情况证明滚动展示只在有限的位置几乎察觉不到的偏转。因此,各方都满意的质量基础沥青路面放置之前。此外,沥青层被放置和压实没有事件在整个停车场区域。

阿迪和Abdelrahman4指出,因为自由说唱下水道,它不容易受到冻融损伤(即。冻融循环后,降低弹性模量)。他们得到这个结论,因为水在他们的说唱样本被允许在测试期间流失。这观察与压实测试,因为closed-bottom压缩模具用于压实和弹性模量测试不允许减少水的消耗和相应的含水率在压实。看来,停车场建设的观察是一致的冻融发现和压实结果以来,在这个领域,水流失了说唱基材。因此,很难在野外条件下,适当分级路基,过度用水说唱基地,压实和性能目标未被满足。因此,阿迪的发现和Abdelrahman [4),Mokwa和皮布尔斯5],Locander [6],一起考虑这个项目的野外观察,表明说唱基础课程很容易由属性与同样准备了维珍石混合基础课程。

6。结论

本报告中所描述的项目成功结束成本(约200000美元),远远低于原始信奉的减少和替代规范为不可接受的地基梁(约890000美元)。的成功应用土工格栅加固与说唱基地总允许的完成项目及时提供高质量的结果。这不仅设计更改继续计划回收的沥青路面,但有效地导致整个路基的回收,减少时间、能源和金钱消耗来取代它。审查的基地建设的目的是为分包商的担忧土工合成材料允许很多有用的,详细的观察。具体地说,观察相关排水和压实的行为似乎是及时和可以帮助关注未来说唱的实验室研究。最初的项目规范取代Mn /点类7说唱类5石总似乎是支持的项目成果以及阿迪的发现和Abdelrahman [4),Mokwa和皮布尔斯5],Locander [6]。

该项目还强调了任何项目的合同问题值得考虑将相对较新的技术,技术问题是否可回收材料或土工合成材料。首先,风险是隐含在任何技术决定降低建设成本通过使用更少的传统技术。传统技术的概念可以是地理上和制度上的具体。因此,技术不需要新绝对接受项目参与者的抵制。风险的分配和相应的奖励时,所有的项目涉众需要考虑处理问题,如本文中所述的软路基。第二,这个项目的经验表明,设计框架有一些效率,解决这些问题,因为它是可能的谈判的主承包商设计和工艺整体项目团队在参与者的义务。同样值得注意的是:循环流化床灰可以实现足够的实验室研究。然而,考虑到主承包商的相对熟悉土工合成材料和原始的项目进度,土工格栅加固是最具竞争力的地面改进选择。

总之,这个项目的成功实现说唱正迅速成为一个平凡的应用程序。使用说唱基地结合土工格栅加固更新颖,似乎也在取得圆满成功。在一起,这些技术允许项目的成功完成,避免重大浪费金钱,时间,资源和能源。

确认

这个项目是由第88地区(RSC)支持命令。作者感谢约瑟芬Newton-Lund的贡献,美国陆军工程兵团,堪萨斯城地区和霍华德·j·m·沃勒的Dahlby Associates Inc .。