文摘
经济增长和增加污染唤起需要更环保道路建设技术和自然资源的节约。在这种背景下,冷回收以来发挥着重要作用,一方面,它允许减少CO2排放大大,另一方面,它提供了各种各样的机会高百分比的回收。灵感来自瑞典的经验,国际项目“最优回收的低流量再生沥青路面”(ORRAP)容量的道路在莱茵河上游地区旨在开发和建立一个新战略为100%再生沥青路面(RAP)环境温度(20°C)没有添加维珍沥青粘结剂或返老还童药。仍在进行的研究项目涉及实验室实验以及原位测试部分。小型实验室试验和原位测试之间的联系是由中等规模的交通仿真实验室。介绍了中等规模的压实的结果在实验室使用不同方法以及交通仿真与一个中等规模的移动交通负载模拟器。结果表明,压实的实验室环境温度(20°)是非常难实现的。然而,发现压实温度60°C关于稳定和发情的出现,提供了有前景的结果使现场施工。的原位路面施工环境温度在瑞士的路上一个容量导致明显well-compacted和稳定基层由热拌沥青表面覆盖后的第二天。将密切监测测试部分在接下来的12个月。
1。介绍
由于环境原因,回收再生沥青路面(RAP)已经成为强制性的在全球许多国家和地区。因此,说唱的积累可能导致巨大的成堆的说唱,为当地政府创造一个问题的有限的牲畜饲养场。尤其如此,在高标准基础设施的地区,人口密集,和繁忙的区域公路网络,康复主宰新建筑。这些地区之一是莱茵河上游区域,结合地区的德国,法国,和瑞士之间的城市卡尔斯鲁厄,斯特拉斯堡,巴塞尔协议。
如今,说唱重用为热,低温沥青混合物通过添加新材料,作为单一材料组件或一定比例的新沥青混合料(1,2]。在热回收的情况下,沥青粘结剂和/或返老还童药添加而低温回收乳剂、泡沫沥青和其他组件使用(3,4]。然而,添加新材料意味着我们只能接近100%回收的说唱。
通过应用100%回收技术容量道路使用说唱环境温度没有添加新的沥青粘结剂或其他组件,当前说唱回收率可以进一步增加,减少公路升级改造成本和减少环境影响,如有限公司2排放、能源消耗和自然物质资源的消耗。因此,可以实现显著的生态和经济收益低流量管理机构的公共道路,占大约50%的莱茵河上游地区的公路网络。
这种方法的应用程序使用冷回收再生骨料沥青无粘结剂添加的目的ORRAP“最优回收低流量的再生沥青路面”(5)项目由ERDF-INTERREG V (3.1 ORRAP) (6),阿尔高州,瑞士联邦。
ORRAP正在进行的项目是基于成功经验在瑞典的方法进行了田间试验对市政道路和高速公路低流量几年前(7,8]。说唱聚集在这里,100%用于环境温度为基础课程,后热沥青表面覆盖层。根据瑞典的经验,基础课程建设在环境温度要求postcompaction交通以及养护解决并获得他们的极限强度。因此,他们发现了至少6个月。然而,在此期间,严重限制交通制度,如限速,必须实施。因为这漫长的成熟过程是不被认为是一种可行的战略三个国家参与ORRAP,瑞典回收技术重新评估提出一种改进的回收和施工技术。此外,对于更均匀载荷分布,避免早期限制交通制度,100%的说唱基层实现原位测试部分覆盖着一个热拌沥青混凝土面层。
ORRAP项目包括一个全面的研究提出了回收技术及其应用。它由6个工作包,如图1。
自研究3种不同国家地区之间的合作,所有工作包都分布在三个不同位置的伙伴和说唱在瑞士,法国和德国选择和测试。
2。客观的
本文的目的是展示实验结果和结论的中等规模的在实验室压实评价不同的压实方法使用不同RAP材料由瑞士、法国和德国。此外,交通仿真的结果与中等规模的交通负载模拟器和大轮车辙测试仪包括所有RAP材料显示了不同国家和讨论。的最后一部分阐述了瑞士原位测试区,建设一条连接村庄的民意调查和Busserach广州巴塞尔Landschaft。
3所示。材料和方法
ORRAP项目由不同的工作包和任务如图所示。工作包WP 2“配方设计”包括材料描述,实验室测试,测试区建筑的建设。实验室测试可分为两个阶段。在第一阶段,小规模的实验室测试完成(9,10]。在第二个阶段,一个中等规模的交通仿真实验室提供连接到下一个阶段进行原位旨在构建一个低流量测试区在瑞士说唱为100%。这个测试部分将密切检查和评估至少一年,提供实际的建设和性能信息为应用程序和施工生产技术指导。在这种背景下,瑞士联邦材料科学与技术实验室(电子探针)的任务是用中等规模的交通仿真实验室。
详细流程图WP2如图的实验项目2。任务跟踪那些灰色的颜色将在下面讨论。因此,本文主要集中在中等规模的实验室压实和测试以及建设的第一个发现瑞士原位测试部分。
3.1。材料
提供的材料实验室检测是把不同国家的合作伙伴,来自三个不同RAP来源。它来自现有的不受保护的露天堆存储说唱如图3。材料处理大小的0/16毫米和0/22毫米(瑞士测试部分)和运送到不同的实验室在大袋。
实验室调查和测试前,说唱聚合材料0/16毫米是均质和切块,通过分割框按照欧洲标准(11]。原位测试部分民意调查和Busserach之间,瑞士说唱0/22聚合材料了。
图4和表1现在的材料特性说唱来自不同国家。所有值包括粒度曲线呈现在图4是两个材料特征的平均值。结果从沥青中描述表中恢复过来2。
(一)
(b)
3.2。方法
测试是在两个步骤进行。在第一步中,小实验室标本的兼容性调查。然后,基于这些结果,在第二步中,中型标本进行压实。这些中型标本用于标准化的调查,大轮车辙测试仪以及一个中等规模的实验室交通模拟器,所谓的移动负载模拟器MMLS3模型,确定其稳定性和车辙性能。
小规模的实验室标本使用马歇尔和回转压实压实。从这个,很明显,产生稳定的标本需要增加的压实的努力(吹或波动)或温度。事实上,发现温度略有增加(60°C而不是室温)改变压缩行为显著(10]。
压实中等规模的实验室标本,以下两个方法加热RAP材料应用于60°C (10,12]:(我)中型标本(500毫米×180毫米,高100毫米)的大轮车辙试验机生产所需的压实是大轮车辙测试修改,修改后的钢辊代替气动轮(13]。(2)中型标本(1300 mm×430 mm×65 mm) MMLS3交通模拟器的使用一种特殊的压缩机组成的钢辊宽度为90毫米,直径35毫米。钢辊安装在一个金属框架与rails取代水平辊中所描绘的一样(10]。络筒机使钢辊是在垂直方向移动。在压实过程中,钢辊是喷洒水。把钢轮压路机的压实是手动完成的纵向来回在静态压缩模式下无振动。一块混凝土内的金属框架构建的基础压实。标本被压实使用一个木制框架横向约束。这种方法产生well-compacted标本与总损失只有0.1质量- %和没有平面试样表面的非均质性10]。
车辙试验进行的大轮车辙试验机60°C 30000周期所需的交通繁忙的道路。
交通模拟,使用MMLS3 [14)应用了轮胎负荷2.1 kN的交易方向有四个1.05遥远的气动300毫米的轮子600 kPa(见图5)。这台机器(长×宽×高= 2.4×0.6×1.2 m3)使大约7200加载应用程序的速度每小时2.6 m / s。这对应于一个加载4赫兹的频率测量tire-pavement联系0.11米的长度。说唱0/16毫米从瑞士的第一次测试是在炎热的夏季环境温度(25°C) 80000负载传递没有横向游荡的装载轮胎(10]。后,另一个测试竞选说唱来自瑞士,法国和德国是由温度20°C和50000负载传递。发情的测量与自动轮廓曲线仪3轮MMLS3路径不同的点,一个在中间,两人在300毫米距离从中间两方面。
4所示。实验室测试结果
4.1。车辙试验与大轮车辙试验机
所有标本的车辙试验结果在横向限制条件下数据所示6(一)- - - - - -6 (c)。一般来说,似乎适合近似车辙深度的发展d由一个幂律方程(1))。 在哪里N负载周期和数量吗一个和问是常数。
(一)
(b)
(c)
这是确认R2约0.95的顺序说唱标本来自瑞士的两个副本(CH1和CH2)和法国(FR1和FR2)。事实上,如图6、CH的复制品之间的散射和FR是相对较小的。然而,它相当高的混合物。
这样做的原因是两个DE标本的不同行为。所示五纵发情的概要1直到教授教授在图57 (b),德已经经过30负载周期相对高车辙深度这一侧迁移100年后向中间负荷周期。当地结构性原因突然崩溃,失去稳定性还不是很清楚。然而,这可能是由于突然重新定位和地方破损的说唱块出人意料地大而集中的一侧标本。这就意味着这些块并承受与钢轮压路机的压实过程而不是反复揉捏的气动发情轮60°C。对于DE1在图7(一),教授1中的发情一般教授有点低于5。因此,发情的并不是完全对称的,即使在这种情况下创造的。这将意味着准备和筛选是非常重要的对于这种类型的低温RAP材料。
(一)
(b)
无视德通过假设这些值并不代表由于突然发情的崩溃的一侧标本,比较来自不同国家的说唱的发情行为图所示8。
(一)
(b)
在这种情况下,不同的是不那么重要的混合物。然而,总体幂函数的斜率FR混合物明显高于CH和DE1混合物。FR发情的更高速度特别是初。DE1混合物的斜率与CH可比,但DE1发情的初阻力明显低。总的来说,DE1混合物抗车辙但仍很低,产生一个合理的发情的速度。
相比AC瑞士标准的要求(15),一个只能观察到CH混合物实现混合类型年代交通拥挤的要求(10000年之后负载周期≤10%)和非常拥挤的交通H(30000年之后负载周期≤7.5%),而FR混合物只满足要求的类型年代。当比较的车辙深度DE1和FR混合物与CH混合物(图8 (b)),一个可以看到FR混合物大约1.7%高于CH混合物。CH混合物的比较显示了一个合理DE1的线性行为。然而,DE1混合物显示发情高出约42%,仍不符合需求根据瑞士标准。
4.2。车辙试验与实验室移动交通模拟器
图9总结了MMLS3所有单个混合的结果。表3显示了函数幂律的回归曲线和R2值。幂律回归曲线计算在每种情况下考虑三个配置文件的所有单个值测量。这是的原因R2值很低。点的平均值为每个混合的三个配置文件。
人们可以清楚地看到,所有的说唱混合物CH,德,铁显示相当大的散射。CH,不仅CH1和CH2策划(已测试ca 20°C),但也较早的数据测试ca 25°80000传递。有趣的是,这些结果很好地混合CH1和CH2尽管温度高出5°C。这意味着材料散射被遮蔽的影响温度的说唱混合物。因此,原则上,这些早期的测试结果可以与CH1和CH2数据混合计算平均值的发情行为CH混合物。
还可以看到,CH混合物显示更大的发情60°C和MMLS3比铁混合物但类似发情的速度。发情的DE混合物显然开始降低,但由于明显更高的发情的速度,他们产生车辙在同一数量级比其他两个混合物的测试。
上面的言论证实和显示更清楚当比较总体平均值为每个混合物(见图10)。CH和FR混合物具有类似的发情的速度,但CH显示更高的初始车辙深度。DE混合物产生明显更高的发情的速度从最低的初始发情的如前所述。包括前面的CH混合物的影响边际(图25°C10 (b))。R2值极低,由于大型散射计算幂律回归时从所有个人资料点。从图可见10 (c),R2显著降低,当幂律回归计算仅从总体平均值。
(一)
(b)
(c)
当比较的MMLS3车辙深度DE和FR混合物在20°C与CH混合物在20/25°C(图(11日)),一个可以看到FR混合物通常是低约40%。DE混合物低车辙深度明显不同,但变得更接近高车辙深度的CH混合物。这种趋势开始发情的高阻抗和同样高发情的越来越多的传球导致非线性的关系。而大轮发情的结果在60°C图11 (b),排名是不一样的。德和FR混合物显示更高的发情的阻力在MMLS3测试20°C但低,几乎等于发情的阻力在大轮车辙测试60°C。这里,DE车辙深度的大轮车辙测试计算意味着DE1和德标本。看来德混合物比CH更随温度而变的混合物。也会得出这样的结论:从三个混合物FR混合物混合的混合物是最不发情的敏感。
(一)
(b)
这个温度的依赖可能是由于说唱绑定属性也由于说唱颗粒级配曲线的类型和大小的说唱集群。很可能是大型说唱集群的形式可能是稳定的聚合块MMLS3测试期间在20°C但分崩离析容易在高温期间如60°C大轮发情的测试。德可能是一个例子。在实践中,这将意味着说唱集群的热稳定性是至关重要的对于这种类型的混合,压实和工作性施工以及after-compaction交通。非常大量的说唱肯定是消极的在这方面,小心机械预处理说唱的植物似乎这100% RAP的关键方法。进一步调查这个方向可能有助于理解这些机制。
在这种情况下,它也可能意义考虑调查与压实流测试(钢管),最近开发了皇家理工学院(k) [16]。这个测试被发现提供一个指示的和易性和流聚集在静态加载松散的混合物在一个类似压缩的实验室情况下基于材料具有如x射线CT图像,如图所示12。结合钢管与x射线CT有助于了解说唱块加载下的衰减机制。然而,这样的调查是本研究的范围,但是这可能是牢记用于未来的研究。
(一)
(b)
为了可视化差异变形行为,横向车辙的平均值概要文件的不同混合物MMLS3测试20°C在1000年和50000年信道轮通过绘制在图13。显然,这些变形是相当低,证明高发情的混合物通常是阻力。然而,很明显,CH混合了大多数的车辙已经在第一次加载周期几乎微不足道的增加在其他交易(上面提到的),而德的车辙和FR混合物表现出显著的增加。的横向膨胀CH 1000年后通过表明当地物流发生的模拟钢管(见图12)。德和FR,没有观察到膨胀。
(一)
(b)
在图14MMLS3结果比较,两种沥青混凝土(AC)与热拌沥青路面表面层HMA1和HMA2对于低流量交流8 L最近与MMLS3压实和测试领域的在另一个上下文在ca。32°C和ca。27°C,表明车辙变形的冷混合物CH,德,FR说唱可以被视为小100%。HMA1 28厘米厚不含说唱,HMA2 40毫米厚,含有80%的说唱。气温在6厘米深度的人行道,特别是HMA1都高于CH,德,FR人行道在实验室和不均匀的温度分布在整个截面(梯度)。之间的不同的温度梯度场和实验室测试以及不同的压实方法和类型的混合物无疑影响了田野的发情率测试和CH,德,FR混合物。人们也不应该忘记,HMA1和2有一个较小的最大总大小8毫米和16毫米的CH,德,FR混合物。温度越高HMA1相比HMA2可能已经创建了一个更高的车辙深度。
5。原位测试区建设
原位测试部分构造的民意调查和Busserach瑞士村庄之间的低流量体积平均每日交通200 ADT vpd的道路。ORRAP测试部分的长度是380米。道路的平均宽度是5.5米,肩宽1.5米。建设,现有的沥青层厚度的10厘米研磨3至5厘米,ORRAP材料说唱0/22 10厘米的厚度是放置在一个粘结层(阳离子沥青乳液)。后的第二天,4厘米厚面层是构造组成的热拌沥青混凝土AC 11 N对正常交通11毫米最大骨料大小和传统渗透年级粘合剂70/100根据瑞士标准(瑞士标准附件SN 640431)。自从铺RAP材料没有支持,肩膀被认为是弱点,因此比表层构造20厘米宽。表面层的建设后,20厘米与土壤回填。
图15显示测试的概要文件部分。
建设发生在一个非常炎热干燥的夏天最高温度36°C的下午,太阳辐射对建筑非常高。
材料是通过卡车从存储地方运送大约35公里建设。
说唱0/22毫米的含水量已经确定在4.6%和4.2之间。然而,对于更好的和易性和压实这炎热的气候下,为了避免表面干燥快,水喷到材料摊铺机螺旋输送器以及在摊铺机熨平。
压实是使用3种不同的压实工具:(我)钢辊的重量为2.5 t precompaction和水准部分振动模式(2)充气轮胎压路机的重量4.5吨(3)充气轮胎压路机的体重24 t
压实带着浓重的钢轮压路机压实机(12.5 t)在振动模式导致横向开裂,可见图(16日)因此停止。横向开裂部分归因于这样一个事实:100% RAP材料铺在相对僵硬的旧沥青路面铣后休息。
(一)
(b)
关于不稳定预期的肩膀,发现这是一个真正问题断边,如图16 (b)。
除了上述之外,更多的问题和值得注意的观察成为明显的施工,尤其是考虑到RAP材料相比,热拌沥青:(我)圆形骨料被发现的数量相当高而沥青涂层是相当低(2)压实工作相当高,比协会建设的两倍(3)大骨料(12厘米)和大块的材料被发现在说唱和压实的表面由工人用铲子和蛀牙必须加在相当一个复杂的过程(iv)造成麻烦的工作,除此之外,大块大块的RAP材料有时阻挡了摊铺机熨平,施工必须停了半个多小时(v)除了这些干扰在建设,进一步延误发生在牵引卡车被交通拥堵和延误供水必须填充
尽管困难重重,在一天结束的时候,RAP材料压实,稳定,甚至,如图17,提供一个好的基础课程热拌混合料表面的课程。路面将会观察到在至少一年,和不同的材料和路面车辙和均匀度等特点将确定在不同的时间间隔。
6。结论
在目前的研究中,100%的实验室压实评估和性能表征回收再生沥青路面(RAP)进行,使用不同的方法和样本大小。特别关注在发情的行为和性能加速交通载荷作用下与一个模型实验室交通模拟器。实验室研究清楚地显示了使用的潜力很高比例的说唱压实温度较低,因此,非常有前途的一个成功的现场安装测试这些材料的部分在瑞士。从研究国际项目的一部分ORRAP,可以得出以下结论:(我)虽然实验室压实20°C的环境温度不够,发现增加的温度一点点(60°C)改变压缩行为大大允许建设稳定、抗车辙沥青标本。(2)发情的耐药性的调查与大轮车辙试验机60°C以及实验室按比例缩小的移动交通模拟器MMLS3在环境温度,在横向约束的标本,一般生产低车辙深度与所有三个RAP材料从不同的来源在瑞士,德国,法国。然而,发现显著差异,揭示不同的温度依赖性和发情的脆弱的感情。虽然只有策划对于低流量容量的应用程序,一些标本调查与大轮发情的设备甚至满足繁忙道路根据瑞士的要求标准。(3)材料散射相对较高,遮蔽在车辙测试温度的影响。在某些情况下,人们认为说唱集群可能形成聚合块保持稳定在20°C,但由于揉捏车辙测试期间被毁60°C。(iv)说唱块也被发现在现场施工阻断摊铺机熨平导致工作中断。这意味着,对于这个RAP应用程序小心机械预处理材料的植物和压实之前是必要的,以避免那些说唱的块。(v)从调查结果,似乎可行的构造低流量体积公路100%的说唱在低压实温度ORRAP项目的目标。热拌沥青路面建设相比,压实工作必须增加。
进一步的研究测试区将显示如果足够的信息可以作为基础为应用程序和施工生产技术指导。在任何情况下,选择额外的研究,比如研究超大的说唱集群对压实和力学行为的影响,必须进行为了开发这个有前途的技术变成一个环保负担得起的标准应用程序对于低流量体积的道路。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现没有可用,因为ORRAP“最优回收低流量的再生沥青路面”项目仍在进行中,6月30日结束,2020年。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
这篇文章的作者要感谢塞德里克Bensa,克莱蒙费朗硕士学生,法国,他的工作在项目的开始阶段。ORRAP“最优回收低流量的再生沥青路面”项目是由ERDF-INTERREG V (3.1 ORRAP),阿尔高州,瑞士联邦。