基于PFWD检测的数模法路面就地冷再生施工方法技术

本发明专利技术公开了基于PFWD检测的数模法路面就地冷再生施工方法，涉及道路工程技术领域，本发明专利技术采用PFWD测试方法对旧水泥混凝土路面进行全面评估，获取多个性能指标的数据，并基于此建立各承载性能指标的相关关系，更准确地了解旧路面的状况，并为后续的碎石化改造提供依据，并通过建立数值模型进行有限元数值模拟，对碎石化改造后的路面进行力学响应分析，评估不同条件下的路面结构性能，同时对不同材料的力学参数分析和再生料配合比设计方法确定，采用再生料和碎石化技术，有效利用旧水泥混凝土资源，减少对天然资源的消耗，降低对传统沥青的需求，减少环境污染。减少环境污染。减少环境污染。

【技术实现步骤摘要】
基于PFWD检测的数模法路面就地冷再生施工方法


[0001]本专利技术涉及道路工程
，具体为基于PFWD检测的数模法路面就地冷再生施工方法。

技术介绍

[0002]水泥混凝土路面是道路基础设施建设中的主要路面结构型式之一，随着交通量的增加，在行车荷载和自然环境的综合作用下，水泥混凝土路面不可避免地会出现诸如断裂、沉陷、错台、唧泥等病害，加之重载、超载车辆的增多，更是加剧了病害的产生与发展。因此，必须采取有效措施加强对水泥混凝土路面的养护维修，而就地冷再生是一种道路维护和改造技术，通过利用已有的道路材料，将其回收再利用来构建新的道路层。这种方法避免了传统方法中需要完全移除和替换旧路面的需求，从而减少了对新材料的需求和对环境的影响。
[0003]但是在现有技术中，冷处理前需要对旧水泥混凝土路面进行碎石化处理，例如中国专利公开了一种预混式泡沫沥青基层及底基层就地冷再生施工方法，CN111485468B，所述方法依次包括以下步骤：S1封闭交通；S2原道路准备；S3再生列车机组就位；S4预混添料摊铺；S5冷再生机铣刨拌和；S6再生混合料摊铺；S7碾压；S8接缝处理；S9养生。本专利技术通过原路铣刨的再生骨料量确定碎石、矿粉、水泥和泡沫沥青的需求量，结合再生混合料最佳含水率，计算确定预混添料拌和需水量；将计算确定的预混添料需要量的水、粉状水泥、碎石骨料和矿粉预先拌和形成预混添料。避免了粉状水泥飘散，有效添加了最佳配比的水泥、碎石骨料和矿粉，也保证了再生混合料的最佳含水率和泡沫沥青的品质，使得再生混合料拥有优质的性能指标。
[0004]虽然上述方案具有如上的优势，但是针对旧水泥混凝土路面的碎石化工艺，碎石化后的路面需要进行加铺层来增加结构的承载能力和改善路面的性能，但是路面原有结构和材料特性对于后续加铺层稳定性影响较大，传统的冷再生施工方法在碎石参数上缺乏数据支撑，同时无法对不同等级和厚度的旧水泥混凝土路面进行破碎模拟，提高了后续路面发生病害风险，因此亟须基于PFWD检测的数模法路面就地冷再生施工方法来解决此类问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的传统的冷再生施工方法在碎石参数上缺乏数据支撑，同时无法对不同等级和厚度的旧水泥混凝土路面进行破碎模拟，提高了后续路面发生病害风险的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了基于PFWD检测的数模法路面就地冷再生施工方法，包括以下步骤：
[0008](1)旧水泥混凝土路面性能评估
[0009]对旧水泥混凝土路面使用PFWD进行测试，获取评估旧水泥混凝土路面的数据并建
立各承载性能指标相关关系、构建碎石化技术参数体系；
[0010](2)水泥混凝土碎石化材料级配特性分析
[0011]采用不同强度等级和厚度的旧水泥混凝土路面进行不同频率和振幅的破碎，并分析力学参数对破碎厚度和级配范围的影响；
[0012](3)再生料配合比设计方法确定
[0013]根据实际工程需求，采用正交实验法分析材料的掺配比例对混合料体积指标的影响，根据指标影响确定新添加骨料、石屑、水泥、泡沫沥青和碎石化集料的相应配合比设计方法；
[0014](4)原材料性能检验
[0015]检验沥青、不同级别的集料和矿粉原材料的各项技术性能，并通过马歇尔试验法对各沥青加铺层的沥青混合料进行配合比设计以及路用性能验证；
[0016](5)力学参数分析
[0017]根据实际工程需求进行现场钻芯，并制作试件进行室内动三轴试验、CBR加重落锤反弹法和贯入试验，对比分析室内试验和数值模拟结果，对力学参数产生的数值模拟结果影响进行分析，并确定共振碎石化层的力学参数；
[0018](6)绿色高性能复合式路面力学模型建立
[0019]根据旧水泥混凝土路面的碎石化结构和步骤(5)中共振碎石化层的力学参数，建立泡沫沥青冷再生破碎混合料试件的数值模型，并进行有限元数值模拟，其中泡沫沥青冷再生破碎混合料试件的数值模型建立公式如下：
[0020]F＝k*∈
[0021]其中，F表示应力(N/m2)，k表示泡沫沥青冷再生破碎混合料的刚度系数(N/m)，∈表示应变；
[0022]有限元数值模拟公式如下：
[0023]σ＝D*∈
[0024]其中，σ表示应力(N/m2)，D表示材料的弹性模量(N/m2)，∈表示应变；
[0025](7)力学响应分析
[0026]根据步骤(6)中泡沫沥青冷再生破碎混合料试件数值模型的性能评估结果，结合实际工程条件，对不同加铺厚度和再生厚度条件下的路面结构进行数值模拟，并分析共振碎石化层和沥青加铺层在行车荷载作用下的力学响应，其中力学响应分析的路面结构数值模拟公式如下：
[0027]M＝P*a
[0028]其中，M表示弯矩(N
·
m)，P表示行车荷载(N)，a表示受力点到中性轴的距离(m)。
[0029]共振碎石化层和沥青加铺层力学响应分析公式如下：
[0030][0031]其中，σ表示应力(N/m2)，N表示弯矩(N
·
m)，y表示受力点到路面截面最外纤维距离(m)，I表示惯性矩(m4)；
[0032](8)设计指标及方法
[0033]根据旧水泥混凝土路面碎石化和步骤(7)中对沥青加铺路面结构力学的分析结
果，确定具体的旧水泥混凝土路面共振碎石化沥青加铺结构的设计指标、设计方法以及优化设计方案；
[0034](9)复合式路面就地冷再生的具体实施
[0035]根据步骤(8)中确定的设计指标、设计方法以及优化设计方案进行就地冷再生施工。
[0036]本专利技术进一步地设置为：在步骤(1)中，所述具体测试参数包括：力学参数、传荷能力、脱空状况和顶面回弹模量性能参数；
[0037]本专利技术进一步地设置为：在步骤(1)中，所述PFWD采用手持式弯沉仪PFWD、静态弯沉、落锤式弯沉仪；
[0038]本专利技术进一步地设置为：在步骤(1)中，采用手持式弯沉仪PFWD、静态弯沉、落锤式弯沉仪进行力学参数测试并进行载板试验评估土壤承载力和地基承载能力；
[0039]本专利技术进一步地设置为：在步骤(2)中，所述力学参数分析还包括压碎值、针片状含量和棱角性；
[0040]本专利技术进一步地设置为：在步骤(7)中，所述路面结构的数值模拟采用多尺度耦合方法；
[0041]本专利技术进一步地设置为：在步骤(9)中，所述就地冷再生施工包括旧水泥混凝土路面拆除、再生料的配备添加、混合施工、摊铺压实以及道路养护。
[0042]采用本专利技术提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
[0043]本专利技术使用PFWD测试方法对旧水泥混凝土路面进行全面评估，获取多个性能指标的数据，并基于此建立各承载性能指标的相关关系，更准确地了解旧路面的状况，并为后续的碎石化改造提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于PFWD检测的数模法路面就地冷再生施工方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)旧水泥混凝土路面性能评估对旧水泥混凝土路面使用PFWD进行测试，获取评估旧水泥混凝土路面的数据并建立各承载性能指标相关关系、构建碎石化技术参数体系；(2)水泥混凝土碎石化材料级配特性分析采用不同强度等级和厚度的旧水泥混凝土路面进行不同频率和振幅的破碎，并分析力学参数对破碎厚度和级配范围的影响；(3)再生料配合比设计方法确定根据实际工程需求，采用正交实验法分析材料的掺配比例对混合料体积指标的影响，根据指标影响确定新添加骨料、石屑、水泥、泡沫沥青和碎石化集料的相应配合比设计方法；(4)原材料性能检验检验沥青、不同级别的集料和矿粉原材料的各项技术性能，并通过马歇尔试验法对各沥青加铺层的沥青混合料进行配合比设计以及路用性能验证；(5)力学参数分析根据实际工程需求进行现场钻芯，并制作试件进行室内动三轴试验、CBR加重落锤反弹法和贯入试验，对比分析室内试验和数值模拟结果，对力学参数产生的数值模拟结果影响进行分析，并确定共振碎石化层的力学参数；(6)绿色高性能复合式路面力学模型建立根据旧水泥混凝土路面的碎石化结构和步骤(5)中共振碎石化层的力学参数，建立泡沫沥青冷再生破碎混合料试件的数值模型，并进行有限元数值模拟，其中泡沫沥青冷再生破碎混合料试件的数值模型建立公式如下：F＝k*∈其中，F表示应力(N/m2)，k表示泡沫沥青冷再生破碎混合料的刚度系数(N/m)，∈表示应变；有限元数值模拟公式如下：σ＝D*∈其中，σ表示应力(N/m2)，D表示材料的弹性模量(N/m2)，∈表示应变。(7)力学响应分析根据步骤(6)中泡沫沥青冷再生破碎混合料试件数值模型的性能评估结果，结合实际工程条件，对不同加铺厚度和再生厚度条件下的路面结构进行数值模拟，并分析共振碎石化层和沥青加铺层在行车荷载作用下的力学响应，其中力学响应分析的路面结构数值模拟公式如下：M＝P*a其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆俊晖，陈江财，谢成，莫鹏，盘柱，刘红燕，闫泽南，周怀德，
申请(专利权)人：广西北投交通养护科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：