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沥青路面泡沫冷再生技术在高速公路大修工程中的应用 于 2011年02月24日 发布 点击数:
 
 
摘要:我国高速公路沥青路面维修和改建过程中,冷再生技术是一种非常适用且经济的手段。但多年的实践表明,沥青废料的变异性、再生混合料的拌和等问题常常影响冷再生路面的施工质量。本文从沥青路面泡沫冷再生的原材料、配合比设计、再生料拌和、摊铺、碾压工艺及过程检验等方面,探讨泡沫冷再生施工质量控制技术,希望能为以后类似施工做一些借鉴。
关键词:沥青路面;RAP;泡沫沥青;冷再生;施工质量控制
 
前言
沥青路面经过一定年限的使用,受交通应力、循环应力等的影响,以及沥青老化和冰冻、高温、紫外线的反复交替作用,出现诸如网裂、沉陷、车辙、拥包等各种病害并逐步扩展,严重影响行车的安全性和舒适性,需要对其进行翻修,以恢复其使用性能。我国在90年代以后陆续建成的高速公路已进入大、中修期,大量的路面需要维修,在翻修改建过程中将产生大量的废料。为了节约能源、减少环境污染、合理利用路用资源、尽可能减少废旧沥青混合料的堆放场地和降低路面工程造价,在沥青路面专项工程修补和大修时,应充分考虑废旧沥青混合料的再生问题。
冷再生无论从环保还是社会经济效益来讲,都有热再生无法具备的优点。目前沥青路面冷再生技术包括厂拌冷再生和现场冷再生,主要应用沥青混凝土面层或部分基层材料,再生材料形成的结构层可以作为高等级公路的基层、底基层或低等级公路的面层(加铺雾状封层)。厂拌冷再生是将旧沥青混凝土材料铣刨后,运送至固定场所,按情况破碎后,通过固定设备加入泡沫沥青,根据要求添加新料后拌合,形成新的沥青混合料,运送至施工现场摊铺,碾压,养护成型后,成为路面结构中某一层次的整套工艺。本文结合广东地区厂拌冷再生的情况,从原材料、再生料拌和、摊铺、碾压工艺及过程检验等方面进行总结,研究沥青路面泡沫冷再生施工质量控制技术。
 
1、沥青路面泡沫冷再生原材料要求
沥青路面泡沫冷再生原材料主要包括回收沥青路面材料(RAP),沥青,水泥,集料。不同的回收沥青路面材料应分别堆放,不得混杂,根据铣刨机械和速率确定铣刨方式,减少材料变异,回收沥青路面材料(RAP)存放时不得混入基层废料,混凝土废料,土等杂物。回收后沥青路面材料(RAP)最大粒径不大于再生沥青混合料最大公称粒径,不应有超粒径颗粒,经过处理的回收沥青路面材料在堆放和转运过程中应避免离析,并避免长时间堆放,料包中的回收沥青材料应该及时使用。
   
使用时回收沥青路面材料(RAP)应从一端开始在全高范围内铲料,经过处理的回收沥青路面材料(RAP)应按表1的各项技术指标进行检测。表2、表3、表4分别是旧沥青路面铣刨料、粗集料以及石屑筛分的试验结果。
1   厂拌冷再生RAP检测项目与质量要求
材料
检测项目
技术要求
试验方法
RAP
含水率
实测
附录A,附录B
RAP级配
实测
沥青含量
实测
砂当量
>50
RAP中的沥青
针入度
实测
抽提,《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JIJ052-2000)
60℃黏度
实测
软化点
实测
15℃延度
实测
RAP中的粗集料
针片状颗粒含量,压碎值
实测
抽提,《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)
RAP中的细集料
棱角性
实测
 
2   旧沥青路面铣刨料试验结果
试验项目
单位
试验结果
规范标准
试验依据
旧沥青路面铣刨料的含水量
%
1.03
实测
《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008)附录A
旧沥青路面铣刨料的沥青含量
%
6.95
实测
旧沥青路面铣刨料的粗集料压碎值
%
14.2
实测
抽提,《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)
3   粗集料试验结果
试验项目
单位
试验结果
规范标准
试验依据
05mm石屑的含水率
%
0.40
实测
T0332-2005
 
4   0~5mm石屑筛分结果
试样
通过下列筛孔(mm)质量百分率(%)
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
05mm石屑
98.8
65.4
49.2
34.0
23.0
14.8
9.7
 
 
 
 
 
 
再生混合料使用的道路石油沥青以及制作泡沫沥青使用的道路石油沥青技术要求应符合现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40--2004)的规定,不得采用改性沥青,对首批进厂合格的沥青,应对其取样进行组分试验分析,以便确定最佳发泡温度和最佳发泡用水量,基质沥青应存放在130℃-160℃的储存罐中,应避免长时间存放,存放时间超过15天的沥青在使用前应该重新检验,不符合要求的不得使用。水泥作为再生结合料或者活性添加剂使用时,初凝时间应该在3小时以上,终凝时间应该在6小时以上,不应使用快硬早强水泥,水泥作为填料时,其质量技术要求应满足现行《公路沥青路面施工技术规范》的要求,水泥在进厂过程中每批次或者每500吨检测两次,各项指标应该达到相应的技术要求。
水泥试验结果见表5。
5   水泥技术指标
试验项目
单位
试验结果
规范标准
试验依据
含水量
%
0.05
≯1
T0332-2005
粒度范围<0.6mm
<0.15mm
<0.075mm
%
100
100
99.5
100
90100
75100
T0351-2000
 
集料的质量应满足现行《公路沥青路面施工技术规范》的要求,当单一规格的集料某项指标不合格,但不同粒径规格的材料按照级配组成的集料混合料指标能符合规范要求时,允许使用,由于泡沫沥青依赖细料得以分散,因此泡沫沥青冷再生混合料性能对矿料级配中的0.075mm的通过率比较敏感,故要求合成后的混合料级配要有充足的细料。
 
2、沥青路面泡沫冷再生混合料配合比设计
表6和图1~4是沥青发泡特性试验结果,由此最终确定本项目泰普克70#道路石油沥青的最佳发泡条件为:发泡温度:160℃;发泡用水量:3.0%。
6 泡沫沥青最佳发泡温度和最佳发泡用水量试验
发泡用水量
发泡温度
160
170
膨胀率(倍)
半衰期(秒)
膨胀率(倍)
半衰期(秒)
2.0
8
15
7
12
2.5
10
14
8
11
3.0
12
13
10
9
3.5
15
11
13
8
1 160泡沫沥青用水量与膨胀率关系图   2 160泡沫沥青用水量与半衰期关系
 
3 170泡沫沥青用水量与膨胀率关系图  图4 170泡沫沥青用水量与半衰期关系图
 
3、沥青冷再生混合料的拌制
由于本项目仅施工464m泡沫沥青冷再生试验段,拌和设备仅一台维特根公司生产的专用拌合设备。
 
根据泡沫沥青的最佳发泡温度确定沥青储料罐的加热温度,利用泡沫沥青的最佳用水量对基质沥青进行发泡,拌合时,根据试验室的筛分结果和掺配比例进行拌合,并微调各自转速,使混合料级配符合设计要求,在开工之前要确保沥青储料罐的沥青温度达到泡沫沥青最佳发泡温度,以免影响发泡效果,保证施工的正常进行。本工程中沥青的最佳发泡温度和最佳发泡用水量的实验结果,拌合时间应适宜,拌合后的沥青冷再生混合料应均匀一致,无结团或者成块现象,从这次试验路情况看,一台厂拌设备满足不了大面积的施工要求,按正常摊铺计算,则需要相同型号厂拌设备4台以上。
 
4、沥青冷再生混合料的运输,摊铺和碾压
(1)混合料的运输,应该采用自卸汽车运输,车厢应清洁干净,不得有积水和杂物,装料时应分多次装料,避免离析,装车后应尽快运输到摊铺现场。温度较高,日照严重或者风力较大时应采用帆布对混合料进行覆盖,防止水分过多和污染。
(2)混合料的摊铺,应根据实际的混合料的级配,施工机械和施工工艺确定摊铺系数,摊铺过程中随时检查摊铺厚度及路拱,横坡,并按混合料总量与摊铺面积检验平均厚度,不符合要求时应根据现场摊铺情况及时调整。摊铺机必须缓慢、均匀连续不断的摊铺,如出现影响供料则应适当调整作业速度,以维持不间断作业,不得随意变换速度或中途停顿,摊铺速度应控制在2~4m/min范围之内。摊铺面应采用两台摊铺机梯队作业,一前一后保证六一致,(即速度一致、摊铺厚度一致、摊铺系数一致、路拱拱度一致、摊铺平整度一致、振动频率一致。)两机摊铺接缝平整,应有10-20cm左右宽度搭接,前后机10-20m作业。严格控制摊铺层厚度和高程,保证路拱横坡度满足设计要求,调整好传感器臂与导向控制线的关系。摊铺机的螺旋布料器应有三分之二埋入混合料中,在摊铺中要注意离析、波浪裂缝等不良情况,及时找明原因及时消除。
 
(3)混合料的碾压应根据再生层的厚度,压实度等配备足够数量、吨位的钢轮压路机,软轮压路机和胶轮压路机,在混合料最佳含水率情况下进行碾压,保证压实后的再生层符合压实度和平整度的要求。此次试验路的碾压工艺:
第一阶段,双钢轮前进静压→后退开振碾压→振碾2-3遍,原则上先轻后重,顺序从路边向路中依次碾压,碾压速度控制在1.5-3km/h,,保证错轴宽度,不漏压。
 
第二阶段,单钢轮压路机碾压,碾压速度控制在2-4km/h范围内,弱振2遍后强振2遍。
第三阶段,轮胎压路机搓揉碾压4-5遍,速度控制在2-4km/h内,最后钢轮压路机终压。
碾压时,发现再生层表面干燥时应洒少量水,洒水量控制在表面湿润即可,第一施工段完成后即可对冷再生层进行压实度和平整度检测,发现压实度不合格时通知压路机进行补压,补压后再检测压实度,使其符合要求。
 
 
5、结束语
本文结合464米试验段的施工,总结出泡沫沥青厂拌冷再生施工中质量控制的一些技术,包括原材料的质量控制,冷再生混合料的拌合,运输、摊铺和碾压工艺及注意事项,通过相关试验路现场检测,所测指标均符合设计要求。由于泡沫沥青冷再生在广东尚属较新的施工技术,还有很多问题需要进一步研究解决,如泡沫沥青冷再生在对回收沥青铣刨速率与厚度的关系确定报导、配合比设计、新沥青标号的使用等问题上都需要大家深入的研究,才能更好的为生产服务。