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瀝青路面泡沫冷再生技術在高速公路大修工程中的應用 于 2011年02月24日 發布 點擊數:
 
 
摘要:我國高速公路瀝青路面維修和改建過程中,冷再生技術是一種非常適用且經濟的手段。但多年的實踐表明,瀝青廢料的變異性、再生混合料的拌和等問題常常影響冷再生路面的施工質量。本文從瀝青路面泡沫冷再生的原材料、配合比設計、再生料拌和、攤鋪、碾壓工藝及過程檢驗等方面,探討泡沫冷再生施工質量控制技術,希望能為以后類似施工做一些借鑒。
關鍵詞:瀝青路面;RAP;泡沫瀝青;冷再生;施工質量控制
 
前言
瀝青路面經過一定年限的使用,受交通應力、循環應力等的影響,以及瀝青老化和冰凍、高溫、紫外線的反復交替作用,出現諸如網裂、沉陷、車轍、擁包等各種病害并逐步擴展,嚴重影響行車的安全性和舒適性,需要對其進行翻修,以恢復其使用性能。我國在90年代以后陸續建成的高速公路已進入大、中修期,大量的路面需要維修,在翻修改建過程中將產生大量的廢料。為了節約能源、減少環境污染、合理利用路用資源、盡可能減少廢舊瀝青混合料的堆放場地和降低路面工程造價,在瀝青路面專項工程修補和大修時,應充分考慮廢舊瀝青混合料的再生問題。
冷再生無論從環保還是社會經濟效益來講,都有熱再生無法具備的優點。目前瀝青路面冷再生技術包括廠拌冷再生和現場冷再生,主要應用瀝青混凝土面層或部分基層材料,再生材料形成的結構層可以作為高等級公路的基層、底基層或低等級公路的面層(加鋪霧狀封層)。廠拌冷再生是將舊瀝青混凝土材料銑刨后,運送至固定場所,按情況破碎后,通過固定設備加入泡沫瀝青,根據要求添加新料后拌合,形成新的瀝青混合料,運送至施工現場攤鋪,碾壓,養護成型后,成為路面結構中某一層次的整套工藝。本文結合廣東地區廠拌冷再生的情況,從原材料、再生料拌和、攤鋪、碾壓工藝及過程檢驗等方面進行總結,研究瀝青路面泡沫冷再生施工質量控制技術。
 
1、瀝青路面泡沫冷再生原材料要求
瀝青路面泡沫冷再生原材料主要包括回收瀝青路面材料(RAP),瀝青,水泥,集料。不同的回收瀝青路面材料應分別堆放,不得混雜,根據銑刨機械和速率確定銑刨方式,減少材料變異,回收瀝青路面材料(RAP)存放時不得混入基層廢料,混凝土廢料,土等雜物。回收后瀝青路面材料(RAP)最大粒徑不大于再生瀝青混合料最大公稱粒徑,不應有超粒徑顆粒,經過處理的回收瀝青路面材料在堆放和轉運過程中應避免離析,并避免長時間堆放,料包中的回收瀝青材料應該及時使用。
   
使用時回收瀝青路面材料(RAP)應從一端開始在全高范圍內鏟料,經過處理的回收瀝青路面材料(RAP)應按表1的各項技術指標進行檢測。表2、表3、表4分別是舊瀝青路面銑刨料、粗集料以及石屑篩分的試驗結果。
1   廠拌冷再生RAP檢測項目與質量要求
材料
檢測項目
技術要求
試驗方法
RAP
含水率
實測
附錄A,附錄B
RAP級配
實測
瀝青含量
實測
砂當量
>50
RAP中的瀝青
針入度
實測
抽提,《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JIJ052-2000)
60℃黏度
實測
軟化點
實測
15℃延度
實測
RAP中的粗集料
針片狀顆粒含量,壓碎值
實測
抽提,《公路工程集料試驗規程》(JTGE42-2005)
RAP中的細集料
棱角性
實測
 
2   舊瀝青路面銑刨料試驗結果
試驗項目
單位
試驗結果
規范標準
試驗依據
舊瀝青路面銑刨料的含水量
%
1.03
實測
《公路瀝青路面再生技術規范》(JTG F41-2008)附錄A
舊瀝青路面銑刨料的瀝青含量
%
6.95
實測
舊瀝青路面銑刨料的粗集料壓碎值
%
14.2
實測
抽提,《公路工程集料試驗規程》(JTG E42-2005)
3   粗集料試驗結果
試驗項目
單位
試驗結果
規范標準
試驗依據
05mm石屑的含水率
%
0.40
實測
T0332-2005
 
4   0~5mm石屑篩分結果
試樣
通過下列篩孔(mm)質量百分率(%)
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瀝青以及制作泡沫瀝青使用的道路石油瀝青技術要求應符合現行《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40--2004)的規定,不得采用改性瀝青,對首批進廠合格的瀝青,應對其取樣進行組分試驗分析,以便確定最佳發泡溫度和最佳發泡用水量,基質瀝青應存放在130℃-160℃的儲存罐中,應避免長時間存放,存放時間超過15天的瀝青在使用前應該重新檢驗,不符合要求的不得使用。水泥作為再生結合料或者活性添加劑使用時,初凝時間應該在3小時以上,終凝時間應該在6小時以上,不應使用快硬早強水泥,水泥作為填料時,其質量技術要求應滿足現行《公路瀝青路面施工技術規范》的要求,水泥在進廠過程中每批次或者每500噸檢測兩次,各項指標應該達到相應的技術要求。
水泥試驗結果見表5。
5   水泥技術指標
試驗項目
單位
試驗結果
規范標準
試驗依據
含水量
%
0.05
≯1
T0332-2005
粒度范圍<0.6mm
<0.15mm
<0.075mm
%
100
100
99.5
100
90100
75100
T0351-2000
 
集料的質量應滿足現行《公路瀝青路面施工技術規范》的要求,當單一規格的集料某項指標不合格,但不同粒徑規格的材料按照級配組成的集料混合料指標能符合規范要求時,允許使用,由于泡沫瀝青依賴細料得以分散,因此泡沫瀝青冷再生混合料性能對礦料級配中的0.075mm的通過率比較敏感,故要求合成后的混合料級配要有充足的細料。
 
2、瀝青路面泡沫冷再生混合料配合比設計
表6和圖1~4是瀝青發泡特性試驗結果,由此最終確定本項目泰普克70#道路石油瀝青的最佳發泡條件為:發泡溫度:160℃;發泡用水量:3.0%。
6 泡沫瀝青最佳發泡溫度和最佳發泡用水量試驗
發泡用水量
發泡溫度
160
170
膨脹率(倍)
半衰期(秒)
膨脹率(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泡沫瀝青用水量與膨脹率關系圖   2 160泡沫瀝青用水量與半衰期關系
 
3 170泡沫瀝青用水量與膨脹率關系圖  圖4 170泡沫瀝青用水量與半衰期關系圖
 
3、瀝青冷再生混合料的拌制
由于本項目僅施工464m泡沫瀝青冷再生試驗段,拌和設備僅一臺維特根公司生產的專用拌合設備。
 
根據泡沫瀝青的最佳發泡溫度確定瀝青儲料罐的加熱溫度,利用泡沫瀝青的最佳用水量對基質瀝青進行發泡,拌合時,根據試驗室的篩分結果和摻配比例進行拌合,并微調各自轉速,使混合料級配符合設計要求,在開工之前要確保瀝青儲料罐的瀝青溫度達到泡沫瀝青最佳發泡溫度,以免影響發泡效果,保證施工的正常進行。本工程中瀝青的最佳發泡溫度和最佳發泡用水量的實驗結果,拌合時間應適宜,拌合后的瀝青冷再生混合料應均勻一致,無結團或者成塊現象,從這次試驗路情況看,一臺廠拌設備滿足不了大面積的施工要求,按正常攤鋪計算,則需要相同型號廠拌設備4臺以上。
 
4、瀝青冷再生混合料的運輸,攤鋪和碾壓
(1)混合料的運輸,應該采用自卸汽車運輸,車廂應清潔干凈,不得有積水和雜物,裝料時應分多次裝料,避免離析,裝車后應盡快運輸到攤鋪現場。溫度較高,日照嚴重或者風力較大時應采用帆布對混合料進行覆蓋,防止水分過多和污染。
(2)混合料的攤鋪,應根據實際的混合料的級配,施工機械和施工工藝確定攤鋪系數,攤鋪過程中隨時檢查攤鋪厚度及路拱,橫坡,并按混合料總量與攤鋪面積檢驗平均厚度,不符合要求時應根據現場攤鋪情況及時調整。攤鋪機必須緩慢、均勻連續不斷的攤鋪,如出現影響供料則應適當調整作業速度,以維持不間斷作業,不得隨意變換速度或中途停頓,攤鋪速度應控制在2~4m/min范圍之內。攤鋪面應采用兩臺攤鋪機梯隊作業,一前一后保證六一致,(即速度一致、攤鋪厚度一致、攤鋪系數一致、路拱拱度一致、攤鋪平整度一致、振動頻率一致。)兩機攤鋪接縫平整,應有10-20cm左右寬度搭接,前后機10-20m作業。嚴格控制攤鋪層厚度和高程,保證路拱橫坡度滿足設計要求,調整好傳感器臂與導向控制線的關系。攤鋪機的螺旋布料器應有三分之二埋入混合料中,在攤鋪中要注意離析、波浪裂縫等不良情況,及時找明原因及時消除。
 
(3)混合料的碾壓應根據再生層的厚度,壓實度等配備足夠數量、噸位的鋼輪壓路機,軟輪壓路機和膠輪壓路機,在混合料最佳含水率情況下進行碾壓,保證壓實后的再生層符合壓實度和平整度的要求。此次試驗路的碾壓工藝:
第一階段,雙鋼輪前進靜壓→后退開振碾壓→振碾2-3遍,原則上先輕后重,順序從路邊向路中依次碾壓,碾壓速度控制在1.5-3km/h,,保證錯軸寬度,不漏壓。
 
第二階段,單鋼輪壓路機碾壓,碾壓速度控制在2-4km/h范圍內,弱振2遍后強振2遍。
第三階段,輪胎壓路機搓揉碾壓4-5遍,速度控制在2-4km/h內,最后鋼輪壓路機終壓。
碾壓時,發現再生層表面干燥時應灑少量水,灑水量控制在表面濕潤即可,第一施工段完成后即可對冷再生層進行壓實度和平整度檢測,發現壓實度不合格時通知壓路機進行補壓,補壓后再檢測壓實度,使其符合要求。
 
 
5、結束語
本文結合464米試驗段的施工,總結出泡沫瀝青廠拌冷再生施工中質量控制的一些技術,包括原材料的質量控制,冷再生混合料的拌合,運輸、攤鋪和碾壓工藝及注意事項,通過相關試驗路現場檢測,所測指標均符合設計要求。由于泡沫瀝青冷再生在廣東尚屬較新的施工技術,還有很多問題需要進一步研究解決,如泡沫瀝青冷再生在對回收瀝青銑刨速率與厚度的關系確定報導、配合比設計、新瀝青標號的使用等問題上都需要大家深入的研究,才能更好的為生產服務。
 
 
 
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