沥青厂拌热再生应用研究

沈伯锋 2019-06-27 版权声明 举报文章

【摘 要】通过购置沥青混合料厂拌热再生设备实践应用,提出厂拌热再生拌制方法及施工方案,分析总结施工工艺及质量控制要点,进行经济、材料、环境效益分析。

【关键词】沥青厂拌热再生;实践应用;拌制方法;施工方案;施工工艺;质量控制要点;效益评价

0 引言

甘肃省金昌公路管理局管理养护国、省、县、乡各等级普通干线公路375公里(黑色路面),多处于沙漠戈壁、高寒阴湿地域环境,且管养的大部分普通干线公路超期服役,多数都是1997年实施国家标准美化工程(GBM工程)后未再进行较大规模的维修改造,通过公路小修保养维持至今,路况普遍较差。为解决养护资金短缺,筑路材料浪费,遏制沿路环境恶化等现实问题,我局于2012年引进福建铁拓机械公司生产的RLBZ-1000型沥青热再生设备,进行厂拌热再生技术探索性应用实践。近年来,在普通干线永肃公路病害处治工程、G312线路肩带养护维修等工程项目中进行了多次验证性实验应用,取得了较为理想的效果。沥青路面热再生技术的应用,解决了大量挖翻、铣刨的沥青废旧材料对环境的污染及筑路材料浪费等问题,变废为宝,对环境友好型、资源节约型社会建设做出了公路行业应有的贡献。

2.5 旧料掺配比例的确定

对旧料进行抽提试验,回收旧沥青,选取旧料新料掺配比例分别为20:80,30:70,50:50,70:30,80:20,把不同的旧料、新料掺配比例转化为旧沥青用量、新沥青用量的比例,再进行沥青混合料的三大技术指标试验,根据沥青指标要求,确定旧沥青材料的掺配比例。

2.6 再生混合料级配设计

2.6.1 在确定旧料掺配比例的情况下,根据级配设计要求,先初步选定粗、中、细三个级配,计算各种级配规格下初始沥青用量。在三个级配平行试验中,至少要有两个级配掺配拌制的沥青混合料的各项性能指标满足《规范》要求。根据反复试验的的经验,在上述两个级配中选定其中一个为目标配合比,按计算沥青用量±0.5%、±1%制备四组试件,计算出最佳沥青用量。

2.6.2 对设计出的沥青混合料进行马歇尔试验,其最佳的沥青用量试件体积性质应满足《规范》要求。

2.6.3 对制备出的试件进行水稳定性检验,并且满足《试验规程》技术要求。

2.6.4 对制备出的试件进行动稳定性试验,并且至少满足不小于1000次/mm的技术要求。

2.7 再生混合料生产配合比设计与调试

2.7.1 废旧材料的性能试验。在生产配合比设计与调试前,对筛分处理的废旧料再次进行抽提试验,得到废旧材料的颗粒级配、沥青含量,和目标配合比试验时使用的旧料指标进行比对,以便于检验旧料的均匀性、稳定性。生产配合比调试时,废旧料的组合以此次试验结果为准。对各档废旧料的含水量进行测定,通过换算确定冷料的输入量。

2.7.2 冷料输入量测定。在正式试拌前,对各档的冷料输入量进行试验测定,确定冷料输入量和拌合机械设定参数的对应关系,作为正式试拌的基础参数。

2.7.3 测定各热料和矿粉的用量。根据冷料输入量试验,目标配合比设计结果,对经过筛分即将进入拌合设备各料仓的矿料取样再次进行筛分,通过计算(废旧料按照目标配合比计算),确定各热料仓矿料和矿粉的输入比例。

2.7.4 确定最佳油石比。选定一个目标配合比时的掺配比例中最佳沥青用量数据,以最佳沥青用量、最佳沥青用量±0.3%等三种用油量以及计算的矿料、目标配合比废旧料拌制混合料来确定生产配合比的最佳沥青用量。生产配合比确定的最佳沥青用量和目标配合比确定的最佳沥青用量误差应小于0.2%。

2.7.5 残留稳定度检验。按照生产配合比拌制沥青混合料,进行浸水48小时马歇尔试验,检验残留稳定度,使其满足《试验规程》检测指标要求。

2.7.6 验证生产配合比。材料、设备一切就绪,按照生产配合比试拌沥青混合料,经检验合格的沥青混合料进行试验路铺筑。把用于试验路铺筑的沥青混合料再次进行沥青含量、筛分以及马歇尔试验。检验混合料合成级配时要特别注意,筛孔0.075mm、2.36mm、4.75mm以及公称最大粒径筛孔的通过率要接近目标配合比确定的数值,避免0.3mm~0.6mm间出现驼峰,通过多次取样试验和验证确定可靠的生产配合比。

3 再生混合料拌制

3.1 再生混合料的拌制要严格控制矿料的级配、沥青用量、沥青和集料的加热温度、拌合温度,混合料的均匀性以及出厂温度。热再生混合料有别于普通沥青混合料,拌和时要加大试验检测频率。连续拌和时,每天应分上、下午须取样做马歇尔及抽提试验,以确保热再生混合料质量符合要求。

3.2 再生沥青混合料的拌和是厂拌热再生工艺的核心技术,必须特别做到以下几点:

3.2.1 精确控制拌合设备和再生设备加热筒、拌和仓温度,不得烧伤回收料中含有的沥青结合料,最大限度减少拌和时沥青二次老化;

3.2.2 废旧料不得板结,要充分分散,其结合料、矿料与新沥青、新集料充分搅拌混合均匀;

3.2.3 避免废旧材料加温过度产生沥青黑烟,造成二次污染,废旧料加热温度不应超过130℃。

3.2.4 再生沥青混合料生产过程中,新集料温度应提高10℃左右,控制在 180~190℃,新沥青的加热温度按照新沥青的粘温曲线确定,适宜控制在 145~160℃。再生混合料的搅拌温度不能只按新沥青的粘温曲线确定,因为新沥青和旧料中的沥青结合料混合后得到的混合沥青结合料的粘度与新沥青相比发生了变化。当不加再生剂时混和沥青的粘度要比新沥青的粘度大,所以混合料的搅拌温度也应相应的提高,根据混和沥青的粘温曲线确定,一般比根据新沥青的粘温曲线确定的搅拌温度提高 5℃左右。为了充分混合废旧料和新加矿料及新沥青,搅拌时间要比拌制新沥青混合料略长,控制在 50~60s,拌和至颜色均匀一致后出料。再生沥青混合料出厂温度最理想状态为 140~150℃之间,超此范围要么混合料温度过低,要么废旧料老化,难以保证摊铺后的面层质量。

4 厂拌热再生混合料路面铺筑

4.1 面层施工前,要充分做好铺筑准备工作。首先做好下承层的的检查、清扫及黏层沥青的撒布工作。其次调试好摊铺机,并在铺筑前30分钟加热熨平板,按照既往经验准备足够数量的钢轮压路机和轮胎压路机,以保证再生混合料快铺快压的施工要求。

4.2 再生混合料装卸要避免离析,其温度较普通沥青混合料温度略低,要在运输上采取有效措施,最好采用保温车厢运输,到达施工现场要再次检测混合料温度,消除混合料温度损失过大而给沥青面层质量留下潜在的隐患。

4.3 要高度重视试验路铺筑。在大规模施工前要进行试验路铺筑, 在此过程充分验证施工方案,充分暴露各种影响面层铺筑质量的问题,取得最可靠工艺数据和最佳施工方案以指导正式施工。

4.4 再生沥青混合料的施工机械、路面的摊铺、碾压和初期养护等工艺以及质量控制要求与普通沥青路面施工基本相同。特别要严格控制再生沥青混合料的摊铺与碾压温度,同时应避免在气温较低或大风天气进行再生沥青混合料摊铺作业。

4.5 再生混合料铺筑应保持匀速、连续、稳定,摊铺速度应与供料、碾压速度保持平衡,避免中间停顿,减少施工横缝。

4.6 碾压要遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则,在初压、复压、终压各个阶段,禁止压路机在新铺路面转向、掉头、急刹车和停放。

4.7 施工缝处置。无论施工横缝、纵缝要精心处置,采用有效措施消除错台、跳车,甚至消除接缝痕迹。

4.8 封闭及开放交通。热再生混合料因其掺配生产特殊性,施工完毕要延长时间开放交通,路面温度高于40℃或施工结束少于1小时,不得开放交通。

5 厂拌热再生应用及成效分析

我们通过厂拌热再生的应用及研究,应用技术日趋成熟,根据废旧材料材料品质其掺配量均有所提高,经济效益及环境保护方面取得明显效果。

5.1 原材料成本方面

我们从最初的废旧材料30%的掺配量,逐步提高到50%,不仅工程质量得到保证,而且工程成本有所节约。与普通沥青混合料生产相比,每生产1吨再生沥青混合料可节约沥青18kg、集料450kg。若集料按120元/吨,沥青按近年的均价5300元/吨计算,则每生产1吨再生沥青混合料可节省费用约180元(详见表1),这是一个十分可观的经济数目。以上仅是从节省工程费用角度得到的直接经济效益,尚未考虑旧沥青料的再利用,能够有效减缓使用新石料、开采矿石造成的森林植被减少、水土流失、环境污染等严重的生态破坏的现象,环境专家认为其产生的间接效益比直接经济效益还要高。

表1 每生产1吨混合料掺加不同旧料可节省的费用

图2 掺配不同比例废旧料费用节省

5.2 机械设备和其它成本方面

再生混合料生产仅需要对公路行业通用的拌合设备进行局部加工改造,所添加设备具有较强的匹配性能,能与不同型号沥青拌合设备相组合,可针对不同项目进行重复使用,费用经济低廉。旧沥青混合料的再生利用节约了沥青和砂石材料用量,从而降低了工程造价,又避免了旧料运输、堆放所占用的土地使用以及环境污染治理等费用。

5.3 社会和环境效益方面

厂拌热再生技术除了具有一定的直接经济效益外,还具有良好的社会和环境效益,而这方面的效益是无法用货币来衡量的。首先,铺筑再生路面而充分利用了旧沥青混合料,解决了沥青路面翻修所产生大量废料对环境造成污染问题,保护了人类生存的环境,符合我国可持续发展战略要求,达到循环利用的目的;其次,节约沥青和砂石材料,减少了对材料的需求量,又有助于自然环境资源的保护和资源节约,缓和沥青材料供求的紧张状态;最后,由于节省了投资,降低了工程造价,使因养护资金短缺而不能及时维修改造的旧沥青路面得以修复,从而改善、提高路况,增强公路的通行能力,降低了运输成本,整治了安全隐患,保证了行车安全。

6 结束语

研究、应用沥青厂拌热再生技术,改造、修复低等级沥青路面,具有较大的社会、经济、环境效益,值得大力推广应用。

【参考文献】

[1]人民交通出版社.沥青路面再生技术手册[M].拾方治,马卫民编著,2006.

[2]永肃公路厂拌热再生试验段施工技术说明[J].甘肃省公路管理局,2012.

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