泡沫沥青厂拌冷再生施工技术分析

时间:2022-07-24 10:18:58

泡沫沥青厂拌冷再生施工技术分析

摘 要:本文主要对近年来在国内出现的且应用越来越广泛的泡沫沥青厂拌冷再生施工技术进行了研究,作为一种实用技术,该基础的出现和发展为提高目前国内沥青路面质量具有很重要的意义。

关键词:沥青;厂拌冷再生;施工

中图分类号:TU535

文献标识码:B

文章编号:1008-0422(2012)07-0140-03

1 引言

我国的交通事业在新中国成立以后,从无到有,从小到大,稳扎稳打,取得了非常好的成绩,尤其在改革开放之后,更是取得了飞速发展。我国高速公里通车里程已超过5万公里,仅次于美国居世界第二位。尚有大量一、二级公路组成的省国道。但是,公路质量并没有随着数量的增加而有太多的提高,相反,公路经常出于维修状态,严重影响了正常的通行。所以路面再生技术得到了相关专家的重视,而其中泡沫沥青厂拌冷再生施工技术就是应用比较多的技术之一。2004年5月,沪宁高速公路扩建工程无锡段HN-LM4标采用的是柔性基层的沥青路面结构形式,将沥青面层铣刨料由乳化沥青冷厂拌再生后用于ARC300型沥青冷再生设备应用于沪宁高速新路的下基层。这是国内首次将厂拌冷再生技术运用于高速公路,也是厂拌冷再生技术首次用于实际工程施工,到目前为止应用越来越多。本文即重点对该技术进行探讨。

2 沥青冷再生技术及特点

2.1沥青冷再生技术

如前所述,沥青冷再生技术是指利用原沥青路面材料(包括面层材料和部分基层材料)进行铣刨后,加入部分新骨料或新集料,按比例加入一定剂量的添加剂(水泥和(或)乳化沥青或泡沫沥青(等))和一定量的水,通过拌和机重新拌和,最后碾压成型,使之重新形成路面结构层的一种工艺方法。

2.2乳化沥青冷再生的特点

沥青冷再生技术是一项国际上先进的养护技术,它基于“柔性基层”的理念,具有以下优点:

2.2.1可以有效地解决半刚性基层反射裂缝问题,延长沥青面层使用寿命。

2.2.2与传统的沥青路面维修方式相比,能够节约大量的沥青、砂石等原材料,节省工程投资,有利于废料处理、保护环境,因而具有显著的经济效益和社会效益,符合国家节约、环保的要求。

2.2.3乳化或泡沫沥青再生技术拌和、施工工艺简单,在路面压实后可以立刻开放交通,极大地缩短了施工时间,能够节省近一半的养护时间,但却保持着同样良好的养护效果。

2.2.4施工期间无挥发物产生,利于环保。

2.2.5施工受季节和气候影响较小。

沥青路面冷再生包括就地冷再生和厂拌冷再生两种方法。其中,沥青路面就地冷再生是国外20世纪80年代后期迅速发展起来的一种新技术,目前己成为国际上道路维修改造的主要方法之一。它施工简单,节约时间,节约成本,并且提高旧路面等级,对交通影响小。

采用就地冷再生技术,原有路面材料全部被就地利用,省略了挖掘、外运、厂内加工及回填等一系列工作,施工工序大为简化。国内外的一些施工资料显示,与传统的施工方法相比,随着再生层的厚度不同,大致可以降低成本20%左右,同时因为旧料予以全部利用,减少了新材料的开采,也不存在旧料运输和废料随意弃放的问题,施工过程没有粉尘和废弃物的污染,节约了资源,保护了环境,因此被人称为“绿色”施工技术。

我国路面早期损坏现象严重,而且大部分都是由基层损坏引起。热再生往往无法从根本上解决路面基层损坏的问题,因此沥青路面冷再生技术在我国的普遍应用就更具有现实意义。

3 施工材料要求

3.1 RAP材料

要求不同路段、不同沥青含量和不同级配组成的沥青路面分别回收,运至拌和厂后分开堆放。堆放回收料的场地需预先经过硬化处理,排水通畅。如RAP料无结团成块现象,无过多的超粒径颗粒,且砂当量大于50%。

3.2沥青

再生沥青混合料宜使用重交通70#沥青,也可使用重交通90#沥青。其质量要求与非再生沥青混合料中的石油沥青质量要求相同,应符合《公路沥青路面施工技术规范》的规定。

泡沫沥青的发泡特性影响其在待稳定材料中的分散程度,从而对泡沫沥青再生混合料的性能产生显著影响。因此,在泡沫沥青冷再生施工过程中,必须保证沥青的正常发泡,使其具有合适的发泡特性,以确保再生混合料的拌和质量。沥青的发泡性能应满足:膨胀率不小于10倍,半衰期不小于8s。

3.3新集料

当RAP的级配不能满足乳化沥青冷再生混合料的级配要求时,需加入部分新集料。

新集料的级配组成应使其与RAP以适当的比例掺配时,能满足再生混合料的合成级配要求,且集料的各项技术指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》的规定。

3.4水泥和水

拌和用水量对泡沫沥青在其中的分散状况具有显著影响,拌和用水量不足或过多都会影响沥青的均匀分散,不利于再生混合料的整体性能。施工过程中应根据再生混合料的含水量情况以及实际的级配组成具体确定相应合适的拌和用水量。水泥采用初凝时间在3h以上,终凝时间较长(宜在6h以上)的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰硅酸盐水泥等。

4 施工准备

4.1封闭交通

4.2准备原道路

①清除原道路表面的石块、垃圾,杂草等杂物。

②清除积水。

4.3旧路面铣刨与铣刨料的堆放

对旧路面进行既定深度的铣刨,铣刨速度控制在6-7m/min。采用运输车直接将铣刨料运输至拌和厂集中堆放,堆高不超过2m,防止在铣刨料堆放和生产过程中发生结块成团现象。

4.4下承层准备

①路面铣刨后,清除所有夹层,清扫所有松动材料;②对原路面进行弯沉测试,根据设计单位提供的控制指标要求,对破损基层进行处理,保证处理位置的压实;③撒布乳化沥青透层油,保证两侧纵向接缝处纵面也同时撒布。

4.5测量准备

复核水准点高程,检查下承层标高。用粉笔标出导向线。在摊铺段外测沿边线定边桩,每隔10m测定一点控制高程和横坡度,计算和标定钢丝悬挂高度。用钢纤架、直径2mm钢丝绳和紧线钳按控制标高放好摊铺机摊铺厚度基准面。

5 施工工艺

5.1再生混合料的拌和

①热沥青供应

应选择保温性能好的沥青罐车;沥青装车温度170-180℃,现场沥青温度不得低于60℃;避免长时间沥青保持,80℃以上温度。

②水的供应

必须有稳定连续的干净水供应6吨/小时;利用水车的水泵往KMA200补水。

③水泥供应

根据日水泥消耗量,及时补充散装水泥;水泥可以在工作中连续添加,但必须保证罐内剩余水泥数量不低于1/3。

④KMA厂拌

利用KMA200进行再生混合料的拌和。装入KMA200的各组成材料通过设备的微机控制系统自动调整比例以符合设计级配。RAP中的超粒径颗粒由一定尺寸的过滤筛孔进行去除,以保证混合料的级配和性能。沥青罐车和水车与KMA200相接,提供混合料所需的泡沫沥青。进行沥青发泡之前,应检查罐车中的沥青温度是否符合要求,若低于发泡温度则不予使用。通过KMA200上的试验喷嘴可检验现场沥青发泡效果。

另外,还需对拌制出的泡沫沥青混合料进行检查,包括料的湿度以及沥青分布是否均匀等,以保证混合料性能符合设计要求。

5.2运输

拌和后的成品料直接输送到自卸车上运输到现场进行摊铺。

①泡沫沥青混合料采用干净、有金属底板的自卸汽车运输,车槽内不得沾有有机物质,车辆底部及两侧均应清扫干净;②车辆的运输能力应大于拌和能力和摊铺能力,使摊铺机连续均匀不间断地进行铺筑;③运料车应靠近离摊铺机30cm左右时以空挡停车,使其由摊铺机推动前进;④运料车应分两次进行卸料,第一次卸料斗起升高度为其总起升高度的一半,第二次将随着摊铺机的不断前进进行混合料摊铺,配合摊铺机逐渐起升料斗进行卸料;⑤运输过程中,运料车辆均有蓬布覆盖并扣牢,目的是防止泡沫沥青再生混合料在运输过程中水分散失。

5.3摊铺

①传统的摊铺机即可摊铺泡沫沥青再生混合料,且熨平板不必预热;②在每工作日的开工准备阶段,应对摊铺机的刮板输送器、闸门、螺旋布料器、振动梁、熨平板、厚度调节器等工作装置和调节机构进行检查,再确认各种装置及机构处于正常工作状态后才能开始施工,若存在缺陷和故障应及时排除。③为了保证路面的厚度和提高基层的平整度,沥青混合料再生基层采用钢丝引导的高程控制方式。④摊铺机到位后,安装并调试好基准梁,然后,调整好熨平板仰角、夯锤振幅、振频(采用高频、低幅),确保摊铺的混合料具有足够的初始密度;在没有其它负面影响的前提下,应将熨平板的振频振幅调整到摊铺层的压实度达85%,且以高频低幅为宜。⑤摊铺速度应根据拌和机产量、运力配置情况、摊铺宽度和厚度等条件,做到匀速、连续不间断地摊铺;摊铺机的运行参数为摊铺机作业速度,合理确定作业速度是提高摊铺机生产效率和摊铺质量的有效途径。若摊铺速度过快,将造成摊铺层松散、混合料供应困难,停机待料时,会在摊铺层表面形成台阶,影响混合料平整度和压实性;若摊铺时慢、时快、时开、时停,会降低混合料平整度和密实度。⑥泡沫沥青混合料的摊铺应保持连续、均匀,不间断的摊铺,并使混合料在布料槽中的高度,保持在中轴以上。⑦再生层松铺系数约1.3。⑧摊铺过程出现局部离析现象必须及时处理;另外,应设专人对厚度、横坡度等各项质量问题进行跟踪检测,发现缺陷及时修补;修补不好的铲除重铺;发现其它偏差及时调整。

5.4碾压

双钢轮振动压路机在关闭振动的情况下进行稳压,根据材料情况确定是否撒水,稳压后人工清除接缝处多余材料;保证表面密实。

在压实过程中应根据表面是否出现过振现象而调整压实遍数;振动压实结束,胶轮压实过程中根据表面含水量决定是否补充水分;碾压应从低侧到高侧,从外侧到内侧进行,压路机起步和刹车动作要缓,不得在新摊铺的混合料上转向、调头,左右移动位置或突然刹车。

5.5横向接缝的处理

摊铺过程中若因故中断时间超过2h,或每天施工结束后,均应设置横向接缝。可采用端部挖除法处理横向裂缝,即将未经压实的混合料铲除,并将已碾压密实且高程和平整度符合要求的末端挖成与路中心线垂直并垂直向下的断面,然后再将摊铺机重新就位,摊铺新的混合料。

5.6养生

碾压完成并经压实度检查合格后即自然养生,若不遇大雨天气养生时间初步选定为3天,使再生基层中的水分进一步散失,结构强度逐步形成,之后进行上覆沥青层的铺筑。

6 施工质量控制

泡沫沥青冷再生施工中需进行如下几个方面的质量控制:

6.1铣刨料的最大粒径

对旧沥青路面进行铣刨时,由于沥青的粘结作用,铣刨料中会存在很多未分开的团块,当粒径较大的团块较多时,会影响再生层的均匀性,进而对其结构性能不利。有多种因素可能影响铣刨料的最大粒径:如原路面的矿料最大粒径,原路面的损坏情况(龟裂严重的路面铣刨后超粒径颗粒较多),路面的铣刨深度等。为了保证再生层的均匀性,需对再生用的铣刨料最大粒径进行相应控制。

6.2水的用量

水的添加量影响再生材料的湿度,进而显著影响泡沫沥青的分散效果及混合料的拌和质量。为保证再生料按设计的最佳用水量进行拌和,同样需仔细操作再生设备的微处理器,准确控制添加的水量。不过,实际施工中常需要根据再生材料现场含水量的变异性相应调整再生料中添加的拌和用水量,以确保再生混合料合理的拌和水量及良好的拌和质量。通过从再生机后取样或从厂拌设备中取样,可以连续监控再生料的拌和水量是否合适。

6.3再生料的级配组成

再生料的级配组成影响沥青的分散效果,决定再生混合料的各项性能,但施工中再生料级配组成的变异性比较大。施工中需对再生料的级配组成进行一定控制,尤其是其中细料部分的组成。建议施工中在满足工程经济性的前提下,考虑添加几档筛孔对再生料进行一定的过筛分档处理,以减小再生料级配组成的变异性,更好地控制再生混合料施工质量。施工过程中,需对未加泡沫沥青与水的干拌料进行一定频率的检测,与设计级配对比分析,保证再生料的合成级配尤其是关键筛孔处的级配组成符合设计级配允许波动的范围。

6.4再生混合料的拌和质量

施工中泡沫沥青再生混合料的拌和质量可以首先通过目测的方法大致进行评定,从而可以在需要的时候尽快对设备或材料进行调整。观察拌和好的再生混合料中是否存在较多沥青团或丝状沥青,还可以用双手将再生混合料捏团,看其是否可以形成粘结性较好的团状体,且手掌是否粘附黑色的沥青斑点,如此判断再生混合料的拌和效果。若观察到很多沥青团或丝状沥青,混合料经挤压不易形成紧密的团块,且手掌中鲜见小的沥青斑点,则说明泡沫沥青在混合料中未能实现均匀分散,混合料拌和质量不好,那么就需要对一些参数进行相应的调整,才能有效改善混合料的拌和质量。

图1-泡沫沥青厂拌冷再生施工现场

7 经济效益分析

通过该技术的利用,与传统技术相比,在经济性能上还是有很大的提高,主要表现在以下几个方面:

7.1旧沥青混凝土路面就地冷再生技术能够最大限度利用废旧混合料,节省了大量砂石料和沥青材料资源,同时有效节约因开采砂石料和废弃旧沥青混合料占用的大量土地资源,从而节约了工程成本。

7.2只有再生材料运输量(沥青、水泥、水等),而传统维修方法需要运进和运出材料,运输量之比为15车次:340车次=1:22.7。因此,就地冷再生技术节省了运输费用和材料存储费用。

7.3由于不存在旧料的运输问题,不需要其他机械对旧料的靶松和破碎,不需要大块材料的去除和专门破碎,更重要的是施工过程的一次性作业特点大大简化了施工程序,因而施工周期短,对道路交通影响小,节省了施工管理等相关费用。

7.4与传统的施工方法比较,就地冷再生技术能够显著节约工程成本。随着再生层的厚度不同,大致可以降低成本20%-40%,厚度越大,降低成本越多。

8 结束语

近两年,随着对泡沫沥青冷再生技术研究的深入,国内对该项技术的推广力度也日益加大。尤其是2009年,陕西省在全国首次进行大规模泡沫沥青冷再生实体工程的实施,包括西安一阎良、西安一户县以及渭南一撞关等高速公路共铺筑了六十多公里的泡沫沥青再生路面。截止目前为止,各再生路面均呈现良好的使用效果。

参考文献:

[1]童丰华.泡沫沥青冷再生技术在施工中的应用[J].公路.2009(08) .

[2]赵永波.冷再生技术在陕西高速公路路面大修中的应用[D].长安大学.2010.

[3]罗伟平.泡沫沥青冷再生技术研究进展[J].公路交通技术.2009(02).

[4]权登州,郝培文,吴颖.泡沫沥青冷再生混合料技术特性研究[J].中外公路.2008(06).

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