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【摘 要】厂拌冷再生是指将旧沥青路面破碎、铣刨、回收、 筛分,再掺入一定比例的黏结材料(乳化沥青、水泥等)、集料,用改装或特制的厂拌再生设备进行常温拌和后,运至现场冷铺后形成新路面的再生方法。工厂冷再生与其他再生方法相比,不需昂贵的再生机械设备,不用对混合料进行二次加热,不产生大量浓烟污染环境,并且可以通过添加再生剂(乳化沥青)、调整级配等,来获得满足要求的再生效果,因此,发展潜力非常广阔。近年来,现场冷再生技术已经得到一定程度的应用。尽管处于起步阶段,但发展速度很快。本文结合325省道宿迁段大中修工程,介绍了乳化沥青厂拌冷再生基层实施关键环节 ,以期提出较为合理的沥青路面冷再生施工控制技术,为该技术的推广起到积极作用。
【关键词】乳化沥青;厂拌;冷再生;关键环节
1.项目背景
为推广应用新技术,提高老路铣刨旧料利用效率,在325省道宿迁段大中修工程中拟采用10cm乳化沥青厂拌冷再生,桩号范围:K62+000-K62+160、K63+560-K72+000,路面宽14m,约8.6公里,具体方案为:老路沥青混凝土面层整体铣刨后对基层进行病害处理,加铺10cm乳化沥青冷再生+5cmSup-20型沥青砼+4cmAC-13C型细粒式沥青砼。
2.项目实施关键环节
2.1冷再生设备的选择
本项目施工采用镇江华晨华通公司的ARC300型沥青冷再生设备,该设备已在常州340省道和沪宁高速公路等多个工程应用。从应用效果来看,能够满足乳化沥青厂拌冷再生的要求,与维特根公司的冷再生设备相比,优势明显,尤其是具有多个料仓和破碎筛分装置,能够更好地控制级配。
2.2优质乳化沥青的选择
考虑到厂拌冷再生需要混合料运输,乳化沥青宜采用慢裂型。
2.3旧料的破碎筛分
将铣刨或挖出的旧料运至料场,通过连续循环破碎筛分(一般两层筛网)作业,用装载机运至堆场。过程中应使RAP材料最大粒径小于再生沥青混合料最大公称粒径,确保没有超粒径材料。将破碎后的RAP材料筛分成粗细2档材料,筛网尺寸定为19mm、9.5mm两档。回收料堆应尽量避免在高温和重力作用下使材料重新粘接在一起,注意堆料高度,注意防水。堆放回收料的场地应预先经过硬化处理,排水通畅,多雨地区宜将RAP堆放在顶部有遮盖、四周通透的防雨棚内。
在破碎时有许多沥青与粉料混合形成的沥青块(假料),这些旧沥青料在铺入路面中由于高温、载荷的交互作用,易被激活。产生油包、车辙等过油现象,在监测抽取样品分析时,应关注此现象并作好调整级配的准备。
2.4老路面层铣刨料取样分析
面层铣刨料取样应选择修补较少路段,按照正式施工时的铣刨要求进行现场铣刨后取样,取样后对乳化沥青冷再生RAP检测项目与质量要求。
2.5级配的选择
根据再生技术规范,目前规范推荐有3种级配形式:粗粒式、中粒式、细粒式,常州340省道和正在施工的工程均为中粒式级配,仅添加0-3mm的细料,考虑到本工程中再生混合料用于基层,需具有较高的强度,因此,本次考虑采用粗粒式级配,筛除19mm以上的铣刨料,添加新的粗料,同时添加部分0-3mm的细料,以满足规范中粗粒式级配的要求。
厂拌冷再生混合料配合比设计时RAP材料应从处理后的RAP料堆取样,测得RAP材料、新集料等各组成材料的级配。以RAP材料为基础,掺加不同比例的新集料,通过计算机试配使合成级配满足工程设计级配的要求。合成级配曲线应平顺,不得有太多锯齿交错。
2.6确定最佳含水量
按照《公路土工试验规程》T0131的方法,对合成矿料进行击实试验,确定最佳用水量。乳化沥青试验用量一般可定为4%,变化含水量进行击实试验,获得的最大干密度时的混合料的含水量记为最佳含水量OWC。
2.7确定最佳乳化沥青用量OEC
以预估的沥青用量为中值,按照一定间隔变化形成5个乳化沥青用量,保持最佳含水量OWC不变,制备马歇尔试件。按照以下方法制备马歇尔试件:
(1)向拌和机内加入足够的(大约为1150g)拌和均匀的混合集料(包括RAP和新集料)和添加剂。
(2)按照计算得到的加水量加水,拌和均匀,拌和时间一般为1min。
(3)按照计算的乳化沥青量加入乳化沥青,拌和均匀,拌和时间一般为1min。
(4)将拌和均匀的混合料装入试模,放到马歇尔击实仪上,试样双面各击实50次。
(5)将试样连同试模一起在60℃的鼓风烘箱中养生至恒重,养生时间一般不少于40h。
(6)将试模从烘箱中取出,应立即放置到马歇尔击实仪上,双面各击实25次,然后侧面放置在地面上,在室温下冷却至少12小时,然后脱模。
(7)测定压实试样的毛体积相对密度γf。宜采用T0707蜡封法,用其它方法测定试样的毛体积密度前,应对该试验方法进行充分验证。
(8)在成型马歇尔试样的同时,用T0711真空法实测各组再生混合料的最大理论相对密度γt。
(9)将各组油石比试样进行15℃劈裂试验和浸水24h的劈裂试验。浸水24h的劈裂试验的试验方法为:将试样完全浸泡在25℃恒温水浴中23h,最后1h在15℃恒温水浴中完全浸泡,然后取出试样立即进行15℃的劈裂试验。
(10)根据劈裂强度试验和浸水劈裂强度试验结果,结合工程经验,综合确定最佳乳化沥青用量OEC。OEC处的混合料空隙率应满足9%~12%的要求,否则应重新进行设计。按照相关试验方法对混合料性能(马歇尔稳定度和冻融劈裂)强度比进行检验。
2.8再生混合料搅拌时间确定
由于乳化沥青的掺入量只有4%左右,水泥掺量在2%以下,要使之能均匀地覆盖在骨料上,必须解决好搅拌问题。为使乳化沥青能够均匀地裹覆,在骨料与乳化沥青拌合前,先喷入一定量的水,使之达到一定湿度。根据实践总结,乳化沥青混合料在成品料斗中25秒内就可粘接、难以排除。搅拌必须在这个时间段内完成。远小于热沥青混合料搅拌时间,具体时间视混合料级配而定。要求拌和设备具有适应动态级配的能力。搅拌时间过长及强力过度搅拌会导致不稳定的乳化沥青膜从RAP料脱落、RAP料上的旧沥青的剥落、乳化沥青破乳过快等问题。如果搅拌时间过短,会造成再生料裹附性差,出现较严重的花白料。在具体的实践中,不要求再生料达到100%的裹附效果,在摊铺碾压时,混合料裹附还会有所提高。
2.9乳化沥青再生混合料的摊铺、碾压
摊铺碾压时应注意,乳化沥青混合料是很蓬松的材料,所以摊铺系数较大,一般在1.3左右。由于是回收料,粒料强度有所下降,为防止RAP料细化,在选择压路机制定压实工艺时,应避免大吨位压路机强振施工,选择合理的压实工艺。特别是乳化沥青混合料由于其特殊的小孔径、多孔的特性,孔隙率较沥青混合料大,不能参照热沥青混合料孔隙率制定压实工艺。混合料中的含水量对压实至关重要,合适的水分含量可润滑集料,有助于压实。但过多的水分会导致混合料密度低,且水分会长时间的滞留在结构层中。混合料中过多的水分使摊铺后混合料的养生期间延长。
2.10养生及开放交通
冷再生层在加铺上层结构前必须进行养生,养生时间不宜少于7d,当满足以下两个条件之一时,可以提前结束养生:(1)再生层可以取出完整芯样;(2)再生层含水率低于2%。
在封闭交通的情况下养生,可进行自然养生,一般无需采取措施;在开放交通的条件下养生时,再生层在完成压实至少1d后方可开放交通,但应严格限制重型车辆通行,行车速度控制在40km/h以内,并严禁车辆在再生层上调头和急刹车。为避免车轮对表层的破坏,可以用慢裂乳化沥青稀释至30%左右的有效含量后,均匀喷洒在再生层上,喷洒用量折合纯沥青后宜为0.05~0.2kg/m2。养生完成后,在铺筑上层沥青层前应喷洒粘层。
3.结束语
冷再生技术通过重复利用沥青混合料达到节约资源保护环境、降低造价的目的,无论从环保方面 ,还是从社会经济效益方面来讲,都具有显著的优点。实践证明了旧沥青混凝土路面冷再生作为新路面结构层中的基层(底基层)是安全可靠的,可以在今后的工程 中进一步推广应用。从而使再生技术发挥出更大的经济效益和社会效益 ,并极大地推进和保证公路建设的可持续性发展。
【关键词】乳化沥青;厂拌;冷再生;关键环节
1.项目背景
为推广应用新技术,提高老路铣刨旧料利用效率,在325省道宿迁段大中修工程中拟采用10cm乳化沥青厂拌冷再生,桩号范围:K62+000-K62+160、K63+560-K72+000,路面宽14m,约8.6公里,具体方案为:老路沥青混凝土面层整体铣刨后对基层进行病害处理,加铺10cm乳化沥青冷再生+5cmSup-20型沥青砼+4cmAC-13C型细粒式沥青砼。
2.项目实施关键环节
2.1冷再生设备的选择
本项目施工采用镇江华晨华通公司的ARC300型沥青冷再生设备,该设备已在常州340省道和沪宁高速公路等多个工程应用。从应用效果来看,能够满足乳化沥青厂拌冷再生的要求,与维特根公司的冷再生设备相比,优势明显,尤其是具有多个料仓和破碎筛分装置,能够更好地控制级配。
2.2优质乳化沥青的选择
考虑到厂拌冷再生需要混合料运输,乳化沥青宜采用慢裂型。
2.3旧料的破碎筛分
将铣刨或挖出的旧料运至料场,通过连续循环破碎筛分(一般两层筛网)作业,用装载机运至堆场。过程中应使RAP材料最大粒径小于再生沥青混合料最大公称粒径,确保没有超粒径材料。将破碎后的RAP材料筛分成粗细2档材料,筛网尺寸定为19mm、9.5mm两档。回收料堆应尽量避免在高温和重力作用下使材料重新粘接在一起,注意堆料高度,注意防水。堆放回收料的场地应预先经过硬化处理,排水通畅,多雨地区宜将RAP堆放在顶部有遮盖、四周通透的防雨棚内。
在破碎时有许多沥青与粉料混合形成的沥青块(假料),这些旧沥青料在铺入路面中由于高温、载荷的交互作用,易被激活。产生油包、车辙等过油现象,在监测抽取样品分析时,应关注此现象并作好调整级配的准备。
2.4老路面层铣刨料取样分析
面层铣刨料取样应选择修补较少路段,按照正式施工时的铣刨要求进行现场铣刨后取样,取样后对乳化沥青冷再生RAP检测项目与质量要求。
2.5级配的选择
根据再生技术规范,目前规范推荐有3种级配形式:粗粒式、中粒式、细粒式,常州340省道和正在施工的工程均为中粒式级配,仅添加0-3mm的细料,考虑到本工程中再生混合料用于基层,需具有较高的强度,因此,本次考虑采用粗粒式级配,筛除19mm以上的铣刨料,添加新的粗料,同时添加部分0-3mm的细料,以满足规范中粗粒式级配的要求。
厂拌冷再生混合料配合比设计时RAP材料应从处理后的RAP料堆取样,测得RAP材料、新集料等各组成材料的级配。以RAP材料为基础,掺加不同比例的新集料,通过计算机试配使合成级配满足工程设计级配的要求。合成级配曲线应平顺,不得有太多锯齿交错。
2.6确定最佳含水量
按照《公路土工试验规程》T0131的方法,对合成矿料进行击实试验,确定最佳用水量。乳化沥青试验用量一般可定为4%,变化含水量进行击实试验,获得的最大干密度时的混合料的含水量记为最佳含水量OWC。
2.7确定最佳乳化沥青用量OEC
以预估的沥青用量为中值,按照一定间隔变化形成5个乳化沥青用量,保持最佳含水量OWC不变,制备马歇尔试件。按照以下方法制备马歇尔试件:
(1)向拌和机内加入足够的(大约为1150g)拌和均匀的混合集料(包括RAP和新集料)和添加剂。
(2)按照计算得到的加水量加水,拌和均匀,拌和时间一般为1min。
(3)按照计算的乳化沥青量加入乳化沥青,拌和均匀,拌和时间一般为1min。
(4)将拌和均匀的混合料装入试模,放到马歇尔击实仪上,试样双面各击实50次。
(5)将试样连同试模一起在60℃的鼓风烘箱中养生至恒重,养生时间一般不少于40h。
(6)将试模从烘箱中取出,应立即放置到马歇尔击实仪上,双面各击实25次,然后侧面放置在地面上,在室温下冷却至少12小时,然后脱模。
(7)测定压实试样的毛体积相对密度γf。宜采用T0707蜡封法,用其它方法测定试样的毛体积密度前,应对该试验方法进行充分验证。
(8)在成型马歇尔试样的同时,用T0711真空法实测各组再生混合料的最大理论相对密度γt。
(9)将各组油石比试样进行15℃劈裂试验和浸水24h的劈裂试验。浸水24h的劈裂试验的试验方法为:将试样完全浸泡在25℃恒温水浴中23h,最后1h在15℃恒温水浴中完全浸泡,然后取出试样立即进行15℃的劈裂试验。
(10)根据劈裂强度试验和浸水劈裂强度试验结果,结合工程经验,综合确定最佳乳化沥青用量OEC。OEC处的混合料空隙率应满足9%~12%的要求,否则应重新进行设计。按照相关试验方法对混合料性能(马歇尔稳定度和冻融劈裂)强度比进行检验。
2.8再生混合料搅拌时间确定
由于乳化沥青的掺入量只有4%左右,水泥掺量在2%以下,要使之能均匀地覆盖在骨料上,必须解决好搅拌问题。为使乳化沥青能够均匀地裹覆,在骨料与乳化沥青拌合前,先喷入一定量的水,使之达到一定湿度。根据实践总结,乳化沥青混合料在成品料斗中25秒内就可粘接、难以排除。搅拌必须在这个时间段内完成。远小于热沥青混合料搅拌时间,具体时间视混合料级配而定。要求拌和设备具有适应动态级配的能力。搅拌时间过长及强力过度搅拌会导致不稳定的乳化沥青膜从RAP料脱落、RAP料上的旧沥青的剥落、乳化沥青破乳过快等问题。如果搅拌时间过短,会造成再生料裹附性差,出现较严重的花白料。在具体的实践中,不要求再生料达到100%的裹附效果,在摊铺碾压时,混合料裹附还会有所提高。
2.9乳化沥青再生混合料的摊铺、碾压
摊铺碾压时应注意,乳化沥青混合料是很蓬松的材料,所以摊铺系数较大,一般在1.3左右。由于是回收料,粒料强度有所下降,为防止RAP料细化,在选择压路机制定压实工艺时,应避免大吨位压路机强振施工,选择合理的压实工艺。特别是乳化沥青混合料由于其特殊的小孔径、多孔的特性,孔隙率较沥青混合料大,不能参照热沥青混合料孔隙率制定压实工艺。混合料中的含水量对压实至关重要,合适的水分含量可润滑集料,有助于压实。但过多的水分会导致混合料密度低,且水分会长时间的滞留在结构层中。混合料中过多的水分使摊铺后混合料的养生期间延长。
2.10养生及开放交通
冷再生层在加铺上层结构前必须进行养生,养生时间不宜少于7d,当满足以下两个条件之一时,可以提前结束养生:(1)再生层可以取出完整芯样;(2)再生层含水率低于2%。
在封闭交通的情况下养生,可进行自然养生,一般无需采取措施;在开放交通的条件下养生时,再生层在完成压实至少1d后方可开放交通,但应严格限制重型车辆通行,行车速度控制在40km/h以内,并严禁车辆在再生层上调头和急刹车。为避免车轮对表层的破坏,可以用慢裂乳化沥青稀释至30%左右的有效含量后,均匀喷洒在再生层上,喷洒用量折合纯沥青后宜为0.05~0.2kg/m2。养生完成后,在铺筑上层沥青层前应喷洒粘层。
3.结束语
冷再生技术通过重复利用沥青混合料达到节约资源保护环境、降低造价的目的,无论从环保方面 ,还是从社会经济效益方面来讲,都具有显著的优点。实践证明了旧沥青混凝土路面冷再生作为新路面结构层中的基层(底基层)是安全可靠的,可以在今后的工程 中进一步推广应用。从而使再生技术发挥出更大的经济效益和社会效益 ,并极大地推进和保证公路建设的可持续性发展。