浅析复拌形就地热再生技术在旧路面改造中的应用

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  摘 要:结合海南东线高速公路采用就地热再生技术,在旧路面改造应用的工程实例,分析总结复拌形就地热再生技术的配合比设计、路面复拌形再生技术的施工要点。
  关键词:旧路面 就地热再生 复拌形
  中图分类号:U416 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)012-012-02
  1 绪论
  公路沥青路面,具有表面平整、无接缝、行车舒适、噪音小、耐磨、养护维修简便等优点,公路路面现以铺设沥青路面为主。目前我国公路建设任务繁重,许多沥青路面在开工建设,造成道路沥青、砂石材料紧缺;另一方面早期修建的部分高等级公路已相继进入大修阶段,翻修下来的大量旧料不但堆放困难,而且如果处理不当,就会对土壤、水源造成较严重的污染。因此,不论从能源角度,还是从环保角度,旧路面再生利用在我国都应该得到足够的重视和发展。
  沥青路面沥青混合料一般由95%的集料和5%的沥青料组成,长期使用后,集料表面磨损变光滑→摩擦力减小;沥青料受阳光、空气、水份、交通影响→部分老化变硬、粘性下降→产生各种病害。集料亿万年形成,性质没有发生变化,可以直接利用;老化的只是沥青,通过添加再生剂可恢复其使用性能。由此可见通过对旧路面进行“石料再用,沥青再生”不仅解决了上述两个问题,能够做到节约能源,有利环保,而且还能够恢复旧路面的路用性能。
  复拌形就地热再生技术是指利用就地热再生机组,将旧沥青混凝土路面就地加热、耙松、掺加一定数量的外掺剂(如再生剂、新沥青、新沥青混合料等),经拌和、摊铺、压实成型的技术。
  2 海南东线高速公路旧路面情况
  海南东线高速公路是国家公路建设“八五”重点建设项目“二纵二横”中第一纵的重要组成部分,环岛东线高速公路起点于海口,终点为三亚,全长249.285公里。因长期超载运行,部分路段路面出现纵横向裂缝、龟裂、网裂、坑槽、沉陷、桥头跳车等多种病害,必须进行路面应急养护。为节约资源、保护环境,经方案比选,维修采用复拌形就地热再生这一新型沥青路面养护方式进行。
  根据复拌形就地热再生的特点和适用条件,对海南东线高速公路进行了详细调查。发现拟进行热再生施工的路段路面主要病害为沥青老化、麻面、车辙及裂缝等,总体情况适合就地热再生施工,主要病害有:路面表层网裂;路面老化、麻面;路面车辙、泛油等。除以上情况之外,部分段落中存在局部沉陷、严重网裂、唧浆、反射裂缝等由基层问题引起的病害,针对这些基层问题,为保证施工后路面质量,需要对基层处理后再进行面层的热再生施工。而罩面段均采用整形再生施工工艺,非罩面段均采用复拌形就地热再生施工工艺施工。
  3 就地热再生沥青配合比设计
  3.1 就地热再生段整体目标配合比设计
  海南东线高速复拌形就地热再生技术处理路段的整体目标配合比设计,是采用复拌形再生法工艺的路段,考虑到复拌工艺能够调整原路面级配的特殊性。需结合每个段落的沥青混合料具体情况,针对每一段落做试验进行生产配合比设计。通过混合料级配调试和相关室内试验验证。结果表明所设计的就地热再生AC-13C改性沥青混合料的各项性能满足要求,室内目标配合比设计所得结果可用于生产配合比的调试。
  3.2 沥青混合料检验
  (1)水稳定性检验。
  根据设计油石比及级配进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来检验设计沥青混合料的水稳定性能。
  (2)高温稳定性试验。
  试验在60.0℃,0.7MPa条件下,进行车辙试验以检验沥青混合料的高温稳定性,车辙试件空隙率及动稳定度试验。
  3.3 室内配合比设计
  采用现场所送石料,对就地热再生AC-13C型就地热再生改性沥青混合料进行目标配合比设计,得出如下结论:如矿料配合比及油石比见表1,最佳油石比及密度、空隙率见表2。
  通过混合料级配调试和相关验证试验,表明所设计的AC-13C型就地热再生改性沥青混合料的抗水损害性能、高温稳定性能都满足要求,室内目标配合比设计所得结果可用于生产配合比的调试。
  4 复拌型就地热再生试验段配合比设计
  4.1 复拌试验段旧沥青混合料取样评价
  施工期间,结合复拌试验段的具体情况,在试验段内进行了取样,并做了抽提筛分试验、马歇尔试验、回收沥青三大指标试验等。
  考虑到原先路面设计的级配为AC-16,经复拌形就地热再生处理后,路面最大石料的直径不会变小,无法将路面级配调至AC-13C。故根据复拌形就地热再生施工工艺的自身特点,按照AC-16的级配进行配合比设计。
  4.2 复拌试验段再生剂用量确定
  为确定再生剂用量,对原路面抽提出的沥青进行三大指标试验,并根据其试验结果添加不同用量的再生剂。从再生剂试验可以看出,原路面老化较严重,随着再生剂用量的增加,其老化程度逐渐减小,但是在添加6%的再生剂后,其空隙率为2.9%,不能满足规范要求,且6%的再生剂对沥青的恢复效果和4%相差不大,因此综合沥青指标、混合料体积指标和马歇尔试验结果,针对K79+100--K79+600就地热再生计划确定为添加再生剂4%。
  4.3 试验段生产配合比设计
  为进一步验证复拌混合料情况,按照以上结果在拌和楼对新料进行试拌,按设计比例将新拌料和原路面材料进行拌和,并添加4%的再生剂,进行复拌混合料性能试验。
  从以上试验结果可以看出,复拌后混合料级配、性能试验结果均满足规范要求。故通过添加20%的断级配AC-16新沥青混合料及4%(占原路面的百分比)的再生剂,可以使得旧路面级配得到很大的改善。
  5 施工控制要点
  (1)就地热再生施工时RM6800能做到均匀、准确,只对旧沥青混合料喷洒再生剂(避免新料被软化)。主要是靠其慢速行走系统和喷洒系统完成的。   (2)慢速行走系统是用的液压系统。公路王的液压系统由两个完全独立的液压系统即牵引车慢速行走驱动系统和工作装置液压系统组成。牵引车慢速行走驱动液压系统液压泵由汽车底盘变速箱取力器(P.T.O)驱动;工作装置液压系统液压泵由挂车上的柴油发动机驱动。假如牵引车慢速行走系统出现故障,不会影响工作装置工作,可以临时换一辆具有慢速行走系统的牵引车。
  (3)喷洒系统的功能是喷洒再生剂和乳化沥青。工作原理:液压马达驱动乳化沥青泵,和再生剂泵,通过管路将乳化沥青和再生剂送到8个撒布盘,通过撒布盘的旋转,利用离心力再均匀地撒到地面,撒布宽度与撒布盘的旋转速度有关(成正比),8个撒布盘的旋转速度是由控制面板上的一个旋钮同步控制的,也就是说8个撒布盘的旋转速度要快只能同时快,要慢同时慢。在每个撒布盘之前管路上都有一个电磁阀,控制管路的接通和关闭,这个电磁阀和撒布盘由控制面板上同一开关,这种开关在控制面板上共设置有8个,分别控制相应的电磁阀和撒布盘。而乳化沥青泵是由电脑板控制的。再生剂泵和乳化沥青泵出口都安装有一个单向阀,防止乳化沥青和再生剂箱内相互串通。
  (4)施工中常用的控制方式:自动控制方式。模拟速度控制方式仅在自动控制方式不能满足实际添加量或自动控制方式故障的情况下使用。原因是模拟速度控制方式添加量不随车速变化而变化,车辆停止后喷洒不停,喷洒不均匀。
  6 结束语
  结合海南东线高速公路复拌形就地热再生技术施工实例,通过大量的试验并对试验数据进行分析与研究。结果表明:旧路面在使用复拌形就地热再生工艺处理过后,沥青混合料的性能得到了较大的改善,能够满足规范的要求。沥青路面的配合比得到了较大的改善,有效减少了集料中4.75mm-9.5mm石料的含量,使新路面的级配曲线大部分都位于规范要求的上限值与下限值的正中间。处理后新路面的级配基本满足规范的要求。
  但是由于海南东线高速旧路面的矿粉含量及细料过多,处理过后新路面的细料平均通过率偏大,其中0.075mm筛孔直径的通过率过大。下次遇到类似路面状况时可通过进一步降低矿粉和细料添加量来解决此类问题。总之,复拌形就地热再生工艺在旧路面施工改造中能够得到较好应用。
  参考文献:
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