瀝青混凝土路面現場熱再生施工工藝詳細解析

2022-10-26 14:55:45   來源:瀝青新世界   評論:0 點擊:   字體大?。?a href="javascript:SetFont(16)">大

一、概況介紹

目前我國的公路建設飛速發展,每年投資規模已超過2000億元。在20世紀90年代以后陸續建成的高速公路已進入大、中修期,大量的翻挖、銑刨瀝青混合料被廢棄,一方面造成環境污染,另一方面對于我國這種優質瀝青極為缺乏的國家來說是一種資源的浪費,而且大量的使用新石料、開采石礦會導致森林植被減少、水土流失等嚴重的生態環境破壞。

就地熱再生:這種再生法就是利用瀝青路面熱再生聯合機組來就地完成瀝青路面的熱再生修復。原有路面材料100%地利用,不需要搬運廢料及廢棄物堆放場地,可減少環境污染;能夠改變個別 的混合料成分,以便給定瀝青混合料的最佳配比;可以快速就地再生,并隨著工程進度開放道路交通,對交通干擾最小,現在國外應用很廣。

瀝青路面的現場熱再生就是原有瀝青路面再生100%在現場完成,先加熱軟化原瀝青路面以便于耙松,然后將耙松的瀝青路面充分拌和,隨后進行攤鋪碾壓。

瀝青路面的老化主要是其瀝青中輕質組分減少,石料的少量損失,瀝青路面就地熱再生通過添加再生劑調節舊瀝青路面中老化瀝青的化學組分,來恢復老化瀝青的性能,同時補充少量新拌瀝青混合料來調整原有瀝青混合料級配,以達到瀝青路面再生效果。

新瀝青混合料和再生劑按需要比例加入。通常新瀝青混合料控制在再生混合料質量的30%以內。各種材料的添加率根據原瀝青路面性能分析及其實驗室配合比設計,并符合相應的混合料規范而確定。

依據所使用的工藝可將現場熱再生細分為三種,即耙松整形再生、重鋪再生和復拌再生。

1、耙松整形再生:先用加熱設備把瀝青路面烤熱軟化,然后用設備本身自帶的耙松裝置將路面耙松整形,同時添加再生劑,然后用壓路機碾實 。

2、重鋪再生:先用加熱設備把瀝青路面烤熱軟化,接著銑刨舊瀝青層,不同的是將銑刨下來的瀝青料直接進行攤鋪,緊接著在其上面再攤鋪一層新的瀝青混合料,然后用壓路機碾實。

3、復拌再生:先用加熱設備把瀝青路面烤熱軟化,再用銑刨機銑刨舊瀝青層,然后按一定比例添加再生劑再添加用來調整集配的新料,攪拌后將混合料收集排放到攤鋪機上進行攤鋪,最后用壓路機碾實。

★現場熱再生的優點:

通過再生現有材料就地修復路面;

一次性完成再生加鋪;

快速、經濟、環保性強、節約原材料;

成本低:對工期、運輸費用、能源和原材料綜合成本降低20~50%;

施工時間短,開放交通快,對公共交通的影響很??;

可完成再生加鋪、重鋪、重新整型等施工;

消除了傳統方法固有的處理問題。

接縫及層間均熱粘結。

極大減少了舊材料、新材料的運輸量;

100%再生現有的路面材料,就地修復路面;

★現場熱再生的缺點:

再生深度通常最大為 6cm;

無法除去已經不合適進行再生的舊混合料,級配調整幅度有限;

無法解決軟弱路基和基層的問題。

根據調查及國外有關數據顯示在道路行駛狀況正常的情況下(如沒有超載等),一條新修道路的設計年限一般為15年,一般在使用5—7年后就進入大修、中修期,且大中修(如高速公路銑刨罩面工程)周期一般在3年左右,3年后均會出現不同程度的病害(如裂縫 、車轍等),根據我公司對近幾年采用就地熱再生工藝施工的國內幾條道路的跟蹤調查情況顯示,如果在道路使用3--4年左右進行一次就地熱再生的養護施工,并在一定程度上控制超載情況發生的話可保證道路的大中修期推遲5—7年,經濟效益不言而喻。

二、就地熱再生基本工藝比較

1、耙松整形工藝:將舊路面翻松后重鋪,以便消除原有路面的車轍和病害等。同時改善路面的橫坡度與排水狀況。將翻松的材料經攪拌器攪拌可獲得均勻的混合料,使路面得到良好的改善,因為攪拌器后面的刮板影響材料的混合及路面和坡度的改善。根據ARRA協會頒布的瀝青再生標準,表面再生工藝最適合路面修整(整形)和改善行駛質量的養護作業,也能很好地適用于處治輕度坑槽、泛油、車轍、搓板(皺紋)、推擠(撥量)、裂縫及其他路面病害。這一工藝不適合于解決抗滑性能、路肩塌落、邊沿裂縫、疲勞裂縫,非連續裂縫或路面強度等問題。

2、路面重鋪工藝:路面重鋪該是將原路面翻松,同時在其上攤鋪新材料層,然后將兩材料層同時壓實成型的一種工藝。此工藝用于恢復路面摩擦性,改善橫坡度,消除車轍,提高路面強。這種工藝可以攤鋪很薄的瀝青磨耗層,所以當普通罩面法不適用時,也可應用重鋪法。重鋪工藝可用來進行路面補強,由于在鋪層之間形成了熱結合面,這種工藝可實現很薄的罩面,對于優良的瀝青混合料罩面厚度可減至12mm,而常規罩面厚度是它的2-3倍。薄層重鋪法一般比其他涉及罩面的就地熱再生作業法更經濟。實踐證明,重鋪法也適用于市政維修工程。雖然再生機組的作業速度比常規的銑刨-攤鋪作業速度低,但其僅干擾一次交通,且占用交通的總時間較少。在更實際的作業中,對于指定的停車場或行車道,重鋪列車阻斷交通僅有10-15分鐘,在其后即形成了立即可以使用的路面。根據瀝青再生協會的瀝青再生基本指導手冊,重鋪法是最適合于松散、坑槽、各種裂縫或抗滑性、行駛質量惡化等病害的處置。對于泛油、車轍、搓板、撥量及其他表面病害的處置,重鋪法也是有效的。重鋪法也可用來提高路面強度。

3、路面復拌工藝:通過添加新熱混合料、瀝青或再生添加劑,經現場攪拌、攤鋪、壓實,以改善現有路面特性的就地熱再生方法。復拌工藝適合于老化路面的改造、非穩定磨損路面的恢復和提高路面強度,復拌工藝是路面改善最適合的就地熱再生技術,這一工藝對于處治車轍、松散、老化和其他50mm以內的路面缺陷是最經濟有效的解決方案。用復拌法進行的瀝青再生可改進(修正)包括骨料級配、抗滑系數、瀝青含量、瀝青的流變特性、混合料穩定性和空隙性等。在這一工藝中,預加熱機和加熱銑刨機和加熱路面至37-50mm深,翻松路面并形成堤狀料堆,然后將其輸送到車載攪拌鍋中。在攪拌鍋中,再生舊料與再生劑、添加料或新熱混合料均勻混合。根據再生協會發布的基本再生指導手冊,復拌法最適合于處治坑槽、泛油、搓板、擁包,以及車轍、脫皮、老化等發生在50mm深度以內的路面病害。這一工藝也可有效應用于處治各種裂縫表面松散、摩擦阻力減小等病害。

再生” +“加鋪施工工作原理

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三、路面熱再生機

路面再生機一般由加熱裝置、新加混合料供給裝置、銑刨裝置、混合裝置和攤鋪裝置等組成,由于選擇的就地熱再生方式的不同其具體的組成也不同。如果采用復拌再生方式,就有新加混合料供給裝置、銑刨裝置、混合裝置和攤鋪裝置這四部分;如果采用重鋪再生方式,就沒有混合裝置而需要兩個攤鋪裝置分別用來攤鋪銑刨后的瀝青料和新瀝青混合料。

1、加熱系統主要由燃燒裝置、加熱裝置、燃料罐、液壓裝置、發動機、操縱裝置、行走裝置等組成,它的用途是將需要再生處理的瀝青路面均勻加熱至要求的溫度。

2、新加混合料供給裝置:該裝置由料斗及鏈板式輸送機組成,用來供給瀝青混合料。

3、銑刨裝置:主要部分是轉子結構,通過轉子的轉動銑刨瀝青路面。其設計的關鍵是刀具更換的方便及刀具的優化排列,在現場可以快速更換并使刀具即使在最大的工作深度也具有足夠的拌和空間,同時還能保證轉子工作平穩,從而降低轉子驅動系統的磨損提高其壽命。

4、混合裝置:主要工作部分是攪拌器。攪拌器上一般裝有反轉攪拌軸,可確保翻松的混 合料與新混合料和瀝青具有最良好、最均勻的攪拌??梢酝ㄟ^改變攪拌軸上獨立的攪拌槳葉片角度來決定最佳的混合料質量。

5、攤鋪裝置:主要是通過作為標準設備安裝在攤鋪機上的可變寬度的熨平板來完成最終混合料的鋪設,形成斷面正確的道路。熨平板可調節到與實際的翻松器寬度相匹配,熨平板的振搗和振動作用力可調節,以便達到最好的預壓實效果。

就地熱再生設備工作原理圖

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舊瀝青混凝土路面進行就地熱再生的適用條件

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2.2現場條件

瀝青混凝土路面就地熱再生需使用大型的專用機械,施工時的機械組成長達50~100m,所以施工現場應滿足以下條件:

(1)要具有發揮熱再生特長的足夠的工程規模;

(2)要確?,F場的施工條件,一組施工機械通過時間約需60~90分鐘,還要加上養生時間,需要中斷施工地點一個車道的交通。

五、熱再生設計及施工

對舊路面進行的路況調查及主要性能的檢測試驗是施工方案編制和再生瀝青混合料配合比設計的依據,也是工程順利進行的基礎。

路況調查一般包含以下內容:

1、原路面的設計資料, 如路面結構等;

2、原路面的竣工資料, 如路面的混凝土級配碎石的石質、施工時路面的各種參數等;

3、原路面的養護資料, 如歷年來路面的損壞及修補情況等;

4、原路面的路面損壞情況, 包括各種病害的類型、數量、分布情況, 并簡單分析其原因;

5、原路面的各種幾何數據, 如高程、橫坡度、車轍深度等等。

現場調查項目表

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詳細調查是為了選擇施工方式及進行路面斷面設計,定量地把握舊路面性狀及面層材料的質量。

(一)熱再生材料的試驗設計

1、瀝青混凝土路面的老化和再生

在路況調查結束后需立即進行瀝青混凝土路面就地熱再生實驗。包括兩大類:第一大類是對瀝青的再生試驗;第二大類是再生瀝青混合料的配合比設計。舊瀝青的再生試驗包括:舊瀝青性能試驗,再生劑的摻量試驗。再生瀝青混合料配合比設計包括:舊瀝青混合料的試驗,新摻瀝青混合料級配的確定,再生瀝青混合料性能檢驗。

對于就地熱再生作業質量來說,施工前進行恰當的工藝選擇和評價分析是至關重要的。再生工藝的選擇取決于對舊路面的檢測、評價和材料的試驗結果。

(1)舊瀝青混合料檢驗

對舊瀝青混合料進行抽提實驗得到的再生瀝青的性能如何,不但要看再生后的常規指標的改善情況,還應看瀝青的抗老化能力如何。要對瀝青抗老化指標做綜合評定,評定依據主要是國標規定的抗老化指標。

對于級配的確定先將舊礦料進行篩分,以判斷舊路面的級配。對于缺少的級配料進行補級配,來確保再生層級配完全性。

上述實驗完成后給定回收舊瀝青混合料的性能評價;

再生瀝青混合料以舊瀝青加入再生劑形成的油石比為最佳油石比,然后按一定間隔加入再生劑,做馬氏實驗,用馬氏實驗確定再生混合料的油石比。

(2)確定再生劑類型和用量。再生劑的類型很多,在選用時必須根據回收瀝青的針入度來決定,使舊瀝青混合料中的瀝青恢復到與普通瀝青相同的性質。

(3)檢驗再生劑恢復瀝青性能的效果;

(4)確定新舊混合料的不同比例;

(5)確定結合料用量。當摻入再生劑使瀝青恢復原性能后,再生瀝青混合料中的結合料用量有以下三種情況:

舊混合料中瀝青油量偏高時,則應加入新集料使再生瀝青混合料滿足目標設計配合比;

舊混合料中瀝青含量恰好為目標設計配合比時,則只需考慮新加入集料的用油量;

舊混合料中瀝青油量偏低時,除考慮新加入集料的用油外,還應加入新瀝青使新舊集料總用油量滿足設計要求;

(6)確定配合比。新舊混合料的配比率、再生劑摻入量以及設計級配和油石比已知,就可確定各種材料的用量,并制備試驗試件以進行相關試驗;

(7)再生瀝青混合料性能檢測;測定再生瀝青混合料的各項性能指標。再生瀝青混合料的強度、耐久性、溫度穩定性、抗變形特性、水穩性等;

(8)生產配合比確定。根據試驗結果確定舊瀝青混合料的比例、再生劑等的最佳用量,從而確定生產配合比。

確定出再生瀝青混合料的組成設計后,進行瀝青混合料性能指標的試驗;

(二)熱再生施工工藝

1、施工準備

(1)就地熱再生施工前應進行現場周邊環境調查,對可能受到影響的植物隔離帶、樹木、加油站等提前采取隔離措施。

(2)就地熱再生前,必須對就地熱再生無法修復的路面病害進行預處理:

破損松散類病害:破損松散類病害的深度超過就地熱再生施工深度時,應予以挖補;

變形類病害:根據施工深度不同,變形深度為30㎝~50㎝時,再生前應進行銑刨處理;

裂縫類病害:分析裂縫類病害成因,影響熱再生工程質量的裂縫應予以處理。

(3)原路面特殊部位的預處理:

用銑刨機沿行車方向將伸縮縫和井蓋后端銑刨2—5m,前端銑刨1—2m,深度同再生深度相同,再生時用新瀝青混合料鋪筑;

原路面上的突起路標應清除;

采用隔熱板保護橋梁伸縮縫。

(4)鋪筑試驗路段

就地熱再生正式施工前應鋪筑試驗路段,從施工工藝、質量控制、施工管理、施工安全等各個方面進行檢驗。就地熱再生試驗路段的長度不宜小于200m。

2、再生施工

(1)前掃路面,畫導向線。

清掃路面,避免雜物混入混合料內。在路面再生寬度以外畫導向線,也可以將路面邊緣線作為導向線,保證再生施工邊緣順直美觀。

(2)原路面加熱

原路面必須充分加熱。不得因加熱溫度不足造成耙松時集料破損,影響再生質量,也不得因加熱溫度過高造成瀝青過度老化;

應減少再生設備各設備間距,減少熱量損失;

原路面加熱寬度比銑刨寬度每側應至少寬出20㎝。

(3)路面耙松

耙松深度要均勻。耙松深度變化時應緩慢漸變;

耙松面應有較好的粗糙度;

耙松面溫度應高于70℃。

(4)再生劑噴灑

再生劑噴灑裝置應與再生復拌機行走速度聯動并可自動控制,能準確按設計劑量噴灑;

再生劑應加熱至不影響再生劑質量的最高溫度,提高再生劑的流動性和與舊瀝青的融合性;

再生劑應均勻噴入舊瀝青混合料中;

再生劑用量應準確控制,施工過程中應根據銑刨深度的變化適時調整再生劑的用量。

(5)拌和

應保證再生瀝青混合料拌和均勻;

(6)攤鋪

攤鋪因勻速進行,施工速度宜為1.5—5m/min?;旌狭蠑備亼鶆?,避免出現粗糙、拉毛、裂紋、離析等現象;

應根據再生層厚度調整攤鋪熨平板的振搗功率,提高混合料的初始密度,減少熱量損失;

再生混合料的攤鋪溫度宜控制在120-150℃。

(6)壓實

就地熱再生混合料的碾壓應配套使用大噸位的振動雙鋼輪壓路機、輪胎壓路機等壓實機具;

碾壓必須緊跟攤鋪進行,使用雙鋼輪壓路機時宜減少噴水,使用輪胎壓路機時不宜噴水;

對壓路機無法壓實的局部部位,應選用小型振動壓路機或振動夯板配合碾壓

(7)開放交通

就地熱再生壓實完成后,再生層路表溫度低于50℃后方可開放交通。

六、施工質量保證措施

1、舊路面加熱溫度控制

確保加熱、耙松、攤鋪后溫度控制在160℃-180℃,既不能過高,以避免加劇瀝青路面的老化,又不能過低,以避免影響再生質量和壓實質量。應及時測量加熱后溫度,并調整加熱機、再生機加熱檔位或調整機組行走速度。

2、平整度控制

必須保證再生路面厚度均勻一致、尤其是銑刨深度絕對不能時深時淺。

控制好攤鋪機的行進速度,盡量少停機,確保厚度均勻??刂坪脡郝窓C的碾壓工藝,避免急起步、急剎車,堅持平穩行駛。加強現場監控,配備3m直尺,發現平整度不好時及時查找原因,予以糾正。

3、施工縫質量控制

施工縫接縫處必須平順、密實,每天收工時記住松鋪刻度值,再次開工時即延續此松鋪系數?,F場配備小孔篩,接縫出現離析時篩小料填充,以保證接縫質量。

4、關鍵工序控制

(1)再生劑添加量的確定

瀝青路面就地熱再生的關鍵之一是確定再生劑的添加劑量。

首先,對擬進行就地熱再生施工的路段進行舊路面現場取樣。取樣應選擇具有代表性的舊路面,深度為125px。將取回來的樣品在實驗室進行舊瀝青抽提和回收試驗。對回收的舊瀝青做針入度、軟化點、延度試驗。將試驗結果與該路段竣工時(即施工時新瀝青)資料進行對比,判斷原路面瀝青的老化程度。

其次,將回收來的舊瀝青按不同比例摻入再生劑進行實驗室試驗,并測試再生后的瀝青三大指標(針入度、軟化點、延度),確定摻加再生劑的最佳比例。

最后,按最佳再生劑摻量對原路面取樣材料進行實驗室再生,將再生混合料進行馬氏試驗,測試試件的穩定度、流值、密度、飽和度和空隙率,用這些指標驗證再生劑的摻量。

現場控制必須多做試驗,加強監控,確保再生劑噴灑量準確。對再生劑的噴灑裝置必須每天進行清理,防止噴嘴堵塞。

(2)碾壓質量的控制

碾壓質量對路面成型質量,路面性能和耐久性有重要影響,控制壓實度是施工質量控制的一個重要內容。根據以往熱再生的施工經驗,擬采用以下措施保證壓實度。

①確定專人負責,嚴格按照既定的碾壓程序指揮碾壓操作。

②確定專用壓路機,保持良好工作狀態,在整個施工期間,保證定設備、定操作者(熟練的壓路機司機),不得隨意更換。

③嚴格質量監控,配備專用的紅外溫度儀和密度儀,及時獲得操作條件及施工質量參數。及時分析現場數據,快速反應質量反饋信息,根據實際條件調整操作參數。

5、實驗檢測控制

(1)試驗項目:瀝青抽提篩分、瀝青回收、馬歇爾試驗、瀝青三大指標、壓實度、車轍試驗。(其中:瀝青抽提篩分、瀝青回收、馬歇爾試驗、瀝青三大指標、壓實度為每臺班必做試驗項目;車轍試驗必須保證兩個臺班做一次)。

(2)試驗室人員必須保證每天隨機取樣不少于2次,每次取樣新舊瀝青混合料各不少于50kg,裝于保溫桶中。鉆芯取樣按國標規定每車道每200米取芯樣1個,并將準確樁號標記于新樣上,及時將芯樣送到試驗室完成每天的試驗項目。。

(3)取樣完畢后,必須將污染路面清理干凈,將取樣后的坑洞用新的瀝青混合料填補夯實;

(4)試驗室完成當天的試驗項目后,須在第一時間將試驗數據通知機組人員,并認真、準確記錄試驗數據。

6、施工機械保障

(1)運輸設備

熱拌瀝青混合料宜采用較大噸位的運輸車輛,標準載重不小于15噸。運輸車輛應用蓬布覆蓋,用以保溫、防雨、防污染,對于改性瀝青混合料運輸,運輸車輛在任何情況下都必須加蓋蓬布,以防止運輸車表面混合料降溫結成硬殼。

(2)壓實設備

瀝青混合料碾壓設備應根據規范要求采用雙鋼輪壓路機及輪胎式壓路機組合碾壓。應保證壓路機的霧化噴嘴完好,機械運轉正常,并嚴格控制碾壓溫度、遍數和速度,在作業期間,不得停頓,保持連續不斷。


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