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浅析乳化沥青厂拌冷再生技术应用

来源:管理员    作者:管理员    日期:2016-05-29 22:01:10    点击次数: 0

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    1.乳化沥青厂拌冷再生技术背景和概念

    公路交通是国家经济的命脉,公路的好坏程度也直接影响着当地经济的发展程度。“十一五”及“十二五”期间是我省交通高速发展阶段,全省二级及以上公路达到7921公里,占国省干线公路的61.59%,比“十五”末增加1775.5公里,全省67个县(市、区)通了二级及以上公路。传统的养护技术已无法满足当前的发展形势。甘肃省交通运输厅提出了“有路必养,养必优良”的养护理念,各管养单位也积极倡导和实践养护新材料、新技术、新工艺。

    据测算,我省每年将会产生超过100万立方米的废旧料,如不加以再生利用,废旧料的堆放不仅会占用宝贵的土地资源,污染环境,而且,还将造成资源的极大浪费。如果对旧路面材料加以再生利用,对路面进行养护、翻修,在环保、材料利用、节能减排等方面将产生巨大的经济效益

    乳化沥青厂拌冷再生是将旧沥青路面进行铣刨、回收,将铣刨料进行破碎、筛分后,根据需要添加新集料,然后通过专用的冷再生拌合设备,按比例加入乳化沥青、水泥、矿粉等材料,在常温下拌合形成新的再生混合料,经现场摊铺、碾压成型后,重新形成路面结构层的一套工艺和方法。

    2.冷再生技术引进和应用情况

    国外对沥青路面再生利用研究,最早是从1915年在美国开始的。1973年石油危机爆发后,美国对再生技术才进行了广泛的研究,并取得了丰硕的成果。到八十年代末,美国再生沥青混合料的用量几乎为全部路用沥青混合料的一半。

    我国在沥青路面再生利用方面起步较晚,个别省份在八十年代初曾先后进行过旧渣油路面的再生利用研究。近几年,一些公路养护单位尝试将旧料简单再生后用于低等级公路或道路基层。但是至今,我国铣刨料的再生利用率也不到20%,特别是西部省份低于10%。2010年以来,随着交通部政策的指导以及市场化条件的成熟,冷再生技术开始在全国范围内普遍应用,我省也根据省情开始引进此项技术,为下一步的逐步推广做准备。

    目前,兰州公路管理局在国道109线、省道201线及龙中路等三条道路铺筑厂拌冷再生2.7公里,通过1年多运营,经取芯检测、后期观测,各项指标符合要求,效果较好。

    3.乳化沥青冷再生技术优势

    3.1旧沥青路面材料循环利用而生产出新的再生混合料,由于废料中包裹有一定量的沥青,可视为柔性基层,抗开裂性能更好,其使用寿命及耐久性也有很好的表现。

    3.2采用再生方式进行维修养护,可以节约可观的资源与能源,其中,铣刨料可以100%利用,而且采用常温施工,节约能源30%,减少排放90%以上,非常切合国家节能减排方针政策。

    3.3虽然冷再生混合料孔隙率较大,为9~14%,但由于很多孔隙是闭口孔隙,但经沥青裹附后,掺入1~2%的水泥,使得冷再生混合料强度可以继续增加,加之厂拌冷再生级配精确,也是其它再生技术无法比拟的。

    4.工艺流程

    乳化沥青厂拌冷再生施工工艺与常规路面施工工艺基本相同,主要有以下几个步骤。铣刨料的回收→铣刨料破碎筛分→再生混合料进行配合比设计→再生料拌合、运输→现场摊铺、碾压→养生等环节,这些环节都要按要求进行规范操作。下面将重点介绍厂拌乳化沥青冷再生施工工艺过程。

    4.1旧路面铣刨料回收。既有公路在使用过程中需要维修,部分路面损坏严重时,一般要铣刨重铺,这时候铣刨料变成了废料,运输车辆将铣刨料分类运输至冷再生拌合站集中堆放,以备回收利用。在堆放过程中应尽量避免机械车辆对铣刨料进行碾压,防止铣刨料发生结块现象。冷再生技术难点在于铣刨料回收制度的建立,建立完善的铣刨料回收制度,可以有效的推进冷再生技术的发展。

    4.2铣刨料破碎及筛分。将铣刨料进行破碎和筛分。筛分设备应选用振动筛分装置,通过筛分机,将铣刨料筛分为3-4种不同规格的料,铣刨料进行连续循环破碎、筛分后,一般分为0~5㎜、5㎜~10㎜、10㎜~30㎜三种规格,待铣刨料出料至一定高度时,用装载机将三种规格的铣刨料进行转运,分类堆放存储,应避免长时间存放,尽早使用,并做好防雨措施。

    4.3冷再生室内试验。厂拌乳化沥青冷再生技术关键是试验阶段,主要难点也在冷再生混合料的配合比设计,而针对不同类型铣刨料设计相应的混合料配合比,以保证冷再生性能。在试验室内对乳化沥青冷再生混合料生产配合比进行设计,选用较先进的旋转压实成型工艺,为冷再生拌合提供试验数据。

    首先要对铣刨料含水率、级配、砂当量、沥青含量等进行检测,如不满足,需要添加新集料矫正级配,添加的水量以混合料出现最佳裹附状态为准,既没有浆体流淌,也不出现花白料为准;随时观测铣刨料的级配变化情况,以便对配合比进行调整。其次通过拌合试验以及旋转压实试验,确定最佳用水量、最佳乳化沥青含量;添加不同的乳化沥青,并成型试件,通过劈裂强度、密度、低温小梁弯曲,高温动稳定度等验证混合料的高、低温性能。

    4.4拌合。厂拌冷再生拌合设备属于连续式拌合机,配有四个冷料仓,根据生产配合比添加新集料,一般添加20~30mm的新碎石,确保混合料级配良好。冷再生拌合机配置有乳化沥青、水、矿粉、水泥储存罐,确保填料和胶结料添加精确、均匀。并根据铣刨料的含水量情况,确定添加水的比例,这一环节需试验人员多次试验,尽量做到数据准确。拌合时间和搅拌频率应适合,避免出现过度拌合或拌合不充分等情况。拌合后的冷再生混合料应拌合均匀,无花白料,无液体流淌、无结块成团现象。正式生产时,应每天抽检再生混合料的配合比、含水量等变化情况,应根据实际情况及时进行调整。厂拌冷再生核心是拌合,因此,在使用前,冷再生拌合设备电子计量装置应经计量部门标定后方可使用。冷再生拌和机有独立的操作控制系统,操作人员需经过系统的学习培训后,达到熟练程度才能上岗操作,以确保再生混合料的质量。

    4.5运输。拌合好的成品冷再生混合料应立即运至施工现场使用。运输前用苫布覆盖,防止水分散失。运输时间应控制在2小时以内,以免乳化沥青破乳,影响铺筑质量。

    4.6摊铺。再生料可使用常规摊铺机,摊铺前,应使用道路清扫车、强力吹风机等设备将下承层表面清扫干净后,开始均匀喷洒透层油,如两侧护肩未施工,应根据铺筑宽度安装侧向钢模板,确保钢模支撑牢固,避免再生料的浪费,待透层油破乳后,开始铺筑。在铺筑前熨平板无需加热,在摊铺过程中,熨平板和夯锤振动频率应调整至适宜状态,摊铺机必须匀速、不间断地进行连续作业,中间不得随意变换速度或者中途停顿,如中断超过2小时需设置横向接缝,摊铺速度宜控制在2-4m/min的范围内。在规模化摊铺前,一般应先做不小于200m的试验路,以确定相关的工艺参数,如松铺厚度、机械配置、碾压遍数、最佳含水量、集料级配等。

    4.7碾压。冷再生混合料的碾压要根据铺筑的厚度、现有压路机械设备情况,一般应选用13吨双钢轮压路机、22吨单钢轮压路机和30吨轮胎压路机,可以用2台机械进行组合。碾压一般分三阶段进行,以保证压实后的再生层符合压实度和平整度的要求。初压采用双钢轮振动压路机静压1-2遍,速度为1.5-3km/h;复压采用单钢轮振动压路机静压1遍,振压3-5遍,速度为2-4km/h;终压采用轮胎压路机揉压6遍,速度为2-4km/h。碾压过程中,要注意纵横缝施工平顺、密实。碾压是厂拌冷再生施工过程中的重点环节。因每个地区气候、环境、集料的差异性,以及冷再生铺筑厚度的不同,应根据试验段数据确定碾压组合及碾压遍数。

    4.8养生。碾压结束后,开始进行养生,乳化沥青冷再生混合料采用自然养生,一般无需采取措施,养生时间不宜少于7天,养生期间应限制重型车辆通行。当再生层可以取出完整的芯样或者含水率低于2%,可以提前结束养生。

    5.应用效果及前景

    5.1旧沥青路面材料循环利用而生产出新的再生混合料,可用于一、二级公路中下面层、基层、底基层,性能与水稳类基层相当。采用冷再生技术,从目前国内使用情况来看,社会效益及经济效益较为明显。一是减少矿山开采和河道采砂石量,保护了环境,恢复生了态;二是施工时采用冷施工,能降低能源消耗30%,减少污染物排放90%,符合循环经济政策;三是节约维修资金,如果将二级路以上的铣刨料均加以再生利用,每年可节约养护资金1亿以上,而我省目前每年投入养护的资金约为10亿元,节省10%以上,经济效益显著。

    5.2面对日趋严峻的养护形势,现有的公路养护技术体系已经难以满足经济社会的发展需要,乳化沥青冷再生技术将会呈现出良好的发展前景。因我省筑路材料极为短缺,目前仅有8个料场的石料可用于沥青路面面层的铺筑,基层砾石材料也已经接近匮乏。加之,我省普通干线公路经过多年的运营,已经达到了必须维修改造的年限,具备大规模应用冷再生的基本条件,是发展冷再生技术的良好时机,我省也迫切需要此项技术来走出资源短缺和养护资金不足的两难境地。

    6.结语

    面对日趋严峻的资源能源形势,迫切需要我们积极发展低碳养护技术,公路循环再造技术,节能增效养护技术,形成新一代技术体系,走资源节约、环境友好的交通发展之路。



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