E9公路沥青混凝土路面就地热再生技术

薄膜烘箱加热试验结果表明: 再生沥青具备良 好的抗老化能力, 其试验结果满足现行规范对新沥 青的要求, 这说明再生沥青可以用于高等级公路的 沥青混凝土路面的铺筑。 513 再生沥青混合料配合比设计
(1) 旧沥青混合料检验。 将 511 中对旧沥青混合料进行抽提试验得到的
矿料进行筛分, 以判断旧路面的级配。 一般情况, 沥 青混凝土路面在行车荷载和自然因素的反复作用 下, 会引起矿料颗粒的疲劳、损伤和破碎, 使其级配 发生变化。
公路 2004 年 1 月 第 1 期 H IGHW A Y J an12004 N o 11 文章编号: 0451- 0712 (2004) 01- 0123- 07 中图分类号: U 4161217 文献标识码: B
京津塘高速公路沥青混凝土路面 就地热再生技术
表 2 旧沥青混凝土路面进行就地热再生的适用条件
项 目
适用条件
应 用 时 的 注 意 点
旧沥青混凝土路面的平均厚度 cm
车
沥青混合料向两侧的
辙
挤压变形 cm
深
度
磨耗 cm
龟裂率 % 旧路面沥青的针入度 (1 10 mm )
>5 <5
<3 < 40 > 20
·要确保翻松时不得将非沥青混合料翻松。
-
试验方法 T 060422000 T 060522000 T 060622000
A H 270 60～ 80 > 100 44～ 54
青混合料油石比比较低, 还需要添加一部分新沥青, 因 此, 再 生 剂 的 掺 加 比 例 初 步 确 定 为 旧 沥 青 的 10%。
再生沥青的性能如何, 不但要看再生后的常规 指标的改善情况, 还应看再生沥青的抗老化能力 如何。
加 铺 型
的恢复, 即通过再生剂的加入, 将旧沥青的粘度调 节到所需要的范围内, 提高旧沥青的复合流动度, 使旧沥青重新获得良好的流变性能。 从胶体理论 讲, 即是将旧沥青从老化后的凝胶结构改善到溶凝 胶结构。
3 沥青混凝土路面就地热再生适用条件 311 技术条件
由于沥青混凝土路面就地热再生只对旧路面表 层3～ 5 cm 厚的沥青混合料进行再生, 所以适合就 地热再生的沥青混凝土路面必须满足一定的条件。
将取样洗净、晾干, 取其中一部分进行加热松 散, 用三氯乙烯浸泡, 待沥青充分溶解后进行离心抽 提试验。然后, 将抽提出来的沥青三氯乙烯混合液采 用阿布森法回收其中的沥青, 对回收旧沥青进行常 规试验, 以判断旧沥青的老化程度。旧沥青的常规试 验包括: 针入度、软化点、延度。
下面以一个例子来论述再生试验的全过程。 表 3 结果表明: 旧路面沥青已经深度老化, 与新 沥青比较, 表现为针入度、延度大幅度降低, 软化点 大幅度升高。根据国外的一些研究成果, 沥青混凝土 路面的沥青老化到针入度 30 (0101 mm ) 左右, 路面 开始出现裂缝, 将进入加速破坏阶段。而在加速破坏 之前及时维修路面将是最经济的。 512 再生剂掺量试验 将回收的旧沥青按不同剂量掺加再生剂, 然后 进行再生沥青的常规试验。 根据不同地区的气候条件, 再生沥青的再生目 标标号不同。由于热再生本身的工艺特点, 再生沥青 的目标标号应略低于该地区原来所使用的新沥青标 号, 以防再生沥青标号太高, 造成再生沥青混凝土路 面的高温稳定性差。京津塘高速公路原用A H 290 重 交通道路沥青, 则再生沥青的目标标号定在介于 A H 270 和A H 290 之间。 表 4 表明: 随着再生剂用量的增加, 沥青明显软 化, 其针入度、延度提高, 软化点降低, 这说明旧沥青 的路用性能得到了改善。从试验结果看, 按旧沥青的 11% 添加再生剂即可满足再生要求。 但考虑到旧沥
(1) 原路面的设计资料, 如路面结构等; (2) 原路面的竣工资料, 如路面的混凝土级配、 碎石的石质、施工时路面的各种参数等; (3) 原路面的养护资料, 如历年来路面的损坏及 修补情况等; (4) 原路面的路面损坏情况, 包括各种病害的类 型、数量、分布情况, 并简单分析其原因; (5) 原路面的各种几何数据, 如高程、横坡度、车 辙深度等等。 412 路况调查及设计流程图 图 1 列出了沥青混凝土路面采用就地热再生技 术时的路况调查及设计流程。
·采用加铺法时, 沥青混合料向两侧挤压所形成的车辙深度上限一般为 3 cm ; ·采用复拌法时, 沥青混合料向两侧挤压所形成的车辙深度超过 3 cm 时, 应事先
切削掉超过 3 cm 的凸起部分。 ·当面层的沥青混合料质量能满足使用要求时, 可采用加铺法。当事前进行部分切
削或整平时, 车辙上限可达 7 cm。
热再生工艺按施工现场来分, 有厂拌热再生和 路拌热再生即就地热再生。 厂拌热再生是将旧沥青
混合料运至拌和站, 通过沥青拌和楼集中加热拌和 再生; 就地热再生是用就地热再生机组, 在施工现场 将旧沥青混凝土路面加热、翻松, 通过喷洒再生剂现 场拌和后就地摊铺碾压成型的再生工艺。 沥青混凝 土路面就地热再生一般只对原沥青混凝土路面表面 层进行再生, 所以也称为表面热再生 (ho t in p lace recycled, H IPR )。
京津塘高速公路是 20 世纪 90 年代初建成通车 的国家重点基础建设项目, 是首都北京的重要出海 通道, 交通繁忙。 经多年使用, 特别是近年超载现象 日益严重, 路面出现了诸如车辙、龟裂、松散等多种 病害, 影响了高速公路的服务功能, 于是决定对其进 行中修。经多种方案经济技术比选, 最后决定采用就 地热再生工艺。
首先, 对旧路面进行取样。在上一阶段路面调查 的基础上, 将原路面按路况好、较好、一般、较差、差 分别划分出典型路段来, 然后对这些典型路段分别 进行取样, 取样深度 5 cm (或一般为上面层全厚) , 取样重约 50 kg。取样的要求是尽量少破坏旧沥青混 合料的级配, 以减少对试验准确性的影响。 如果行车 道和超车道路况相差较大, 可以分别取样试验。
℃
1
27
29
28
27
7
9
17
15
64. 0
31 32 9 15 62
29
8. 3 15. 7 63. 0
注: 京津塘高速公路用的是A H 290 壳牌沥青。
A H 290
80～ 100
> 100 > 100 42～ 52
表 4 旧沥青掺加再生剂后常规试验结果
试 验 结 果
试验项目
单位
老化沥青
样组
再生沥青
8%
11%
14%
A
58
83
133
针入度
B
59
100g, 5s, 25℃
0. 1 mm
29
C
58
平均值
58
8. 3
15℃
37
延度 5 cm m in
cm
源自文库
15. 7
25℃
64
81
133
87
131
84
132
54
62
> 100
软化点
A
49. 5
46. 5
-
℃
63
B
49. 8
46. 8
-
平均值
49. 7
46. 7
(2) 掺加新沥青混合料级配确定。 根据旧路面车辙情况和初步拟定的施工方案, 可以确定掺加新沥青混合料的比例, 根据这个比例
2004 年 第 1 期 董平如 沈国平: 京津塘高速公路沥青混凝土路面就地热再生技术
2004 年 第 1 期 董平如 沈国平: 京津塘高速公路沥青混凝土路面就地热再生技术
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4 沥青混凝土路面就地热再生的程序 411 路况调查
在决定是否采用就地热再生技术养护一条路之 前, 应对原路的技术状况做详细的调查, 对原路的一 些病害做出准确的诊断, 以判断是否适合采用该技 术。 路况调查一般包括以下一些内容:
沥青混凝土路面再生包括两层含义: 一是旧沥 青混合料的再利用; 二是老化沥青的物理力学性能
收稿日期: 2003- 09- 23
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公 路 2004 年 第 1 期
再生方法
表 1 沥青混凝土路面就地热再生施工方法分类 目 的 及 工 艺
试验项目
薄膜加热试验 163 ℃, 5 h
质量损失 %
针入度比 %
延度
25 ℃, cm
表 5 再生沥青抗老化试验结果 试验结果
1
2
3
0. 76
0. 88
0. 82
62
67
71
71
75
82
平均 0. 82 67 76
规范要求
≤1. 0 ≥55 50～ 75
试验方法
T 0609 T 0609 T 0609
我国最早通车的高速公路使用至今已超过 10 年, 其中一些相继进行了大修或改造, 而另一些也相 继 (或即将) 到了需要大、中修的时候了。高速公路巨 大的养护工作量、高标准的养护工程质量和大交通 量条件下的养护作业环境促使我们探寻各种新的养 护方式。 沥青混凝土路面就地热再生就是其中的一 种养护方式。
·如果仅仅是表层龟裂, 不受此限制; ·当局部破损达到联接层以下时, 应事先修补。
·采用重铺法, 针入度下限为 30。
312 现场条件 沥青混凝土路面就地热再生需使用大型的专用
机械, 施工时的机械组长达 50～ 100 m , 所以施工现 场应满足以下条件:
(1) 要具有发挥就地热再生特长的足够的工程规模; (2) 要确保现场的施工条件, 一组施工机械通过 时间约需 60～ 90 m in, 还要加上养生时间, 需要中 断施工地点一个车道的交通。
沥青混凝土路面就地热再生一般分为复拌型再 生和加铺型再生, 详见表 1。
2 沥青混凝土路面的老化和再生 沥青混凝土路面的正常破坏是沥青的老化和沥
青混凝土疲劳破坏的结果 (非正常破坏的原因很 多)。 沥青在运输、施工和沥青混凝土路面的使用过 程中, 受到温度、光照、雨水以及交通荷载等各种因 素的作用, 会发生一系列物理、化学变化, 如挥发、缩 合、氧化等, 使沥青的各种化学组分发生变化; 同时 化学组分的分子也发生变化, 这些变化使得沥青的 物理力学性能发生变化, 例如针入度降低、软化点升 高、延度降低, 致使沥青混凝土路面变得脆硬, 在车 轮动荷载作用下易于开裂损坏。沥青的性质受温度、 光照、雨水以及交通荷载等因素的作用随时间的变 化而变化的现象称为老化。 沥青混凝土路面老化通 常是指沥青的老化和沥青混凝土的疲劳。
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公 路 2004 年 第 1 期
表 3 旧路面回收沥青常规试验结果
试验项目
单位
样组
1
试 验 结 果
2
3
平均
针入度
1
100g, 5 s, 25 ℃
011 mm
2
15 ℃ cm
1
延度 5 cm m in
25 ℃ cm
1
软化点
·加入再生剂改善旧路面沥青和沥青混合料的性能; ·加入新的沥青混合料, 改善旧路面沥青混合料的级配和性能以及填平车辙或增加面层厚度。
复 拌 型
·加入再生剂, 改善旧路面沥青和沥青混合料的性能; ·加入新的沥青混合料, 使新沥青混合料在再生沥青混凝土路面上同时形成一层全新的沥青混凝土面层。
图 1 路面就地热再生技术适用路况调查及设计流程
5 沥青混凝土路面就地热再生的室内试验 沥青混凝土路面就地热再生的室内试验总的来
说包括两大类: 一大类是对旧沥青的再生试验; 第二 大类是再生沥青混合料的配合比设计。 旧沥青的再 生试验包括: 旧沥青性能试验, 再生剂的掺量试验; 再生沥青混合料配合比设计包括: 旧沥青混合料的 试验, 新掺沥青混合料级配的确定, 再生沥青混合料 性能检验。 511 旧沥青性能试验
1 沥青混凝土路面就地热再生技术简介 沥青混凝土路面的再生技术是将废旧沥青混合
料通过一些技术措施, 将其部分或全部加以再利用, 从而降低造价和减少环境污染。 沥青混凝土路面再 生技术按施工温度分, 有冷再生和热再生两种。冷再 生技术通常用乳化沥青、泡沫沥青等稳定剂在常温 下再生旧沥青混合料; 热再生技术通常是将旧沥青 混合料在加热的情况下, 通过掺加再生剂或新沥青 (或二者混合使用) 来再生旧沥青混合料。
董平如, 沈国平
(华北高速公路股份有限公司 北京市 100078)
摘 要: 京津塘高速公路是我国内地最早建成的高速公路之一, 经过 11 年的通车营运, 于 2002 年开始进行路面 中修, 并首次采用沥青混凝土路面就地热再生工艺。 本文就沥青混凝土路面就地热再生的原理、再生的过程、工艺控 制以及沥青混凝土路面就地热再生的优势作简单介绍。 关键词: 沥青混凝土路面; 热再生