高速公路乳化瀝青廠拌冷再生基層配比設(shè)計及施工工藝研究_圖文

1、高速公路乳化瀝青廠拌冷再生基層配比設(shè)計與施工摘要:借鑒國內(nèi)外瀝青路面冷再生技術(shù)方面的經(jīng)驗, 對摻加水泥的乳化瀝青冷再生混合料進 行配合比設(shè)計及路用性能評價, 在最佳乳化瀝青和水泥用量下進行乳化瀝青冷再生混 合料性能試驗, 分析了乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)的施工工藝及質(zhì)量控制, 并將再生的 混合料應(yīng)用于高速公路瀝青路面上基層,實踐表明其滿足相應(yīng)的路用性能要求。 關(guān)鍵詞:道路工程 乳化瀝青 冷再生 配合比 施工工藝0概述目前我國的公路建設(shè)飛速發(fā)展,每年投資規(guī)模已經(jīng)超過 2000億元。據(jù)統(tǒng)計,截至 2008年底,我國公路通車總里程達 368萬公里,其中高速公路 6.03萬公里。但是,我國于 20世 紀

2、90年代陸續(xù)建成的高速公路大部分已進入維修期, 大量翻挖、 銑刨的瀝青混合料被廢棄, 既污染環(huán)境, 又浪費資源。 采用再生技術(shù), 加大可再生能源的開發(fā), 使得舊路面的材料得到 重新利用, 對降低建設(shè)成本、 合理利用資源、 保護生態(tài)環(huán)境以及促進我國公路建設(shè)都有著極 其重大的意義,也是一項符合可持續(xù)發(fā)展規(guī)律的有效措施。九景 (九江景德鎮(zhèn) 高速公路為國家高速公路網(wǎng)杭瑞高速(杭州-云南瑞麗在江西省 的一段, 起點九江, 終點景德鎮(zhèn), 全長 134.712公里, 該項目于 1997年 4月開工建設(shè), 2000年 12月建成通車,總投資 30.2億元,到目前為止使用年限已達 8年。近年來隨著社會經(jīng)濟 文化

3、的發(fā)展, 交通量特別是重型和超重型車輛的增加, 全路段各種公路病害發(fā)育, 出現(xiàn)程度 不等的病害(如裂縫、翻漿、沉陷等病害 , PCI 數(shù)值基本在 60-70之間,原有路面結(jié)構(gòu)已 經(jīng)無法滿足日益增長交通量的需求。 2008年 7月江西省交通廳決定對九景高速公路瀝青路 面進行大修技術(shù)改造施工,并在 K126+480K132+560處鋪筑雙幅 6.08公里的試驗路。試 驗路施工于 2008年 8月 8日開始, 2008年 11月 17日結(jié)束, 2009年進行了全線技術(shù)改造。 為了貫徹可持續(xù)發(fā)展和建設(shè)節(jié)約型社會戰(zhàn)略, 充分利用九景高速公路舊瀝青路面材料, 節(jié)約 資源、 保護環(huán)境、 減少投資。 經(jīng)過比較

4、研究, 試驗路主要采用了乳化瀝青并摻加少量水泥的 廠拌冷再生新技術(shù)對原有瀝青路面進行技術(shù)改造, 其最大特點是能夠保證再生混合料的生產(chǎn) 質(zhì)量,混合料級配、水泥用量以及拌和均勻程度等均可由再生拌和設(shè)備自行控制。1 原路面狀況及冷再生基層瀝青路面結(jié)構(gòu)方案1.1 原路面狀況九景高速公路原瀝青路面結(jié)構(gòu)為:12cm 瀝青混合料結(jié)構(gòu)層 +20cm水泥穩(wěn)定碎石 +30cm級配碎石, 這種路面結(jié)構(gòu)由于瀝青面層較薄, 在車輛荷載的作用下, 水泥穩(wěn)定基層這個承重 層首先發(fā)生了損壞, 使路面的損壞成為結(jié)構(gòu)性破壞, 無法通過瀝青面層的簡單維修得到解決。 經(jīng)過近八年的運營,目前路面承載能力急劇下降,路面強度偏低、平整度較

5、差,各種裂縫、 翻漿、 車轍、 水損害等常見的路面損害形式均有不同程度的體現(xiàn),路面破損面積較大, 水泥 穩(wěn)定碎石基層已出現(xiàn)嚴重結(jié)構(gòu)性破壞。通過對原路面進行調(diào)查發(fā)現(xiàn),原瀝青路面在行、超車道普遍存在水損壞、翻漿、車轍、 松散及嚴重的縱橫裂縫以及修補不良等病害現(xiàn)象,見附圖 1、圖 21 2 圖 1瀝青路面水損壞、冒漿 圖 2瀝青路面水損壞、坑槽 1.2冷再生基層瀝青路面結(jié)構(gòu)方案技術(shù)改造后的路面結(jié)構(gòu)形式為:30cm 級配碎石 +20cm水泥穩(wěn)定碎石 +12cm再生瀝青混合 料 +8cmAC-25+6cmAC-20+4cmAC-13。 處治方案為:銑刨掉舊油面層; 處理已破壞的原有水 泥穩(wěn)定碎石基層;在

6、處理完的基層上再鋪 12cm 的再生瀝青混合料上基層;然后再鋪三層共 18cm 的瀝青混凝土面層。 2乳化瀝青冷再生施工配比設(shè)計 2.1級配組成設(shè)計國外瀝青穩(wěn)定基層的級配范圍較寬。 根據(jù)國外經(jīng)驗, 乳化瀝青穩(wěn)定基層材料不宜采用碎 石級配,而應(yīng)采用連續(xù)級配,以保證足夠的細料數(shù)量來增加粘結(jié)力。在國內(nèi)的技術(shù)手冊中, 對于熱拌和冷拌的級配要求其實相差不大。 因為乳化瀝青中的瀝青與普通熱瀝青實質(zhì)上是同 一種材料,最終將得到相同的粘結(jié)效果,只不過乳化瀝青有一個粘附、脫水與蒸干的過程。 因此, 它的材料組成及技術(shù)要求與普通瀝青混合料基本相同。 綜合考慮國內(nèi)外關(guān)于冷再生和 瀝青穩(wěn)定基層的級配范圍,并參考公路瀝

7、青路面冷再生技術(shù)規(guī)范 JTG F41-2008中的級 配范圍,設(shè)定適合本地區(qū)的工程設(shè)計級配范圍如表 1。表 1乳化瀝青冷再生基層級配表 已經(jīng)遭到破壞, 為了更好的提高再生混合料的性能, 需要摻加的新的骨料來對舊瀝青混合料 級配進行調(diào)整, 以便于更好的適應(yīng)新的交通量要求和提高新的道路力學(xué)和路用性能。 本項目 采用門山頂產(chǎn)碎石,規(guī)格為 1122mm ,測得其壓碎值為 19.9%,針片狀顆粒含量為 3.6%。 同時, 為了提高冷再生混合料的早期強度及路用性能, 在舊瀝青混合料冷再生過程中添加了 一定量的普通硅酸鹽水泥。經(jīng)過設(shè)計,各種材料的摻配比例為:RAP (1030mm :RAP (010mm :

8、新礦料:礦粉:水泥 =50:30:16:2:2。 乳化瀝青冷再生混合料級配組成曲線見圖 3所示,以干篩合成級配作為設(shè)計級配,抽 提合成級配作為參考。 2.2乳化瀝青冷再生配比設(shè)計目前全球范圍內(nèi)還沒有得到普遍認可的冷再生混合料配合比設(shè)計方法。 冷再生混合料的 成型方法對各項指標的影響顯著。我國已有的冷再生工程中有采用馬歇爾擊實成型試樣的, 也有采用旋轉(zhuǎn)壓實成型的, 所得馬歇爾穩(wěn)定度相差一倍甚至更高, 而工程實際的壓實功更加 接近旋轉(zhuǎn)壓實的情況。 所以規(guī)范鼓勵采用旋轉(zhuǎn)壓實方法進行混合料設(shè)計。 本項目就采用了旋 轉(zhuǎn)壓實方法進行了乳化瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計。1 、確定最佳含水量采用上述圖 3中的混

9、合料設(shè)計級配, 固定乳化瀝青用量為 3.0%, 變化拌和用水量采用 土工擊實法成型冷再生試件,確定最大干密度為 2.248g/cm3時對應(yīng)的最佳含水量為 3.7%。 2 、確定最佳油石比采用旋轉(zhuǎn)壓實儀成型試件,控制總含水量為(3.7±0.3%,試模直徑為 150mm ,壓實 儀轉(zhuǎn)角 1.25°,壓頭壓力為 600kpa ,旋轉(zhuǎn) 50次后放入 60 鼓風(fēng)干燥箱中 6h 再旋轉(zhuǎn) 25次后 立即脫模, 放入 60 鼓風(fēng)干燥箱中養(yǎng)生 48h 。 養(yǎng)生結(jié)束后待試件冷卻至室溫后進行劈裂強度、 浸水劈裂強度等指標的測試,其各項指標檢測結(jié)果見表 2。表 2 各項指標檢測結(jié)果 34 從上述檢

10、測結(jié)果可知,對應(yīng)劈裂強度最大時的油石比為 3.0%,對應(yīng)浸水劈裂強度最大 時的油石比為 3.0 %, 取油石比 3.0%作為設(shè)計油石比。 在設(shè)計油石比下測得成型后試件濕密 度為 2.256 g/cm3。2.3乳化瀝青冷再生混合料性能檢驗1 、高溫穩(wěn)定性檢驗按目標配合比設(shè)計,采用 5cm 高車轍試模成型車轍試件檢測動穩(wěn)定度,結(jié)果符合規(guī)定 要求。檢測結(jié)果見表 3。表 3 車轍試驗結(jié)果采用旋轉(zhuǎn)壓實儀成型試件, 旋轉(zhuǎn) 50次后 60 養(yǎng)生 6h , 取出冷卻后做劈裂試驗和浸水劈 裂試驗,進行初期強度檢驗,試驗結(jié)果見表 4。表 4 劈裂試驗結(jié)果因此, 經(jīng)設(shè)計后, 九景高速公路乳化瀝青冷再生上基層采用的目

11、標配合比為 RAP (1030mm :RAP (010mm :新礦料(1122mm :礦粉:水泥=50:30:16:2:2,外摻乳化瀝 青為 3.0%,外摻用水量為 2.5%。3、乳化瀝青廠拌冷再生施工工藝及質(zhì)量控制53. 1 施工工藝九景高速公路技改試驗段乳化瀝青冷再生拌和廠采用的拌和設(shè)備是 300T 間隙式拌和 樓,具有破碎、篩分、電子計量功能以及水、水泥和乳化瀝青添加功能;工作性能穩(wěn)定、結(jié) 構(gòu)簡單且方便拆裝;具有很強的實用性。通過精心調(diào)試,確定其拌和能力為 180t/h-300t/h之間,最佳拌和速度為 250t/h。采用經(jīng)試驗驗證的生產(chǎn)配合比進行拌和生產(chǎn)。確定的生產(chǎn)配 合比為 9.5-

12、31.5:0-9.5:新料 =50:30:16;水泥、礦粉劑量上基層為 2.0%;瀝青用量為 2.7%; 7天無側(cè)限抗壓強度 4.0MPa 。圖 6 乳化瀝青混合料廠拌冷再生生產(chǎn)情況拌和時注意控制冷再生混合料的拌和時間, 若過度拌和, 則粗集料表面的乳化瀝青容易 剝落, 而且可能導(dǎo)致乳化瀝青提前破乳, 使混合料勁度過大; 而拌和不充分則可導(dǎo)致集料不 能充分地被乳化瀝青裹覆。 混合料拌和時乳化瀝青可能不完全均勻地裹覆集料, 但沒有必要 延長拌和時間來提高集料的裹覆程度, 因為在混合料的攤鋪、 碾壓過程中, 瀝青可進一步地 裹覆集料。 集料進入拌缸后加入水泥和礦粉, 最后加乳化瀝青和水進行拌和,

13、拌和時間采用 由試拌確定,干拌 5S ,濕拌 30S ,拌和周期約 50S ?；旌狭贤庥^質(zhì)量以混合料均勻一致,所 有礦料顆粒全部均勻分布、 顆粒全部裹覆瀝青, 混合料無花白料,無結(jié)團城塊為度。 清晨和 傍晚拌和用水量取低限,在中午氣溫較高時拌和用水量取高限。傳統(tǒng)的攤鋪機即可攤鋪廠拌冷再生混合料, 混合料中適度的水份可防止熨平板下的混合 料發(fā)生“撕裂” 、 “脫空”等現(xiàn)象。乳化瀝青混合料的松鋪系數(shù)一般為 1.11.4,在試驗路鋪 筑過程中采用松鋪系數(shù)為 1.2。若需要多層鋪筑,則在鋪上一層前需養(yǎng)生一段時間(好的養(yǎng) 生條件下 25天 。雨天不能攤鋪,若氣溫低于 10,也應(yīng)停止攤鋪。九景高速試驗路乳

14、化瀝青冷再生基層采用傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料的攤鋪機械和工藝。 這與 傳統(tǒng)攤鋪稍有不同之處在于, 攤鋪冷再生瀝青混合料時攤鋪機熨平板不必預(yù)熱, 以防止混合 料中水分散失過快而影響混合料的和易性。 試驗段乳化瀝青冷再生基層的施工過程中, 攤鋪 速度一般控制在 1.5m/s, 混合料的壓實是保證乳化瀝青冷再生層質(zhì)量的重要環(huán)節(jié), 選擇合理 的壓路機組合方式和碾壓步驟至關(guān)重要。 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗, 經(jīng)多次生產(chǎn)實踐比較, 得出按以下 壓實工藝時碾壓效果較好。廠拌冷再生混合料的壓實可用鋼輪壓路機和輪胎壓路機。 以乳化瀝青為再生劑的冷再生 混合料的碾壓要在乳化瀝青開始破乳時 (乳化瀝青的顏色由褐色變?yōu)楹谏?進行。 初

15、壓可用 鋼輪壓路機,也可用膠輪壓路機。初壓可采取鋼輪壓路機(11噸左右靜壓 12遍,然后 用高頻低幅的方式振動碾壓 12遍。復(fù)壓用大噸位(23噸或更高的輪胎壓路機碾壓,碾 壓次數(shù)通常由混合料性能、 壓實厚度、 壓路機類型及環(huán)境狀況等決定, 一般需要 46遍。 終 壓采用鋼輪壓路機碾壓, 以消除輪跡。 壓路機碾壓時可噴少量的水霧, 以防止壓路機輪粘結(jié) 冷再生料。 廠拌冷再生混合料常是 “篷松” 狀, 因此需要增大松鋪厚度以保證壓實厚度滿足要求?；旌狭现械暮繉簩嵵陵P(guān)重要，合適的水份含量可潤滑集料，有助于壓實。但過 多的水份會導(dǎo)致混合料密度低， 且會長時間滯留在結(jié)構(gòu)層中， 使攤鋪后混合料的養(yǎng)生

16、期延長。 為了保證壓實度和平整度，初壓應(yīng)在混合料不產(chǎn)生推移、粘輪等情況下盡量在攤鋪后進行。 同時生產(chǎn)過程要保證現(xiàn)場混合料能夠在最佳流體含量時進行碾壓。 攤鋪、 碾壓完成達到密實度要求后， 應(yīng)封閉交通灑水養(yǎng)生， 保持表面濕潤， 一般情況下， 養(yǎng)生期不少于 3 天。養(yǎng)生方法按規(guī)范要求進行，可噴灑乳化瀝青封閉養(yǎng)生。以冷再生瀝青混 合料中總含水量小于 2%或可以用鉆孔取芯機取出完整的冷再生瀝青混合料上基層芯樣作為 結(jié)束養(yǎng)生工作的最終評判指標。 鋪筑好的冷再生瀝青混合料上基層應(yīng)嚴格控制交通， 做好保 護，保持整潔，不得造成污染，養(yǎng)生期頭 24h，禁止一切車輛行駛。24h 后，可視情況允許 施工用 2T

17、以下小型車輛均速慢行通過，但不得急剎車、原地掉頭。 3.2 檢測結(jié)果 經(jīng)檢測， 九景高速技改工程試驗路乳化瀝青冷再生混合料上基層壓實后的壓實度全部在 98以上，基層壓實較好。 用 5.4 米彎沉儀對冷再生混合料基層檢測的代表彎沉值（0.01mm）為 64.9（北線 K130+680 K132+480 ） 。而 洗 刨 后基 層 （北 線 K131+740 K132+520 ） 的代 表 彎 沉值 （0.01mm）為 159.1 7 天無側(cè)限抗壓強度為 4.36MPa。 4 結(jié)論 九景高速公路瀝青路面技術(shù)改造工程試驗路將舊瀝青路面混合料采用廠拌冷再生技術(shù)進 行高速公路上基層施工，實踐結(jié)果表明：瀝

18、青路面廠拌冷再生技術(shù)，無論從經(jīng)濟效益方面， 還是從施工質(zhì)量、環(huán)保方面，都具有顯著的優(yōu)點，它不僅節(jié)約資金成本、降低成本費、節(jié)省 運輸費，改善施工條件、施工進度快，而且施工質(zhì)量高，特別是能夠充分利用廢棄的舊路資 源，從而大大減少了環(huán)境污染，有利于環(huán)境保護。因此，非常適合于目前我國高速公路舊瀝 青路面的大修改建工程施工，以達到公路建設(shè)節(jié)能減排的效果。 參考文獻： 1 王麗， 魏連雨， 劉奎穎.冷再生混合料力學(xué)性能試驗研究J， 河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2003 2 張登良.瀝青與瀝青混合料M.北京：人民交通出版社，1993 3 李國強.水泥乳化瀝青復(fù)合路面材料的研究J.硅酸鹽學(xué)報，1998 4 黃曉明，趙永利，江臣.瀝青路面再生利用試驗分析J.巖土工程學(xué)報，2001 5 深圳海川工程科技有限公司譯. 美國瀝青再生指南M.北京： 人民交通出版社， 2006. 6 Cold-in-place Asphalt Cement Concrete Recycling.Iowa Department of Transportation, Oc