摘要:沥青路面再生是解决当前废旧路面材料堆放造成的环境污染及资源浪费的重要途径,针对我国RAP利用率较低的现状,本文对沥青路面热再生施工关键技术进行了阐述,包括RAP预处理、施工温度、摊铺与压实、施工过程中质量检验及验收,并对再生方法进行了介绍。
关键词:热再生;RAP
进入20世纪80年代末期,我国各地区相继进入了大规模的公路建设期,在过去的三十年中,包含高速公路在内的大量沥青路面建成,我国一跃成为了世界高速公路及公路通车总里程最多的国家,但是近年来随着集中建设期路面使用寿命的终止,产生了大量的沥青路面废旧材料,这一方面加剧了环境的污染,另一方面也造成了资源的浪费。废旧沥青路面材料中含有大量的集料及沥青材料,如果能够将这些材料予以再生利用,将会产生巨大的经济效益。国内外关于沥青路面热再生技术已经有了较多的研究,特别是美国早在上世纪1915起便展开了对废旧沥青路面材料的再生利用,到目前为止,美国废旧沥青路面材料的再生利用率已经达到了80%,每年的消耗量在3亿吨左右。日本从1976年起开始展开这方面的研究,并在1984年颁布了《路面废料再生利用技术指南》,到目前为止,日本每年消耗4700万吨废旧沥青路面材料,约占其总量的30%。除此以外,荷兰、德国、芬兰等国家也进行了部分工作,特别是德国,到目前为止,其废旧沥青路面材料的综合利用率为100%。我国对沥青路面废旧材料的利用起步于本世纪初,但到目前为止,利用率十分低,这主要取决于对沥青路面废旧材料在施工过程的方法不当造成的;交通部于2008年颁布了《公路、水路交通实施〈中华人民共和国节约能源法〉办法》,其中废旧沥青路面材料再生利用技术是重点研究及推广的项目之一。本文基于上述背景,对再生沥青混合料施工过程中的关键技术进行梳理,旨在为提高我国沥青路面材料再生利用率提供技术参考。
1 沥青路面厂拌再生技术
厂拌热再生技术是指采用铣刨机等设备将废旧的沥青路面展开铣刨并且进行回收,然后通过车辆运回到拌和厂中,借助厂拌热再生拌和设备,依据路面不同的层次质量要求展开配合比设计,同时确定废旧沥青里面材料的掺配比例,旨获得路用性能优良的再生沥青混合料,且能够和新路一样,进行分层的施工并满足公路沥青路面技术的施工要求。目前大多采用间歇式再生搅拌设备,该较其他类型的设备拥有热效率高、控制精确计量,生产效率高等优点,但是也存在着RAP掺配比例不高、易使废旧沥青路面材料发生二次老化等现象,且新旧骨料均匀程度较差。
本文结合《公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004》中对新拌沥青混合料中的相关要求,仍然材料马歇尔体积设计法进行相关阐述。
2 沥青路面热再生施工关键技术
现对厂拌热再生沥青混合料的施工关键技术进行阐述:
(1)RAP预处理
RAP在回收过程中应当考虑使用过程中材料的均匀性,在回收前充分调研路面情况,尽可能的分层、分车道、分标段进行回收,回收回来的RAP分类堆放并分类使用,以确保级配设计过程中材料的稳定性及离散型。RAP在破碎与筛分中应当对确保级配最大粒径的通过率为100%。此外,对于RAP还应当进行必要的预热,其中预热温度要恰当,一般应当控制在100-120℃之间,应引进风热系统,严禁明火升温,以免由于温度过高而造成沥青的二次老化以及沥青融化后粘附在传送带上阻碍原材料的运输,预热过程中应当充分排除RAP中的水分。RAP与新沥青及新集料的拌和过程应遵循如下步骤:将RAP及新骨料加入拌和锅内搅拌30s,随后喷沥青及矿粉并搅拌30s,具体搅拌时间可以根据拌和的实际情况自行调整,一般比常规沥青混合料的版和时间延长10-20s。
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(2)施工温度
在新集料的加热温度与沥青混合料出料温度是一一对应的,一般遵循出料温度(℃)为150、155、160、165、170、175时,新集料加热温度(℃)为175、183、191、200、209、217;沥青加热温度为145-155℃;混合料出料温度参考《公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004》的相关要求;混合料最高温度即废弃温度为195℃;混合料运输过程中降低温度不得超过10℃;摊铺温度不低于150℃、初压温度不低于145℃、终压温度不低于80℃、开放交通温度不高于50℃。
(3)摊铺与压实
摊铺过程中需要严格控制摊铺速率,易控制在2.5m/min左右;压实易采用双钢轮振动压路机及轮胎压路机配合进行,压实机械前进档位宜采用最低速档,建议采用双钢轮振动压路机进行初压,初压第一遍采用静压,之后采用前静后振的方式,复压易采用轮胎压路机紧跟双钢轮振动压路机全幅压实,路面上每个点的压实便数总量控制在10遍左右。
(4)施工过程中质量检验
RAP材料的含水率需每天检查1次;RAP材料的沥青含量需每批次/类型检查1次/天;RAP材料的矿料级配需每批次/类型检查1次/天;热再生沥青混合料马歇尔试验及最大理论密度需测量1-2次/天;压实度检测需1次/天检查;渗水试验需1次/天检查,动稳定度、留稳定度、冻融劈裂残留强度百分比、低温弯曲最大弯拉应变需1次/5天。
(5)验收
按照《公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004》的对新热拌沥青混合料沥青路面的要求进行验收
3再生方法
沥青的老化过程可以归结于组分的改变,研究表明老化后沥青的轻质油分比例降低,沥青质及胶质的比例升高,所以只要能够为老化的沥青提供足够的轻质油分,原则上就能够恢复其基本的路用性能,目前主要有以下两种方法可供选择
(1)将新沥青掺入后利用调和原理恢复老化的基质沥青
可以根据液体混溶后的粘度计算模型Ln(Pm)=x1aln(P1)+x2aln(P2)进行选择,但需要通过试验验证其性能恢复程度。
(2)利用再生剂进行老化的基质沥青性能的再生恢复
在大多数情况下,将新沥青掺入后利用调和原理恢复老化的基质沥青并不能取得良好的效果,这就需要利用再生剂技术来进行老化的基质沥青性能的再生恢复,其原理还是为已老化的沥青提供轻质组分,一般需要按照下列步骤进行,根据Ln(η)=x11.2ln(η1)+x21.2ln(η2)、Ln(Pm)=x11.2ln(P1)+x21.2ln(P2) 、Tm=x11.2T1+x21.2T2结合目标再生剂的掺量进行外延或者是内插计算针入度和软化点,最终综合确定再生剂的用量。
4结语
沥青路面厂拌热再生是一种趋势,能够为我国保护环境、节约资源提供途径,强化废旧路面材料在施工过程中的技术控制及管理是提高其利用率及技术性能的重要途径。
参考文献:
[1]中华人民共和国行业标准.沥青路面再生应用技术规范[S].北京:人民交通出版社,2008美国
[2]沥青再生协会.美国沥青再生指南[M].北京:人民交通出版社,2006
[3]郑南翔,纪小平,侯月琴.沥青紫外线老化后性能衰减的非线性预测[J].公路交通科技,2009.4,26(4):33-36.
作者简介:
张科蕾(1983-12-12),男,山东青岛平度,研究方向:路桥。
论文作者:张科蕾,张波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
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