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厂拌热再生技术

来源:佳顺工程机械 发布时间:2013/11/23 点击次数:138

老 化沥青在流变指标上表现为粘度增大,针入度增加,延度减小,软化点升高。表1是 老化沥青流变指标随某A型 再生剂掺量的变化情况。可以看出,随 着再生剂掺加比例的增加,老 化沥青的流变指标逐渐向新沥青方面过渡。由此说明,从流变力学指标角度,旧 沥青材料具有较好的再生适用性。

一、 旧 路面材料性状及其再生适用性
1、流变性质
老 化沥青在流变指标上表现为粘度增大,针入度增加,延度减小,软化点升高。表1是 老化沥青流变指标随某A型 再生剂掺量的变化情况。可以看出,随 着再生剂掺加比例的增加,老 化沥青的流变指标逐渐向新沥青方面过渡。由此说明,从流变力学指标角度,旧 沥青材料具有较好的再生适用性。
2、再老化性质
沥 青混凝土路面热再生工艺中,旧 沥青受热时间及受热强度都不亚于普通拌制沥青混合料。因此,旧 沥青在耐热老化方面的再生适用性,即 再老化后的性能如何应值得重视。
从测试结果可以得出,旧 沥青再老化速率相对变缓。考 虑到已得出的低温劲度调合的直线线性关系,如 果用于调合的软沥青的耐老化性能与S70相近时,那么,调 合出的再生沥青的耐老化性能(用指标变化率表征)要好于原始沥青S70。因此,也可以得出,在受热再老化方面,旧 沥青也有着良好的适用性。
3、旧 砂石材料性状及其再生适用性
与 普通沥青混合料组成机理相同,沥 青混凝土路面旧矿料在再生沥青混合料中贡献的依然是级配和强度。所以,应 掌握受车辆荷载和环境气候作用几年、甚 至十几年的旧矿料性状变化情况,以 便对其再生适用性做出判断。
1 ) 级配特征
旧 沥青砂石材料的级配性状直接影响到其再生作为路面结构层的适用性。
从 旧料抽提筛分结果可以看出,经 过长期交通荷载以及回收破碎的作用,旧 沥青粗集料部分细化成细集料,而 细集料进一步细化的程度较小,最 终粉料量的变化并不是很明显。由此得出,旧 集料级配细化并不严重,骨 料级配的本质没有改变,在 再生中完全可以通过添加相对较粗的新骨料进行调整,形 成合格的沥青混合料级配。
在 沥青混凝土路面冷再生中,收 集的旧集料直接作为骨料被冷拌。因此,应 对旧集料收集状态的表观级配组成状况进行分析,并 以此为基础进行冷再生沥青混凝土路面的材料配比设计。显然,由 于旧沥青的裹覆结团作用,旧 料原样筛分结果比抽提后筛分结果粗很多,但 将该级配组成与高等级公路基层级配碎石规范要求相比较,仅 细料通过率不满足要求,且偏差较小。因此,针对路面基层,旧 料有较好的冷再生适用性。
2) 强度与形状
回 收旧骨料的强度和颗粒形状也影响着沥青旧料再生的适用性。广 佛高速公路旧骨料的相关检测结果。可以看出,除针片状含量偏大外,旧 骨料其他指标均满足规范对新骨料的要求。针 对细长扁平颗粒含量较多情况,再 生时只要添加使用针片状含量小的碎石,即可弥补该缺陷。因此,从 强度和颗粒形状方面讲,旧 集料也有较好的再生适用性。
沥 青混凝土路面的再生利用方法取决于需要再生的路面结构状况、结构层次、层次的材料性状,以 及再生成型路面层次的功能、设 备状况及经济条件等诸多方面。再生对象不同,使用目的不同,应 采用不同的再生方法。
4 沥 青混凝土路面再生方法的适用性
旧 沥青混凝土路面的再生,是 指将不能满足路用要求的旧沥青混凝土路面,通 过混合新组分或受热整型等方式,重 新铺 筑成为新的沥青混凝土路面结构层。按 照再生路面组成材料的拌和温度及拌和地点,可 将沥青混凝土路面再生方法分为厂拌热再生、就地热再生、厂 拌冷再生和就地冷再生等4类。
1 ) 厂拌热再生
厂拌热再生,是 将旧沥青混凝土路面面层,经过翻挖、铣刨,回 收集中到再生拌和厂,根 据需要进行破碎筛分预处理,再 掺入一定比例的新骨料、新沥青、再生剂等,用 改装的或特制的再生沥青混凝土搅拌设备进行加热拌和后,运至施工现场,热 铺成为新的沥青混凝土路面结构层。
在厂拌热再生方法中,因添加了新骨料、新 沥青和再生剂等新组分,故 应针对再生沥青混合料拟用层面进行专门的材料性能配比设计,同 时也应进行相应的拌制及摊铺工艺设计。因此,沥 青混凝土层的重铺也可以和新路施工一样,分别按下面层、中面层和上面层(磨耗层)的不同技术要求进行。
2 ) 就地热再生
就地热再生,是 将旧沥青混凝土路面上面层,经过表面加热、翻松铣刨,并 根据情况掺入一定比例的新沥青、再生剂和新骨料等,利 用移动式现场拌和设备进行加热拌和,热 铺成为新的沥青混凝土路面面层。
可以看出,就 地热再生针对的是沥青混凝土路面表面层,对 表面层进行性能恢复、整型,改 善沥青混凝土路面包括排水性能的功能性服务性能。根 据待再生路面的病害特点和设计要求,可 以采用的就地热再生技术方案有4种:整型、重铺、复拌和复拌+罩面。
3 ) 厂拌冷再生
厂拌冷再生,是 指将旧沥青混凝土路面面层或基层,经过翻挖、回收、破碎、筛分,再 掺 入一定比例的新粘结剂(乳化沥青、泡沫沥青、水泥等)、新骨料等,利 用工厂拌和设备进行冷态拌和,铺 筑成为新的沥青混凝土路面结构层。
沥 青混凝土路面的冷再生是在自然环境温度下完成沥青混凝土路面的翻挖、破碎、新材料的添加、拌和、摊铺及压实成型,重 新形成路面结构层的一种工艺方法。由 于粘结剂是在冷态状态下拌和形成,其 分布均匀性和粘附性并不理想,与 粒料的粘结性也相对较差。所以,厂 拌冷再生混合料主要用于沥青混凝土路面基层、底基层的铺筑,也 可用于已铺好碎石和喷好油的低等级路面面层。
4) 就地冷再生
就地冷再生,是 将旧沥青混凝土路面面层或基层,经过冷破碎、翻松,掺 入一定比例的新粘结剂(乳化沥青、水泥、泡沫沥青等)、新骨料(当 路面的沥青含量太高或是需要改善骨料的级配时),利 用现场移动式拌和设备在需要再生的路面上进行冷态拌和施工,铺 筑成为新的沥青混凝土路面结构层。
沥 青混凝土路面的就地冷再生也是在自然环境温度下完成沥青混凝土路面的翻挖、破碎、新材料的添加、拌和、摊 铺及压实成型等工艺。同样的原因,就 地冷再生混合料也主要用于沥青混凝土路面基层、底基层的铺筑,其 上面一般要进行沥青混合料面层的铺筑。
 厂 拌热再生能精确控制沥青混合料中各成分的配比,再 生混合料可变性比较小,质量有保证,因此,这 种再生技术是美国沥青路面热再生的主流。
  现 场热再生除了再生沥青混合料稳定性无法精确控制之外,还 存在一定的环境污染问题。在 环境保护要求较高的美国,这 种技术只是在一些非常特殊的情况下或在一些特殊路段中应用。在美国,沥 青路面现场热再生应用得比较多,但 厂拌热再生的应用则更为广泛。

二、应用实例
(一)河 北省热再生技术应用情况
目 前河北省高速公路大、中 修以至翻修任务大量增加 ,旧 有高速公路转向重点养护,在石安高速、石 太高速已经进行热再生项目试验段应用研究。
不 同地区的高速公路沥青路面的病害程度和环境不同,选 择沥青再生方式也有所侧重。 河 北省高速公路半刚性基层沥青混凝土路面的病害主要是坑洞、裂缝等结构性破坏, 车辙、泛油、磨光、掉 粒等表层病害相对较轻微。考 虑到早期施工的沥青混凝土路面病害状况和程度离散性大, 现 场热再生和现场冷再生方式均难以满足高级路面的路用性能要求。采用厂拌热再生技术。
石 安高速公路大修项目修建了厂拌热再生试验段。石安高速公路于 1997 年建成通车,原路面结构为 多 碎石细粒式沥青混凝土上面层 + 5cm多碎石 中 粒式沥青混凝土中面层 + 沥青碎石下面层。 2002 年后,路 面出现大面积的沉陷、辙槽和大量裂缝 ( 以 龟裂和横向裂缝为主 ) ,呈 明显的结构性破坏特征。考 虑到该工程的病害特点与沥青厂拌热再生技术条件相适应,因此确定 热再生实验段。
实验段的工作顺序: 旧 路面沥青混合料实验,包括沥青含量、老化程度、集 料的性能指标和级配。 进 行目标配合比和施工配合比设计后施工。通 过对各类再生拌和设备进行技术经济性能比选 , 基 于设备对旧沥青混合料的加热效率、防沥青老化性能、废气排放标准、再 生混合料质量保证等能力的考虑,最 后选择了美国西司德克公司双滚筒连续式拌和设备。 该实验段通车近2年,还未有明显不良效果。
总之, 沥 青再生是符合可持续发展、保 护环境的国家政策的。但 沥青再生技术的效果还有待进一步的研究和验证。

(二)广 东省热再生技术应用情况
1、广 佛项目的特点及大修前的主要病害
项目特点:起于广州沙贝,终于佛山谢边,全长。1988年底建成,是 广东第一条高速公路;1993年初全面罩面(SMA);1999年扩建为6车道和8车道。地处经济发达地区,交通繁忙,重车多。路况极差,病害严重。基层、底基层承载力不足,并 且没有结构内排水系统
2、大 修路面结构设计新铺设3层:再生沥青AC-25I下面层,5cm改性沥青FAC-20中面层,改性沥青SMA-13上面层。基层采用素混凝土和(或)再生沥青混合料LSM-25补强。
3、沥 青路面的再生适用性总体评估
(1)现 场取样在项目实施前全线取样,各 车道每公里取一个样,共计86个样。取样位置随机选取。去除改性沥青上面层,下面3层全深取样。检测项目包括:沥青含量,沥青针入度,矿 料级配和集料主要性能指标。
(2)适用性评估结论
    国外经验,针入度大于15的 沥青具有再生利用价值,本 项目针入度大部分处于20~40之间,平均值为28.8,旧沥青性能适宜再生。
    回 收的集料除针片状含量外,其它性能指标均满足,针 片状含量指标可通过提高新集料指标补偿。
    各 项指标均有一定的离散性,但 和国外相关资料对比,情况并不严重,可 以通过针对性措施解决。
(3 )提 高新集料的针片状含量指标四、实际应用效果
    4~5月 份完成的再生沥青路面已经受了一个雨季和超常高温的考验广佛目前的再生沥青路面技术质量指标完全满足全新沥青路面要求,但后期效果需观测。
总结:广 佛高速公路是全国第一个大规模采用沥青路面再生技术的高速公路项目。国外多年的实践证明,厂 拌再生沥青混合料路面能够达到并保持所要求的各项路用性能指标,并 且具有更好的抗车辙性能。这 种再生方式能有效地用于各种条件下旧沥青路面的再生利用。从对比试验看,采 用旧沥青混合料进行大修与全部采用新沥青达到的水平大致持平,采 用旧沥青混合料大修的路面达到国家规定高等级公路路面沥青混合料的要求。

三、厂拌热再生设备
  所谓“厂拌热再生设备”是 指回收料的加热在一个专门的干燥筒内完成。该 套设备也是与强制间歇式沥青混合料搅拌设备配套使用的。它 主要由回收料供给系统、提升系统、干燥系统、热回收料储存仓、热回收料称量斗、有 害气体吸收管道及控制系统等组成。该设备的工作过程为:沥 青混合料搅拌设备开始工作时,回 收料供给系统开始供料,提升系统开始提料,干 燥系统开始给回收料加热,加 热后的回收料进入到热回收料储存仓储存。当需要添加回收料时,热 回收料储存仓的放料门打开,热 回收料进入到热回收料称量斗称量。当 达到所需要的数量时,热 回收料储存仓的放料门关闭,热 回收料称量斗的放料门打开,向搅拌器内放料,—个搅拌周期完成。气 体吸收管道安装在热回收料储存仓的顶部,是 为了吸收在热回收料储存仓中已加热后的热回收料所排出的有害气体。和 厂拌冷再生设备一样,如果回收料成大块状,还 可以配备块状挤压设备。它 可以在不破坏骨料外形尺寸的情况下,将 大块状的回收料挤压成小块状。该种厂拌热再生设备最多可加入70%的冷回收料。

标签:厂拌热再生技术,沥青热再生
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