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瀝青路面再生技術(shù)的適用性研究

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2008-09-03  來源:中國混凝土網(wǎng)  作者:聶濤
核心提示:瀝青路面再生技術(shù)的適用性研究
  早在1915年人們就開始認識到,重新利用現(xiàn)有瀝青路面材料是修復路面的重要方法。經(jīng)過半個多世紀的努力,再生技術(shù)已成為現(xiàn)代社會應用廣泛,具有廣闊發(fā)展前景的綜合技術(shù)。就瀝青路面再生技術(shù)而言,有多種設(shè)備、工藝和方法。瀝青路面再生技術(shù)的分類如圖1所示。目前,各種再生技術(shù)都有很大的發(fā)展,顯示出各自的生命力。然而,由于各種再生技術(shù)種類繁多,給用戶的正確選擇造成了一定的困難,在認識上造成了一定模糊和混亂,從而阻礙了再生技術(shù)在我國的推廣與發(fā)展。事實上,每種再生技術(shù)都有自身的合理使用范圍與特點,沒有一種再生技術(shù)可以滿足所有的路面維修作業(yè)要求。因此,有必要分析各種再生技術(shù)的特點與其合理的應用范圍,以便用戶合理選擇,使各種再生技術(shù)發(fā)揮各自的經(jīng)濟與社會效益。

  1 廠拌再生技術(shù)的特點與適用范圍

  廠拌再生技術(shù)分為廠拌熱再生與廠拌冷再生。廠拌再生實質(zhì)上是對廢舊瀝青混合料的集中處理與加工,其主要特點是可對各種廢舊材料進行再生處理,對材料的處理與路面狀況無關(guān),具有很大的工藝柔性。此外,廠拌再生材料的質(zhì)量較容易控制。瀝青路面廠拌再生原理。

  廠拌熱再生設(shè)備有兩種基本類型,一種為雙滾筒型連續(xù)式再生設(shè)備,另一種為旁路型間歇式再生設(shè)備。廠拌熱再生是指將舊瀝青路面銑刨后運回攪拌廠,通過二次破碎、篩分,并根據(jù)舊混合料中瀝青含量、老化程度,骨料級配和性能指標,摻入一定數(shù)量的新集料、瀝青或再生劑進行拌和,使混合料達到規(guī)范規(guī)定的各項指標,最后按照與新建瀝青路面相同的方法重新鋪筑的再生工藝。廠拌熱再生工藝的基本過程包括:舊路面銑刨運輸;二次破碎篩分;加熱攪拌(根據(jù)實驗要求添加新骨料、瀝青、粉料、再生劑等);運輸攤鋪和壓實。利用這種方法,可以對基層甚至路基的一些地段進行有效的補強。

  廠拌冷再生技術(shù)的主要特點是,再生時廢舊材料不需要加熱烘干,從而大大節(jié)省了能源和成本,同時具有很高的環(huán)保性。這一特點使得冷再生技術(shù)具有良好的發(fā)展前景。目前,冷再生技術(shù)所使用的粘結(jié)料主要有泡沫瀝青和乳化瀝青兩種類型。冷再生的材料適用性較廣泛,新骨料、破碎的舊混合料、各種粘結(jié)材料均可用于冷再生工藝。冷再生材料不僅用于建設(shè)各種路基、路面,而且還可用于其它建筑工程。此外,冷再生設(shè)備一般為移動式,因而具有很好的施工機動性。

  就路面再生維修工藝而言,廠拌再生工藝的主要缺點是:需花費較高的運輸成本;對交通的干擾較大,施工周期較長;采用冷銑刨會破壞原有路面材料的骨料與級配。

  2 就地熱再生技術(shù)特點與適用性

  就地熱再生技術(shù)是適合于瀝青路面面層(被修復面層厚度一般≤60mm)連續(xù)修復的一種經(jīng)濟的現(xiàn)代瀝青路面維修技術(shù)。就地熱再生(HIR)是指在原有瀝青路面上通過加熱軟化,以機械方式翻松(銑刨)路面,對其進行攪拌(根據(jù)需要可添加瀝青、再生劑、新混合料或新骨料),并將所形成的再生混合料就地重鋪壓實,從而達到消除路面病害、恢復路面性能的道路維修過程。

  應用加熱技術(shù)修復舊路面的方法可以追溯到20世紀30~40年代,這一時期美國制造了世界上第一批路面就地加熱修整機。因此,瀝青路面的就地再生技術(shù)在美國已經(jīng)實踐了大約60年。

  為了規(guī)范就地熱再生技術(shù)及其專業(yè)術(shù)語,美國瀝青再生協(xié)會(ARRA)認定了三種基本的就地熱再生工藝:加熱翻松法(整形法)、重鋪法、復拌法。

  就地熱再生工藝成功的關(guān)鍵因素之一是需要得到足夠高的壓實溫度。排除舊料水分前,典型的溫度極限約為100℃,而當材料烘干后,可將其迅速加熱到較高溫度。從整體上總結(jié)路面的再生程度較為困難,因為各種工程的具體情況不同。但可以公正的說,大多數(shù)再生工程都達到了目標。在英國進行的再生工程中通常使用再生劑,通過對黏度和針入度的測試,表明舊瀝青粘結(jié)料得到了軟化。

  就地熱再生技術(shù)在加拿大進行了大量的實踐,并產(chǎn)生了評價就地熱再生路面性能的政府指導規(guī)范。在10個工程中應用了綜合與聯(lián)合作業(yè)法,再生厚度為50mm。這些項目主要評價再生前后瀝青的流變性和混合料的體積特性。

  經(jīng)過過去20多年的努力,就地熱再生的概念不斷完善。就地熱再生技術(shù)在20世紀80年代末和90年代初發(fā)展較快。早期的發(fā)展受到設(shè)備技術(shù)的限制。然而,隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,如冷銑刨和廠拌熱再生技術(shù)的發(fā)展,堅實了就地熱再生的理論基礎(chǔ),推動了就地熱再生設(shè)備和材料的不斷進步。經(jīng)過90年代初的發(fā)展,就地熱再生技術(shù)和設(shè)備性能已達到深層再生和高質(zhì)量再生路面的目標,并且可與其它瀝青路面質(zhì)量相競爭。

  2.1 就地熱再生與廠拌再生技術(shù)的比較

  對于相同的路面維修工程而言,與廠拌再生工藝相比較,就地熱再生工藝的相應特點有:(1)施工周期短;(2)對交通的干擾可降低至最?。唬?)100%利用舊瀝青混合料,節(jié)省資源,經(jīng)濟性好;(4)施工安全,環(huán)保性好;(5)再生設(shè)備一次性投資較大。其中,可完全利用舊材料、施工速度快和節(jié)省運輸費用是就地再生的三大優(yōu)點。

  2.2 各種就地熱再生工藝比較

  根據(jù)路面結(jié)構(gòu)質(zhì)量的不同要求和不同的維修設(shè)計,就地再生技術(shù)可形成多種不同的施工工藝和方法,以滿足路面維修工程的需要,這是就地再生技術(shù)的重要特點之一。

  (1)綜合作業(yè)法。

  即用一臺綜合式再生重鋪機組連續(xù)實現(xiàn)加熱、耙松、再生劑添加、攪拌、攤鋪等再生過程的工藝方案,必要時可選擇預加熱機一同工作。綜合再生作業(yè)的特點是:再生機組系統(tǒng)復雜,技術(shù)水平要求高;一次性投資較大;工藝柔性較差;不能利用現(xiàn)有攤鋪設(shè)備與技術(shù)。綜合作業(yè)再生機組的典型產(chǎn)品主要包括維特根的RX4500、美國的卡特彼勒和芬蘭的KM3000RS型再生機組。

  (2)聯(lián)合作業(yè)法。

  即用多臺不同功能的再生機組與常規(guī)攤鋪機聯(lián)合作業(yè),連續(xù)完成加熱、銑刨翻松、添加再生材料、攪拌、攤鋪等再生過程的作業(yè)方案。聯(lián)合作業(yè)方案的特點是:工藝柔性好;再生設(shè)備系統(tǒng)相對簡單;工藝路線較長,可使再生材料充分加熱與混合;可利用現(xiàn)有攤鋪設(shè)備與技術(shù)。聯(lián)合作業(yè)工藝有進一步發(fā)展的趨勢。聯(lián)合作業(yè)工藝的再生機組主要有瑪蓮尼再生列車、英達就地熱再生機組以及馬泰克AR2000型就地熱再生機組。

  2.3 就地熱再生工藝的適用性

  由于就地熱再生處治的是路面表層部分,因此,路面結(jié)構(gòu)和路基應當堅固,并具有良好的排水系統(tǒng)。施工前,對舊瀝青混凝土必須進行較深入的實驗分析。再生添加料配比設(shè)計取決于原路面瀝青含量、瀝青的物理特性和骨料的質(zhì)量與級配。正確的混合料設(shè)計可保證新再生路面的成本效益、平整度和耐久性。

  瀝青路面到達服務期或發(fā)生早期破壞時,可對其實施各種再生工藝進行修復。選用何種再生技術(shù)取決于多種因素,其中包括設(shè)備配置、路面厚度、道路條件、氣候條件、交通量、舊路面材料質(zhì)量、路面基層結(jié)構(gòu)等。

  掌握路面結(jié)構(gòu)和損壞原因?qū)τ诰偷責嵩偕に嚨倪x擇十分重要。工程成功的關(guān)鍵是對現(xiàn)有條件的分析與最佳材料配比和方法的選擇。就地熱再生技術(shù)適用于路基良好、路面結(jié)構(gòu)堅固的道路維修。再生施工之前,應當處治好各種結(jié)構(gòu)病害,并將路面不良材料清除干凈。

  2.4 就地熱再生基本工藝

  (1)路面整形工藝。

  將舊路面翻松后重鋪,以便消除原有路面的車轍和變形等病害,同時改善路面的橫坡度與排水狀況。將翻松的材料經(jīng)攪拌器攪拌可獲得均勻的混合料,使路面得到良好的改善。

  根據(jù)ARRA協(xié)會頒布的瀝青再生標準,表面再生工藝最適合路面修整(整形)和改善行駛質(zhì)量的養(yǎng)護作業(yè)。也能很好的適用于處治輕度坑槽、泛油、車轍、搓板(皺紋)、推擠(波浪)、裂縫及其它路面病害。這一工藝不適合于解決抗滑性能、路肩塌落、邊沿裂縫、疲勞裂縫、非連續(xù)裂縫或路面強度等問題。

  (2)路面重鋪工藝。

  將原路面翻松,同時在其上攤鋪新料層,然后將兩材料層同時壓實成型。

  此工藝用于恢復路面摩擦特性,改善橫坡度,消除車轍,提高路面強度。應用復拌設(shè)計,如二次螺旋布料、輔助整平,并與攪拌器結(jié)合可進一步改善重鋪路面特性。

  當表面再生或復拌法不能恢復路面結(jié)構(gòu)形狀或表面抗滑性能時,應用重鋪工藝。因為這種工藝可以攤鋪很薄的瀝青磨耗層,所以當普通罩面法不適用時,也可應用重鋪法。重鋪工藝可用來進行路面補強,復拌法可進行18mm補強,而重鋪工藝補強深度可達50mm。

  重鋪作業(yè)法中,再生深度和罩面厚度通常分別為25~50mm,典型的組合厚度為75mm左右。100mm以上的厚度將會遇到攤鋪、壓實和平整度等方面的困難。由于在鋪層之間形成了熱結(jié)合面,這種工藝可實現(xiàn)很薄的罩面,對于優(yōu)良的瀝青混合料罩面層厚度可減薄至12mm。而常規(guī)罩面厚度是它的2~3倍。薄層重鋪法一般比其它涉及罩面的就地熱再生作業(yè)法更經(jīng)濟。實踐證明,重鋪法也適用于市政維修工程。雖然再生機組的作業(yè)速度比常規(guī)的銑刨——攤鋪作業(yè)速度低,但其僅干擾一次交通,且占用交通的總時間較少。

  根據(jù)瀝青再生協(xié)會的瀝青再生基本指導手冊,重鋪法最適合于松散、坑槽、各種裂縫或抗滑性、行駛質(zhì)量惡化等病害的處置。對于泛油、車轍、搓板、波浪及其它表面病害的處置,重鋪法也是有效的。重鋪法也可用來提高路面強度。

  (3)路面復拌工藝。

  通過添加新熱混合料,或瀝青,或再生添加劑,經(jīng)現(xiàn)場攪拌、攤鋪、壓實,以改善現(xiàn)有路面特性的就地熱再生方法。應用雙軸攪拌器可保證充分混合新舊材料。復拌工藝適合于老化路面的改造、非穩(wěn)定磨損路面的恢復和提高路面強度。也可將磨耗層處理為粘結(jié)層,以增強路面結(jié)構(gòu)強度,然后鋪設(shè)新的磨耗層。復拌工藝是路面改善最適合的就地熱再生技術(shù)。這一工藝對于處治車轍、松散、老化和其它50mm以內(nèi)的路面缺陷是最經(jīng)濟有效的解決方案。

  用復拌法進行的瀝青再生可改進(修正)包括骨料級配、抗滑系數(shù)、瀝青含量、瀝青的流變特性、混合料穩(wěn)定性和空隙率等。

  在這一工藝中,預加熱機和加熱銑刨機加熱路面至37~50mm深,翻松路面并形成堤狀料堆,然后將其輸送到車載攪拌鍋中。在攪拌鍋中,再生舊料與再生劑、添加料或新熱混合料均勻混合。再生的混合料由普通瀝青攤鋪機攤鋪。通常熨平板被加熱,并裝有振動或振搗梁,以便獲得初壓實度,且可進行自動找平和坡度控制。

  復拌作業(yè)法可形成高質(zhì)量的磨耗層,其壽命可達7~14年,具體壽命取決于原有路面、添加混合料和再生劑(修正粘結(jié)料)的質(zhì)量。對于路面標高不能增加、清除困難或在雙車道上只進行單車道的維修等,復拌法是有效的維修方法。復拌法也可以產(chǎn)生高質(zhì)量的熱瀝青混合料罩面層,按照規(guī)范,預期壽命7~15年。

  根據(jù)再生協(xié)會發(fā)布的基本再生指導手冊,復拌法最適合于處治坑槽、泛油、搓板、擁包,以及車轍、脫皮、老化等發(fā)生在50mm深度以內(nèi)的路面病害。這一工藝也可有效的應用于處治各種裂縫、表面松散、摩擦阻力減小等病害,但不適合于用來處治路肩塌落、非連續(xù)裂縫、路面補強,以及50mm深度以上的路面病害。

  (4)復拌-罩面工藝。

  復拌磨耗層(根據(jù)需要可在其中添加新瀝青),然后在其上鋪設(shè)新的磨耗層。在復拌機前預先撒布新骨料,可改善混合路面特性。

  表面再生后通常還需進行封層或罩面處理。如果不進行表面處理,再生路面的壽命大概為2~4年;進行碎石封層后,路面壽命可達5~6年;若進行50mm的罩面處理,路面壽命可達10年。

  3 就地冷再生技術(shù)的特點與應用

  就地冷再生技術(shù)有兩種類型,一種可稱其為路面冷再生,另一種為路面基層(穩(wěn)定層)冷再生技術(shù)。

  路面冷再生工藝主要以乳化瀝青(或泡沫瀝青、水泥等)為粘結(jié)劑,在設(shè)備方面采用銑刨機原理。施工過程主要包括:在原路面上就地銑刨翻松;噴灑穩(wěn)定粘結(jié)劑,同時就地攪拌均勻;重新攤鋪再生材料;壓實成型。路面冷再生工藝需要有良好的路基性能作支持,適合于治愈路面松散、車轍、水損、反射裂縫等病害。

  路面基層就地冷再生技術(shù)主要以泡沫瀝青(必要時可添加水泥、石灰等穩(wěn)定劑)為粘結(jié)劑,在設(shè)備方面以多功能穩(wěn)定土拌和機為主機。工藝過程主要包括:就地翻松(可事先在路面上撒布水泥等穩(wěn)定材料);噴灑泡沫瀝青;拌和均勻;碾壓成型。路面基層就地冷再生技術(shù)主要適合于一般路面特別是縣鄉(xiāng)道路穩(wěn)定層的再生施工,并具有施工速度快、成本低、環(huán)保節(jié)能等特點。

  綜上所述,再生技術(shù)是應用十分廣泛的,具有良好發(fā)展前景的現(xiàn)代技術(shù)。各種路面再生技術(shù)具有各自不同的應用范圍,使用者應進行細致的調(diào)查研究,選擇適合具體路面狀況的再生方法,以獲得預期的社會經(jīng)濟效益。
 
 
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