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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:1284

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

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