沥青路面再生技术.ppt

第11章沥青路面再生技术 再生技术发展概况分类和适用性分析再生混合料设计国内应用情况和实例 将旧沥青路面进行翻挖 回收 破碎 筛分等方法处理与再生剂 新沥青材料 新集料等按一定比例重新拌和成混合料重新铺筑于路面 沥青路面再生的概念 国外概况 发达国家早在上个世纪初就开始研究沥青路面的再生技术但真正的规模应用开始于上个世纪70年代目前 沥青路面再生利用技术已经成为发达欧美国家公路建设与维修养护的最常用技术 普及程度高 技术成熟 美国 在上个世纪80年代末 再生沥青混合料的用量就已占到全部沥青混合料的50 以上 旧路面材料的再生利用率超过80 技术标准齐全 日本 1981年发布了 再生沥青铺装技术指针 等技术标准 旧沥青路面的再生利用率超过80 国外概况 德国 是最早将再生料应用于高速公路路面维修的国家 早在1978年就实现了废弃沥青材料的全部回收利用 芬兰 几乎所有的城镇都组织旧路面材料的收集和储存工作 过去再生料主要用于低等级公路的路面和基层 近几年已应用于重交通道路 国外概况 前苏联 对沥青路面再生技术研究也比较早 1966年起先后出版了 沥青混凝土废料再生利用技术 旧沥青混凝土再生混合料技术准则 等规范 提出了适于各种条件下路面再生利用的方法 国外概况 最近 欧洲沥青路面协会EAPA在互联网上公布 其成员国的废旧沥青路面材料已100 通过再生方式得以重复利用 国外概况 上个世纪80年代 我国在不同程度上开展过旧沥青材料的再生技术研究 再生料一般只用于轻交通道路 道路的垫层或非机动车道等1991年 建设部发布了 热拌再生沥青混合料路面施工及验收规程 交通部在 公路沥青路面养护规范 中提到了部分再生技术 国内概况 从上个世纪80年代后期 伴随着高等级公路的大规模建设 人们的主要精力放在了新建公路上 路面再生技术的研究基本处于停滞状态 近几年 伴随着我国公路建设的快速发展和大量高等级公路沥青路面需要进行翻修和重建 旧沥青路面材料的再生利用问题重新得到重视和广泛关注 国内概况 国内概况 随着使用期的延长 我国的高等级公路大量进入维修期 维修养护 翻修重建的任务越来越重 国内概况 公路建设和路面维修 重建 升级改造的任务将交织在一起 建设为主发展阶段 建养并举发展阶段 国内概况 按照每10年左右翻修一次 路面平均宽度22m 翻修厚度10cm计算 8 5万km的全国高速公路网平均每年将产生接近5000万吨的旧沥青混合料 国内概况 因此我们必须大力推广路面再生应用技术 充分发挥旧路面材料的 剩余价值 促进旧路面材料的循环利用 保护生态环境 减少资源浪费 国内概况 近年来 为适应建设资源节约型 环境友好型社会的要求 全国各地铺筑了面积不等的再生工程2008年4月交通部发布了 公路沥青路面再生技术规范 并于7月1日实施 国内概况 厂拌热再生就地热再生厂拌冷再生就地冷再生全深再生 路面再生的分类 厂拌热再生 获得回收混合料 冷铣刨法 挖掘与破碎法 破碎及贮存 拌和 摊铺 碾压 工艺流程 厂拌热再生施工 厂拌热再生 可以重复使用旧沥青路面材料 具有较高的经济性可修复路面的绝大多数破坏如松散 泛油 推挤 磨光 车辙 裂缝等再生混合料有HMA混合料相同的路用性能 可以用于沥青路面的表层运输 摊铺和碾压设备及施工工艺与传统的热拌沥青混合料基本相同 只需要对现有的拌和设备作较小的改动 优点 厂拌热再生 回收的沥青混合料 RAP 用量较少 一般为混合料总量的10 30 连续式拌和楼RAP最高用量可以超过50 混合料生产效率低 工期长施工对交通的干扰较大 运输费用较高出料温度略低 再生混合料比热拌混合料硬 可供碾压的时间略有减少 缺点 厂拌热再生 可用于处理表面缺陷 变形 荷载与非荷载引起的开裂以及养护补丁RAP可在拌和楼与其它材料混合 以获得合适的混合料配合比设计 施工质量控制 质量保证都比较成熟 便于推广应用中国目前使用的拌和楼需要进行改造才可使用生产率较低 适用性分析 就地热再生施工工序 表面再生 只添加再生剂 充分拌和松散的再生混合料 然后摊铺压实复拌再生 翻松后的材料与新沥青混合料在复拌机中拌和均匀 然后摊铺压实重铺再生 在表面再生或复拌再生的基础上 再铺设一层新沥青混合料加铺层 最后再生层与新混合料加铺层一起同时碾压 就地热再生 分类 机组加热旧路面 就地热再生施工 旧路铣刨翻松 就地热再生施工 新料添加 就地热再生施工 复拌加热 就地热再生施工 收料 就地热再生施工 摊铺碾压 就地热再生施工 工序少 工期短节约运输成本 降低工程造价能保证路面的高程和桥梁的净空 就地热再生 优点 只能处理表层病害要求有大的工作平面污染环境 就地热再生 缺点 就地热再生 仅限于路面有足够承载能力时使用适合对表面25mm 50mm的路面进行再生不适合老路有明显基层破坏 不规则的频繁修补沥青面层至少应有75mm厚 过薄的沥青面层容易使基层被翻松齿轮产生的横向剪切应力撕开 打散施工气温应大于15 且路表面应没有积水 适用性分析 厂拌冷再生再生现场工艺流程 厂拌冷再生现场铣刨 厂拌冷再生拌和 厂拌冷再生的摊铺 可用于修复面层和基层的病害不改变路面几何特性生产率高 RAP材料用量大节约能源 减少空气污染 厂拌冷再生 优点 主要用做基层或底基层 需要加铺一定厚度的罩面层再生混合料强度的形成需要较长的时间工对交通的干扰较大 运输费用较高 厂拌冷再生 缺点 可用于修复面层和基层的病害可处治横向裂缝 车辙 坑洞 表面不规则破坏等需要考虑沥青与旧料的配伍性可用于下面层 基层或底基层 厂拌冷再生 适用性分析 现场冷再生再生现场工艺流程 沥青层就地冷再生施工流程 Mix in place Recycling 就地冷再生施工 水泥 新集料的撒布 就地冷再生施工 再生 就地冷再生施工 收料 就地冷再生施工 摊铺 就地冷再生施工 碾压 就地冷再生施工 再生后的路面 就地冷再生施工 沥青层就地冷再生施工 沥青层就地冷再生施工 比较彻底地解决各种路面病害 如纵横缝 坑洞 车辙 不规则裂缝旧料利用率高 节约运输成本 降低工程造价节约能源 减少了烟尘 废气对环境的污染减少沥青路面的反射裂缝 延长路面的使用寿命 提高行车舒适性 现场冷再生 优点 质量控制和质量保证不可靠施工气候条件要求高 需要相对温暖 干燥的施工条件再生后的路面水稳定性差需加铺热拌沥青混凝土罩面层再生后的路面通常需经过一段时间的养护 现场冷再生 缺点 可用于处治表面层以下的沥青层车辙 荷载引起的块裂 温度开裂以及养护补丁对交通的影响较小 适用于交通量大 封闭时间不能过长的路段需要一定的养护期 然后再摊铺上面的结构层可用于下面层 基层或底基层 现场冷再生 适用性分析 一种特殊的冷再生技术将全部的沥青面层和设定厚度的下卧层进行再生处理形成稳定基层 全深再生 概念 全深式就地再生示意图 全深就地式再生 化学稳定水泥 石灰 粉煤灰 沥青稳定乳化沥青 泡沫沥青 全深式就地再生施工 可以消除龟裂 横向 纵向以及反射裂缝 提高路面行驶质量可以提高路面的抗冻能力节约材料和能源 消除粉尘 烟尘 避免材料废弃 工艺环保工程造价低 全深再生 优点 施工气候条件要求高再生后的路面水稳定性差 需加铺热拌沥青混凝土罩面层再生后的路面通常需经过一段时间的养护没有成熟的经验 全深再生 缺点 2020 3 19 61 可编辑 一般用于病害严重的二 三级公路沥青路面的翻修 升级改建 再生材料可用于沥青路面的基层及轻交通量道路的下面层 适用性 几种再生方法对比分析 上次课关键知识点回顾 沥青路面再生技术分类限制厂拌热再生旧料掺量的主要影响因素就地热再生典型的优缺点 再生混合料设计 再生混合料设计示意图 再生混合料设计步骤 原路面调查与分析原材料检测与评价混合料设计 原路面调查与分析 沥青路面再生工程实施前 应对原路面历史信息 原路面技术状况 交通量 工程经济等方面的内容进行调查和综合分析 为再生设计提供依据 1 调查与分析主要内容 1 原路面历史信息调查与分析 2 原路面状况调查与评价 3 交通量调查 4 技术经济性分析 原路面调查与分析 2 RAP取样 1 方法一 现场取样 2 方法二 拌和场料堆取样 原材料检测与评价 1 乳化沥青厂拌冷再生 慢裂型就地冷再生 中裂或慢裂型 原材料检测与评价 不同集料 RAP化学活性差异较大 与不同乳化沥青的配伍性也有较大差别 必须进行有针对性的材料选择和配方设计 2 集料 RAP 原材料检测与评价 3 泡沫沥青 原材料检测与评价 泡沫沥青技术要求 4 再生剂再生剂的作用 溶解与分散沥青质 原材料检测与评价 1 厂拌热再生混合料设计 其本质与热拌混合料一致 指标 性能要求与热拌混合料相同 但是由于增加了RAP 再生剂等变量 变得更加复杂 混合料设计 设计步骤确定工程设计级配范围确定RAP特性确定RAP掺配比例确定各新集料级配矿料级配设计确定目标沥青标号 选择新沥青和再生剂确定再生沥青目标标号 再生剂量马歇尔方法确定最佳新沥青用量根据新沥青用量与新集料用量的比确定新混合料的油石比 2 就地热再生混合料设计就地厂拌 RAP 新材料 新材料 RAP 混合料设计 设计步骤RAP材料取样与分析确定工程设计级配范围矿料级配设计确定再生沥青目标标号 再生剂量马歇尔方法确定最佳新沥青用量根据新沥青用量与新集料用量的比确定新混合料的油石比 3 沥青类冷再生混合料设计目前 全球范围内还没有大家一致认可的冷再生混合料设计方法 混合料设计 规范 设计方法级配设计 乳化沥青冷再生混合料级配范围 泡沫沥青冷再生混合料级配范围 设计指标 乳化沥青冷再生混合料 设计步骤RAP及其它材料的分析级配设计确定最佳含水量确定最佳水泥剂量确定最佳沥青用量 4 无机结合料全深式冷再生混合料 混合料设计 再生混合料设计 国内应用 就地热再生 京津塘高速公路 200多万平方米成渝高速公路 150多万平方米京福高速 山东 30多万平方米京石高速公路 15多万平方米沪蓉高速 石太高速 石黄高速 长平高速 长营高速 应用面积超过500万平方米 国内应用情况和实例 就地热再生 就地热再生 国内应用 厂拌热再生 北京 上海等城市广佛高速改扩建工程 厂拌热再生 1989年广佛高速公路建成通车1993年加铺40mm厚PE改型沥青混合料1999年扩建为6车道 局部8车道 2001年路面严重破损 需重建 广佛高速 厂拌热再生 广佛高速 厂拌热再生 广佛高速 4cm改性SMA 13 5cm改性AC 20 6cm再生沥青AC 25I 再生沥青LSM 25或素混凝土 原路面基层 路面结构 厂拌热再生 厂拌热再生 厂拌热再生 在RAP材料掺量不超过40 的范围内 再生混合料的高温性能优于非再生混合料 RAP材料掺量越大 高温性能越好在RAP材料掺量不超过40 的范围内 再生混合料的疲劳性能略低于非再生混合料 但经过老化之后的再生沥青混合料的疲劳性能与新料沥青混合料无明显差异 广佛高速 试验结论 厂拌热再生 在RAP材料掺量不超过40 的范围内 再生混合料的低温性能劣于非再生混合料 RAP材料掺量越大 低温性能损失越多在RAP材料掺量不超过40 的范围内 热再生沥青混合料的水稳定性略低于非再生混合料 广佛高速 试验结论 北京厂拌热再生设备 国内应用 宁沪高速 昌九高速 京沪高速 沧州段 西阎高速 西潼高速 西户高速 京珠高速 连霍高速等应用面积超过500万平方米 厂拌冷再生 厂拌冷再生 沪宁高速 老路沥青面层铣刨料再生后用于柔性基层下基层 老路二灰碎石基层铣刨料再生后用于底基层 厂拌冷再生 沪宁高速 沪宁高速公路镇江支线试验路 乳化沥青冷再生试验段前后路面结构图 厂拌冷再生 沪宁高速 厂拌冷再生 沪宁高速 厂拌冷再生 沪宁高速 将HN LM4标沥青面层经乳化沥青冷再生后用于新路下基层 厚度为10cm 以取代10cm的沥青碎石下基层 造价节省了1911 97万元 节省造价约6 67 柔性基层沥青路面经济效益分析 厂拌冷再生 昌九高速 沥青罩面 cm细粒式4cm中粒式6cm水稳基层22cm级配碎石33cm 改性沥青AC134cm改性沥青AC206cm普通沥青AC206cm冷再生层10 12cm原水稳基层20cm 老路面结构 重建后路面 原级配碎石 厂拌冷再生 昌九高速 厂拌冷再生 昌九高速 厂拌冷再生 昌九高速 厂拌冷再生 西阎高速 AK 164cmAC 205cmAC 256cm二灰稳定砂砾20cm二灰稳定土28cm AC 134cmAC 206cm泡沫沥青再生层14cm原二灰稳定砂砾20cm原二灰稳定土28cm 老路面结构 重建后路面 厂拌冷再生 西阎高速 就地冷再生 营大路 沥青层12 15cm手摆拳石16cm石灰土30cm 老路结构 重建方案1 天然砂砾15cm手摆拳石16cm石灰土30cm SMA134cmAC206cm水稳碎石36cm 冷再生层15cm手摆拳石16cm石灰