沥青再生技术在高速公路改扩建和路面重建中的应用.ppt

沥青再生技术在高速公路改扩建和路面重建中的应用 报告主要内容 一 再生技术发展概况二 分类和适用性分析三 再生混合料设计四 国内应用情况和实例 报告主要内容 一 再生技术发展概况二 分类和适用性分析三 再生混合料设计四 国内应用情况和实例 沥青路面再生技术 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 97年国际经合组织 道路工程再生利用战略 白皮书 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 5千多公里递增 目前 高速公路已达5 4万公里 并以每年5千多公里的速度递增 一二级公路也超过30万公里 国内概况 再过10 20年 根据公路网发展规划 高速公路将达8 5万公里 路网总里程也将达到600多万公里 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 北京 辽宁 广东 江苏 上海 河北 江西 陕西 天津 山东 吉林等省市对沥青路面再生技术进行了研究 并铺筑了面积不等的再生工程 沥青路面再生技术在我国公路建设和养护中逐步推广应用 国内概况 为促进沥青路面再生技术的广泛应用 规范再生应用技术 保证沥青路面再生工程质量 交通部公路司于2006年9月下达了 公路沥青路面再生技术规范 的编制任务 由交通部公路院等单位负责编写 2008年4月交通部发布了 规范 并于7月1日实施 国内概况 报告主要内容 一 再生技术发展概况二 分类和适用性分析三 再生混合料设计四 国内应用情况和实例 再生规范分9章 6个附录 主要内容包括 总则 再生混合料用材料技术要求 旧沥青路面材料的回收处理及试验要求 再生混合料设计及技术要求 各种再生方法的施工工艺及质量控制 验收标准 相关试验方法等 再生规范 再生分类 ARRA 再生分类 沥青路面再生技术包括 1 厂拌热再生2 就地热再生3 厂拌冷再生4 就地冷再生 我国规范 就地冷再生技术按照再生材料和厚度的不同分为 1 沥青层就地冷再生2 全深式就地冷再生 再生分类 我国规范 规范分类 再生技术应用场合 就地热再生 1 修复沥青路面表面层病害 2 恢复沥青表面层物理力学性能 3 恢复沥青路面平整度 修复沥青路面车辙 适用性分析 就地热再生 主要功能 1 优点 实现了就地的沥青路面再生利用 节省了材料转运费用 2 缺点 a 再生深度通常限制在2 5 6cm b 无法除去已经不合适进行再生的旧混合料 级配调整幅度有限 适用性分析 就地热再生 优缺点 路面有足够承载能力 沥青路面的病害仅发生在中 上面层 60mm以内 一般用于高速公路 一 二级公路沥青路面的修复 适用性分析 就地热再生 适用场合 再生规范 适用于仅存在浅层轻微病害的高速公路及一 二级公路沥青路面表面层的就地再生利用 再生层可用作上面层或者中面层 就地热再生 厂拌热再生 厂拌热再生 AsphaltRecyclingPlant 厂拌热再生 DoubleDrumAsphaltRecyclingPlant 厂拌热再生 厂拌热再生 DoubleDrumAsphaltRecyclingPlant 厂拌热再生 1 可修复沥青路面的几乎所有病害 2 恢复甚至改善沥青路面混合料的性能 适用性分析 厂拌热再生 主要功能 1 优点 再生工艺易于控制 再生后的沥青混合料性能比较理想 适用范围广 2 缺点 铣刨后的旧沥青混合料需要来回运输 RAP用量较少 一本般为10 25 连续式拌和楼可为30 50 适用性分析 厂拌热再生 优缺点 适用性分析 厂拌热再生 适用场合 适用于各等级公路沥青路面经铣刨 挖除下来的沥青层材料的再生利用 再生后的沥青混合料可用于各等级公路沥青路面的建设和维修养护工程 再生规范 适用于对各等级公路RAP进行热拌再生利用 再生后的沥青混合料根据其性能和工程情况 可用于各个等级公路的沥青面层及柔性基层 厂拌热再生 场拌冷再生 场拌冷再生现场铣刨 场拌冷再生拌和 场拌冷再生拌和现场 厂拌冷再生的摊铺 适用性分析 主要功能 厂拌冷再生 1 以冷拌沥青混合料的形式实现旧路面沥青层材料的再生利用 2 恢复和改善旧沥青混合料路用性能 适用性分析 优缺点 厂拌冷再生 1 优点 a 再生工艺易于控制 再生混合料性能较好 b 适用范围广 c 能耗低 污染小 2 缺点 a 再生混合料强度的形成需要较长的时间 b 需要加铺一定厚度的罩面层 适用性分析 适用场合 厂拌冷再生 可用于各等级公路旧沥青路面材料的再生利用 再生后的混合料适用于沥青路面的中 下面层及柔性基层 再生规范 适用于对各等级公路的RAP进行冷拌再生利用 再生后的沥青混合料根据其性能和工程情况 可用于高速公路和一 二级公路沥青路面的下面层及基层 底基层 三 四级公路沥青路面的面层 当用于三 四级公路的上面层时 应采用稀浆封层 碎石封层 微表处等做上封层 厂拌冷再生 沥青层就地冷再生 Mix in place Recycling 沥青层就地冷再生 沥青层就地冷再生 沥青层就地冷再生 沥青层就地冷再生 沥青层就地冷再生 适用性分析 主要功能 沥青层就地冷再生 实现旧沥青路面的翻修 重建 再生混合料可用于中下面层或柔性基层 适用性分析 优缺点 1 优点 a 实现了就地的再生利用 节省了材料转运费用 b 施工过程的能耗低 污染小 c 适用范围广 2 缺点 a 施工质量控制的难度较大 b 一般需要加铺沥青罩面层 沥青层就地冷再生 适用性分析 适用场合 一般用于病害严重的一 二级公路沥青路面的翻修 重建 冷再生路面一般需要加铺一定厚度的沥青罩面 沥青层就地冷再生 全深式就地再生 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 适用性分析 主要功能 全深式就地再生 将全部的沥青面层和一定厚度的基层进行再生处理 再生后的混合料可用于沥青路面的中 下面层或稳定基层 适用性分析 适用场合 全深就地式再生 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 再生规范 适用于一 二 三级公路沥青路面的就地再生利用 用于高速公路时应进行论证 沥青路面就地冷再生分为沥青层就地冷再生和全深式就地冷再生两种方式 对于一 二级公路 再生层可作为下面层 基层 对于三级公路 再生层可作为面层 基层 用作上面层时应采用稀浆封层 碎石封层 微表处等做上封层 就地冷再生 报告主要内容 一 再生技术发展概况二 分类和适用性分析三 再生混合料设计四 国内应用情况和实例 再生混合料设计 再生混合料设计示意图 一 原路面调查与分析二 材料三 混合料设计 再生混合料设计 一 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 再生混合料设计 1 调查与分析内容 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 再生混合料设计 2 RAP取样 1 方法一 现场取样 2 方法二 拌和场料堆取样 再生混合料设计 二 材料 1 乳化沥青厂拌冷再生 慢裂型就地冷再生 中裂或慢裂型 再生混合料设计 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 再生混合料设计 甲乳化沥青 乙乳化沥青 再生混合料设计 甲乳化沥青 乙乳化沥青 再生混合料设计 3 泡沫沥青 再生混合料设计 再生混合料设计 泡沫沥青技术要求 必须进行发泡试验 确定沥青的发泡性能 并不是所有的沥青都有良好的发泡特性 再生混合料设计 4 再生剂再生剂的作用 溶解与分散沥青质 再生混合料设计 各项指标的意义 芳香分指标饱和分指标RTFOT后残留物质量变化 粘度比闪点 再生混合料设计 1 厂拌热再生混合料设计 三 混合料设计 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 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估计总沥青量 估算新沥青用量Pnb确定目标沥青标号 选择新沥青和再生剂 新沥青标号的选择 再生混合料设计 2 就地热再生混合料设计就地厂拌 RAP 新材料 新材料 RAP 再生混合料设计 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 根据目标再生标号进行试配试验 绘制变化曲线 用内插法初定再生剂用量 在满足再生沥青技术指标的前提下 宜少用再生剂 再生混合料设计 再生剂用量的确定方法 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 再生混合料设计 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 泡沫沥青冷再生混合料 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沥青用量 试样成型方法的问题 再生混合料设计 马歇尔击实旋转压实 4 无机结合料全深式冷再生混合料 再生混合料设计 再生混合料设计 报告主要内容 一 再生技术发展概况二 分类和适用性分析三 再生混合料设计四 国内应用情况和实例 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 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 乳化沥青冷再生试验段使用总体情况良好 路面平整密实 基本没有病害 也没有产生车辙 试验段通车一年后的情况 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