沥青路面就地冷再生技术研究与应用 PPT课件

就地冷再生 技术研究与应用 1 目录 我国公路发展现状与趋势 一 就地再生技术的社会及经济效益 二 就地冷再生施工工艺和工程实例 三 2 一 我国公路发展现状与趋势 3 450400350300250200150100500 1978年 1988年 1995年 2000年 2005年 2010年 2014年 000 00204 0 024 1 94 4 1 7 4 10 4 89 102 115 67 138 33 188 9 390 6 425 6 高速公路 县乡道路 近40年中国公路发展历程 4 高速公路发展历程 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 1978年 1988年 1995年 2000年 2005年 2010年 2014年 0 20 4 240 19400 41000 74000 104000 5 国省道及县乡公路发展历程 450400350300250200150100500 1978年 1988年 1995年 2000年 2005年 2010年 2014年 0 89 102 115 67 138 33 188 9 390 6 425 6 6 截止2013年底各等级公路里程 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路 等外公路 10 44 7 95 34 05 40 7 282 41 60 07 7 截止2013年底公路构成比例 8 近40年公路发展特点 一 我国公路建设规模快速增长从2000年 2010年新增高速公路3 3万公里 新增其他道路252 27万公里 2010年 2013年底新增高速3万公里 新增其他道路35万公里 二 高速公路从无到有 发展迅速从1988年第一条高速公路沪嘉高速公路建成通车 到2013年底 我国高速公路通车里程达10 4万公里 超越美国成为世界第一 9 近40年公路发展特点 三 农村公路建设稳步推进改革开放初期 我国农村公路只有59万公里 到2013年底 全国农村公路通车里程达425万公里 全国乡镇通沥青 水泥 路率达到92 7 东中部地区建制村通沥青 水泥 路率达到94 西部地区建制村通公路率达到98 四 桥隧建设举世瞩目我国相继建成一批深水基础 大跨径 施工难度高的特大桥 2007年 世界上首座跨径超过1000米的斜拉桥 苏通长江公路大桥建成 同年 世界上建设规模最大的高速公路隧道 总长18公里秦岭终南山隧道建成 这标志着我国桥梁隧道建设已由桥梁大国步入桥梁强国 10 我国道路建设存在问题 质量监管不力 设计前瞻性不足 技术人才储备不足 超限超载重建设轻养护 11 我国道路建设存在问题 由于基础十分薄弱 我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要 从公路技术等级看 在全国公路总里程中还有20多万公里等外公路 等外公路占公路总里程的比重达到14 4 西部地区更高 达到21 8 技术等级构成仍不理想 2000年到2010年 国省道及地方道路爆发式的增长 在建设过程中存在以下问题 一 缺乏与爆发式增长匹配的技术人才储备 建设市场人员良莠不齐 远远满足不了市场需求 二 没有到位的质量监管体系及人员 材料质量及施工质量监管不力 偷工减料现象严重 建设质量无法保证 12 我国道路建设存在问题 三 受经济水平及政绩思想的影响 公路设计缺乏前瞻性 公路使用年限较短 四 经济快速增长 大规模的基础建设 对能源 原材料需求大幅增加 物流和人流加快 全国67 的物资运输依靠公路运输 随着运输成本的升高 导致超限超载现象严重 严重影响道路寿命 五 资金缺口比较大 受政绩思想影响 重视新建 轻养护 病害没有及时处理 导致路基损毁严重 13 曾接翌日雪慧碧按照烹阶咱 14 沥青混凝土路面AsphaltConcretePavement 上面层 沥青混合料 AsphaltHotMix粘层 TackCoat中面层 沥青混合料 AsphaltHotMix粘层 TackCoat下面层 沥青混合料 AsphaltHotMix防水层 下封层 透层 PrimeCoat基层 BaseCourse 15 现有解决办法 中修 基层出现严重病害 延长道路使用寿命成本低 面层重建 基层面层全部翻新 升级道路标准 养护 大修 重建 升级改扩建 仅面层出现严重病害 路面出现轻微病害 16 传统工艺现状 沥青路面的设计寿命为15一20年 但在我国实际使用寿命在10年左右 爆发式新建的大部分道路进入大 中修期 每年有15 的沥青路面需要翻修 传统工艺是将原有的路面铣刨 废弃 每年旧沥青废弃量将达到260万t 如能加以利用 每年可节省材料费4 5亿元人民币 且这个数字是以每年15 20 的速度增长的 10年以后 沥青路面的大 中修产生的旧沥青混合料将达到1500万t 届时通过再生利用每年可节约材料费15亿元 否则 这些为数巨大的沥青层翻挖后只能白白废弃掉 不仅浪费了资源 也会对环境造成严重污染 17 二 就地冷再生技术的社会及经济效益 18 沥青路面再生分类 沥青路面再生 厂拌热再生 全深式就地冷再生 沥青层就地冷再生 厂拌冷再生 就地热再生 就地冷再生 19 厂拌热再生 定义 先将旧沥青路面铣刨翻松 并清除粘附着的泥土和杂质 然后运回工厂 通过破碎 筛分 并根据旧料中沥青的含量 沥青老化程度 碎石级配等指标 掺入设计所需数量的新集料 沥青再生剂进行拌和 使混合料达到规范规定的各项指标 按照与新建沥青路面完全相同的方法重新铺筑 特点 厂拌热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 既可利用原路废弃材料重新铺筑路面 又可将回收材料再生后用于其他工程 能最大限度的利用沥青路面的废料 但施工成本较大 对设备 实验要求较高 20 厂拌冷再生 定义 先将旧沥青路面铣刨翻松 回收运送到拌和厂 经过破碎后与新骨料送入厂拌再生设备 添加粘结剂和需要的再生添加剂拌和 拌和好的材料送到施工现场进行摊铺和碾压 特点 这项技术不能充分利用废弃料中的旧沥青 而且该法主要用于基层和底基层 而实际工程中 基层极少数大规模翻修 少量修补又难以压实 市场空间相对较小 厂拌冷再生工艺生产的混合料 主要用于低载荷交通道路 或用于道路基层 一般48h就可开放交通 21 就地热再生 定义 就地热再生是指利用热再生机械将旧沥青路面材料就地加热软化 并加入适当的沥青及改性材料后拌和压实 以旧路面材料为主修筑道路的技术 特点 与厂拌热再生法相比较 就地热再生法省去了回收料的运输 铣刨下材料的堆贮 设备的组装与拆卸等环节 并不受气候影响 除少量沥青外 成品料不再运输 对交通的干扰少 该工艺的特点是 允许较低的混合料温度 只需满足摊铺温度 节省燃料 回收料含水量较低 允许使用的回收料百分比含量高 理论值可达100 但投入大 对设备要求较高 施工时对环境有污染 温度控制有难度 22 就地冷再生 定义 采用专用的就地冷再生设备 对沥青路面进行现场冷铣刨 破碎和筛分 必要时 掺入一定数量的新集料 再生结合料 活性填料 水泥 石灰等 水 经过常温拌合 摊铺 碾压等工序 一次性实现旧沥青路面再生的技术 分类 根据再生材料的种类和厚度不同 就地冷再生分为 全深式就地冷再生沥青层就地冷再生 23 各种再生技术的应用场合 Text TeT就xetx地t 厂拌冷再生 沥青层冷再生 再生类型 厂拌热再生 沥青层 沥青表层 病害波及层位 基层 热再生 全深式冷再生 24 就地冷再生与传统工艺对比 就地冷再生 传统工艺 25 108国道渭南段改扩建项目 由国道标准升级改扩建为一级公路标准 由原有的12米宽扩建到20米 所有路过村镇段的路面大约有20公里 原设计 将旧沥青混合料面层7公分全部铣刨掉 重新铺筑20公分二灰碎石层 然后加铺7 5公分沥青混合料路面面层 因考虑村镇路段排水问题 不能抬高标高 车流量又较大 不能封闭施工 后经调研变更为20cm水泥现场冷再生 7 5改性沥青混凝土面层 26 就地冷再生与传统工艺对比 传统工艺1 全幅封闭施工2 需协调征地 建立拌合场地3 投入设备价值约1330万4 投入人力约50人 5 投入材料用量约500万6 施工工期约80天7 材料浪费 污染环境8 运输成本高 就地冷再生1 半幅开放交通2 不需要建设专门场地3 投入设备价值约945万4 投入人力约30人5 投入材料用量约300万6 施工工期约40天7 无材料浪费 节能环保8 运输成本低 每平米造价32元 每平米造价48元 27 三 就地冷再生施工工艺和工程实例 28 沥青层再生 全深式再生 乳化沥青再生 就地冷再生 泡沫沥青再生 就地冷再生分类 29 再生过程示意图 30 原路面状况和适用性的调查与评估 原路面调查与评估重点是 基层强度与承载能力的评估 以便确定基层在翻修后的强度是否足够 以及是否需要添加新的集料 面层和基层材料性能的评估 以便确定RAP料的特性是否适合于就地冷再生 根据实际取样综合分析 为再生设计提供依据 综合设计路面添加材料的添加量 31 所需材料 32 一 乳化沥青冷再生适用情况 适用路等级 主要针对半刚性基层完整或基层局部破坏比例很小且可以修复的沥青路面 适用于一 二 三 四级路和农村公路 针对旧路沥青面层再生后 对于一 二 三级路 冷再生层可作为中 下面层 对于四级路和农村公路可作为上面层 用作上面层时应采用稀浆封层 碎石封层 微表处作为磨耗层 适合该技术的旧路状况评价指标与标准 弯沉平均值 0 30mm 当弯沉平均值 0 30mm时 通过取芯进一步评价基层状况 再生层的下承层应基本完好 满足所处结构层的强度要求 33 乳化沥青应避免贮存时间过长 影响乳化沥青质量 就地冷再生宜采用慢裂或中裂乳化沥青 乳化沥青材料性能应满足下表的质量要求 材料的选择与准备要求 34 35 在乳化沥青混合料配合比设计中 水是一个重要因素 某些情况下 还要考虑水泥的添加 水泥是改善乳化沥青混合料技术性能的重要因素 水泥必须注意防水 避免受潮 水泥作为活性添加剂时 可以采用普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 不应使用快硬水泥 早强水泥 水泥强度等级可为32 5或42 5 水泥等活性添加剂的用量不得超过2 占再生混合料矿料的质量比 推荐使用1 5 水泥的选择与准备要求 36 确定最佳含水率OWC针对某一乳化沥青用量 若取3 5 初始预拌水量2 0 变化不同的含水率 间隔0 3 进行拌和试验 根据再生混合料拌和时的工作状态 破乳时间和强度性能等确定合适的含水率 此时的含水率为最佳含水率OWC 确定最佳乳化沥青用量OEC以预估的乳化沥青用量为中值 推荐3 5 按照一定间隔变化形成3 5个乳化沥青用量 拌和试验确定最佳含水率OWC 按如下步骤制备马歇尔试件 关键参数的确定 37 1 向拌和机内加入一定量的 如1080g 拌和均匀的RAP和新料 若添加 组成的再生混合料 2 将水泥加入到再生混合料中 拌和时间约30s 3 加入预拌水量 拌和均匀 拌和时间约30s 4 加入乳化沥青 拌合均匀 拌和时间约1min 5 将再生混合料装入试模 旋转压实仪压实30次成型试件 6 将试样静置于自然环境中12h后 放入60 C的鼓风烘箱中养生48h 7 试样从烘箱中取出后 常温下放置冷却12h 马歇尔试件制备步骤 38 乳化沥青冷再生注意事项 乳化沥青就地冷再生 由于含有水分 所以乳化沥青混合料就有一个破乳 水分蒸发的过程 铺筑完成后大约30天 强度才能完全形成 因此 在进行施工时 要尽量封闭施工 39 二 泡沫沥青再生 泡沫沥青就地冷再生就是利用沥青加热后注入水和空气会产生体积急剧膨胀同时黏度暂时降低的特性 将原有的旧沥青面层混合料重新拌和压实 形成满足路用性能的新路面结构层的过程 材料选用选用的沥青和水不能加有消泡剂 因为有的炼油厂为了不使沥青在抽送及储存的过程中发泡 会加入一些硅化合物类的消泡剂 这样的沥青不适合用于泡沫沥青 40 关键参数测定及实验 1 发泡沥青 在170摄氏度的条件下 进行了1 5 2 2 5 3 3 5 五种发泡用水量的实验 通过变化用水量试验参数观察半衰期和膨胀率的变化 最终确定发泡用水量 从而获得最佳的沥青发泡效果 根据经验 一般2 5 的发泡水量较多 41 2 最佳含水量水作为一种媒介为泡沫沥青在矿质集料中的分散提供了通道 适量的水分会起润滑作用 使再生混合料易拌和均匀 且易形成压实结构 而且合适的用水量应使再生混合料中泡沫沥青具有均匀的分散性和良好的和易性 混合料中含水量过多或过少 都会对泡沫沥青的分散产生不利影响 应通过击实试验确定最佳含水量 3 泡沫沥青含量泡沫沥青用量的增加会使沥青结团现象出现的几率增加 从而使混合料强度 刚度及其他性能相应衰减 而沥青用量的减少 则会使混合料内聚力减弱 空隙率增大 直接影响再生混合料的强度形成 马歇尔击实法不适合泡沫沥青混合料 关键参数测定及实验 42 4 水泥用量水泥在起着矿料作用的同时 还具有改性剂的作用 水泥的水化反应能够促使水分更快散失 不仅可以提高再生混合料早期强度 而且可以增加抗水损害能力 一般采用325 水泥 初凝时间不少于4h 5 矿料级配组成泡沫沥青混合料中矿料的级配组成对泡沫沥青的分散状态也有显著影响 由于泡沫沥青在混合料中是有选择性的包裹粒径较小的填料和细料颗粒 因此 就整个矿质集料而言 主要是填料和细集料部分的级配组成对泡沫沥青的分布产生重要影响 关键参数测定及实验 43 对于缺乏细集料颗粒或填料颗粒的混合料 泡沫沥青在其中拌和分散时很容易发生结团现象 因此 混合料中小于0 075mm部分的填料含量不应低于5 因此 在泡沫沥青再生施工时 速度要相对慢些 6 矿料温度泡沫沥青的温度通常为170度左右 喷入矿质集料中进行拌和 当与之相混合的集料温度较高时 两者进行热量传递后达到的平衡温度会较高 在拌和中泡沫沥青的黏度变化相对较小 这样沥青泡沫的稳定性也相对较高 有利于沥青的均匀分散 从而改善其对集料的包裹和黏结 因此 进行泡沫沥青再生施工时 尽量选择路面温度较高的季节 关键参数测定及实验 44 参考配合比 45 特点和适用范围 1 配套设备 2 工程实例 5 三 全深式就地冷再生 施工流程 3 质量控制和检查验收 4 46 1 特点 全深式就地冷再生技术是近十年来沥青路面再生技术发展中的一大亮点 主要用于对基层进行重建和翻修的技术 在各类再生技术中 全深式就地冷再生是当前应用最多的一项就地再生技术 优点 a 实现了旧沥青路面面层和基层材料就地再生利用 节省了材料转运费用及时间 b 施工过程的能耗低 污染小c 适用范围广 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 47 a 用于病害严重的一 二 三 四级公路沥青路面的翻修或升级改建 再生材料用于沥青路面的基层及轻交通量道路的下面层 b 可用于一般乡村道路的面层翻修 但用作面层翻修时应采用稀浆封层 碎石封层 微表处做上封层 c 适用于需要对整个路面进行翻修的场合 d 适用于需要对基层进行补强性改建的场合 e 特别适用于低等级路面的改造升级 不适用于沥青路面的表面层的翻修 适用范围 48 2 配套设备 做就地冷再生需要配备的设备有 水泥撒布车或者碎石撒布机 需要添加碎石时 洒水车就地冷再生机沥青车 如需添加乳化沥青或者泡沫沥青时 平地机压路机 49 水泥撒布车 水罐车 就地冷再生机 50 压路机 就地冷再生机 洒水车 水泥撒布车 3 施工步骤及技术要点 平地机 51 芳苦妾liJN 雪景被男l往烹理笔A 52 曾熙熙碧按照烹阶A 1 路面清扫 水泥撒布或者碎石 3 羊角碾压路机脏 作业 压路机压宴 养生 53 施工步骤及技术要点 碎石撒布根据设计 如需添加一定级配的碎石时 应将原路面清扫干净 将碎石按照设计量均匀撒布在路面上 54 1 水泥撒布 碎石撒布完毕后进行水泥撒布 若不需要添加碎石 则将原路面清扫干净后撒布水泥 施工注意事项 a 水泥撒布一定要均匀 水泥或碎石的撒布均匀度直接影响再生后路面的刚性和承载能力 b 水泥撒布一定要快速 以免遇到阴雨天气 要避免路面潮湿有水 55 施工注意事项 a 再生机组必须缓慢 均匀 连续地进行再生作业 不得随意变更速度或者中途停顿 一般速度宜为4 10m min b 纵向接缝处两幅作业面间的重叠量不宜小于100mm 做泡沫沥青及乳化沥青再生时 横向搭接宽度宜为100 200mm且要注意关闭重叠部分的喷嘴 2 冷再生机联合作业 56 施工注意事项 轮胎式再生机的后轮在再生材料上行走 轮迹处的材料被部分压实 但两轮之间的材料却是松散的 如果不初压直接整平 两轮间隆起的松散材料会覆盖在轮迹的压实材料上 达不到均匀的压实度 因此在平地机平整前必须首先进行初压 以便压实轮间的松散的材料 达到同样的密度 3 凸块式振动压路