摘 要:厂拌热再生排水沥青路面是一种利用回收沥青路面材料(RAP)进行再生利用的沥青路面类型。其重要性在于能够节约材料和能源,降低成本,并且减少对自然资源的依赖。这种路面类型对于环境保护和可持续发展具有重要意义。本文在全面了解厂拌热再生排水沥青混合料性能的基础上,依托工程案例,对厂拌热再生排水沥青路面施工工艺进行了分析与探讨。
关键词:厂拌热再生;排水沥青路面;路用性能;施工工艺
一、引言
厂拌热再生排水沥青路面在国外的研究和应用已经有了较长时间的历史,早在 20 世纪 70 年代,美国和欧洲等国家就开始了沥青路面再生技术的研究和应用。然而,在我国,这项技术的研究和应用还相对较晚。直到 20 世纪 90 年代,厂拌热再生排水沥青路面才开始得到研究和应用。目前,对于厂拌热再生排水沥青路面施工工艺的研究已经成为一个重要的研究方向。一定程度上,厂拌热再生工艺对于沥青路面再生利用的路用性能起决定性作用,无论是 RAP 料含水率、亦或是拌和出料温度等,均会对再生混合料质量造成严重影响。大量的研究人员和机构将研究重点放在了路面的施工工艺、材料性能等方面,这些研究对于提高路面的性能和使用寿命具有重要意义,并且可以为我国环境保护和可持续发展做出积极贡献。
二、厂拌热再生排水沥青混合料性能分析
1.高温稳定性
厂拌热再生排水沥青混合料的高温稳定性是指在高温条件下,混合料保持稳定性的能力。在高温条件下,混合料的强度和稳定性会降低,导致路面的变形和车辙等问题。因此,对于厂拌热再生排水沥青混合料,高温稳定性是重要的性能指标之一。作为一种新型路用材料,排水沥青混合料的主要构成材料包括沥青胶结矿料、集料等,具有良好的黏弹性。在高温及荷载条件下,很容易出现变形,一旦变形量累积到一定程度,便会产生车辙。为了检验厂拌热再生排水沥青混合料的高温稳定性,可以采用车辙试验。按照现行规定,在最佳油石比条件下对再生排水沥青混合料进行车辙试验,试验结果如表 1 所示,变化曲线如图 1 所示。
由此可见,添加旧料后,可改善沥青混合料的高温稳定性能,随之增强其抗车辙能力。同时,随着旧料掺量的增加,再生排水沥青混合料的动稳定度也会不断增加,在不同旧料掺量条件下,混合料的动稳定度值均在 10000 次 /mm 以上,但当旧料掺量为 45% 时,动稳定度变化减小,基本上逐步趋向稳定状态。
2.水稳性能
水稳定性是评价沥青混合料耐久性的重要指标之一,水稳定性能是指沥青混合料在受到水分作用时,仍能保持其原有性能的能力。水稳定性对于道路材料来说非常重要,因为道路在使用过程中会受到自然环境的影响,如雨水、地下水的侵蚀等。如果道路材料的水稳定性不好,可能会导致路面的损坏、开裂等,影响道路的使用寿命和安全性。因此,对于沥青混合料来说,良好的水稳定性是非常必要的。目前,在沥青路面水稳定性评价中,主要试验方法有两种,即浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验。试验结果如表 2 所示。
由表 2 可知,伴随旧料掺量的增多,沥青混合料的浸水残留稳定度与冻融劈裂抗拉强度比主要呈现的发展趋势为“先增大后减小”。也就是说,无论旧料用量过多,亦或是太少,均会影响混合料的抗水损能力。
3.低温性能
厂拌热再生排水沥青混合料的低温性能对于冬季低温季节的路面使用具有重要影响。在低温条件下,混合料的强度和稳定性会提高,但可能会导致路面的开裂和损坏。在混合料低温性能评价中,可采用小梁弯曲试验,结果如表 3 所示,曲线图如图 2、图 3 所示。
于再生沥青混合料而言,低温环境下,其应变越大,劲度模量越小,则表明混合料具有良好的低温抗裂性能。通过上述分析,由弯拉应变数据来讲,最大弯拉应变呈现的趋势为“先增加后减小”,其中旧料掺量为 45% 时最小,按照优劣顺序排列,不同旧料掺量条件下再生排水沥青混合料的低温性能分别为 30%>15%>45%。由劲度模量数据分析,伴随旧料掺量的增加,劲度模量值不断增长,特别是当旧料掺量大于 30% 之后,混合料劲度模量增长幅度加大,但其低温抗裂性能却不断下降。总的来讲,当厂拌热再生排水沥青混合料中旧料掺量为 30% 的情况下,其低温抗裂性能最理想。
三、工程概况
随着环保意识的不断提高和可持续发展战略的深入实施,厂拌热再生排水沥青路面作为一种环保、节能、经济的施工技术,具有广阔的推广应用前景。本文以某工程案例为例,公路工程施工中,采用厂拌热再生排水沥青路面结构,属于 PAC-13 型,30%为 RAP 掺配率,旧沥青 3% 为再生剂掺量,旧料筛分分级则采取 5mm 以上的级配。
四、厂拌热再生排水沥青路面施工工艺
1.旧路材料回收及预处理
旧路材料回收过程中,需要对再生的沥青路面进行破碎和筛分。破碎是为了将路面材料分解成更小的颗粒,方便后续的分离和处理。筛分则是为了将沥青材料与集料进行分离,确保两种材料各自纯净。这个过程需要使用专业的破碎设备和筛分设备,以确保回收效率和材料质量。旧路材料预处理是回收后的必要步骤。在预处理过程中,应对回收的沥青材料进行清洗和干燥,去除沥青材料中的杂质和水分,确保其纯净度。干燥则是为了使沥青材料保持适当的温度和湿度。要求通过专业的破碎、筛分、清洗和干燥设备,确保回收效率和材料质量,为后续的再生处理提供良好的基础。根据本工程实际情况,在旧料收集中,依旧选择传统的冷铣刨方法,在 3-4m/min 控制铣刨机的工作速度,并保证铣刨深度、厚度符合设计要求。
2.添加再生剂
添加再生剂是厂拌热再生排水沥青路面施工过程中的重要环节。在选择再生剂时,需要根据旧路材料的性能和再生要求进行仔细考虑。合适的再生剂能够显著提高旧路材料的性能,使其满足新的路面设计要求。目前,常用的再生剂主要有沥青再生剂和橡胶再生剂等。沥青再生剂能够恢复旧路材料中的沥青性能,提高其粘结力和耐久性。而橡胶再生剂则能够将废旧轮胎等橡胶材料转化为具有良好弹性和耐久性的再生材料,用于沥青路面的铺设。根据工程需求,本文采用沥青再生剂,在添加再生剂的过程中,需要按照规定的比例将再生剂添加到旧路材料中,并充分搅拌均匀。搅拌过程需要使用专业的搅拌设备,以确保再生剂与旧路材料充分混合,发挥出最佳的再生效果。同时,在搅拌过程中还需要注意温度的控制,以避免温度过高导致材料变质或烧损。添加再生剂后的旧路材料需要经过严格的检验和测试,以确保其性能符合设计要求。同时,在施工过程中还需要对材料的质量进行实时监控,及时发现问题并采取相应的措施进行解决,以确保施工质量和进度。
3.拌和施工
对于再生沥青混合料性能而言,拌和温度、拌和时间是关键要素。拌和温度控制是一项至关重要的工作,其直接影响到再生混合料的性能和压实效果。在拌和过程中,必须根据再生混合料的性能要求,严格控制拌和温度在规定范围内。如果拌和温度过高,可能会导致沥青老化,影响路面的使用寿命;如果拌和温度过低,则可能会导致混合料不均匀,影响路面的平整度和行车安全。因此,在拌和过程中,必须密切关注拌和温度的变化,及时进行调整,以保证再生混合料的稳定性和压实效果。根据施工要求,当旧料掺量为 30% 时,旧料加热温度控制在130℃,新集料的温度需在 200℃进行有效控制。除了拌和温度控制外,拌和时间也是影响再生混合料性能的重要因素。在拌和过程中,必须根据再生混合料的性能要求,严控混合料拌和时间,按照要求,拌和时间应在 60s 以上,即集料和纤维拌和的时间控制在 10s 左右,添加再生旧料、沥青和 HVA、矿粉拌和时间分别控制在 8s、15s、35s。
4.运输施工
混合料拌合完成后,采用自卸汽车进行运输。在运输过程中,应保证混合料的温度和覆盖,以防止混合料受到污染和温度降低。同时,要确保运输车辆的行驶平稳,以减少混合料的离析。
5.摊铺施工
摊铺前,需要在卸料时对每车料的温度进行详细检查。确保温度在规定范围内,满足施工要求。根据现场施工情况,可选择非伸缩式摊铺机,按照松铺厚度,调整好摊铺机各项参数,并开启熨平板进行预热,温度要超过 110℃,摊铺过程中,控制好摊铺厚度和摊铺机行驶速度,不宜过快,且保证摊铺的连续性,不得随意中断。
6.碾压施工
在摊铺完成后,应立即进行碾压。采用钢轮压路机和胶轮压路机组合碾压的方式,先进行初压,然后进行复压,最后进行终压。碾压时应保证压路机的行驶平稳,碾压速度均匀,同时要保证碾压的温度和覆盖,以防止混合料受到污染和温度降低。在排水沥青路面中,粗集料使用量较大,集料与集料之间呈“点 - 点”接触方式,因此,其具有较高空隙率。这种情况下,便于压实,但集料却很容易出现压碎现象,从而影响混合料的黏聚能力。因此,在碾压施工中,重点放在均匀压实方面,在本工程中,在压路机选择中,可采取双钢轮压路机和胶轮压路机,对于边缘死角等位置,则选取小型振动压路机施工。
五、结束语
综上所述,厂拌热再生排水沥青路面作为一种先进的施工技术,在公路建设中具有显著的优势。通过厂拌热再生技术,可以充分利用旧路材料,减少废料的产生,降低对环境的影响。同时,厂拌热再生排水沥青路面还具有良好的路用性能,能够适应复杂多变的气候条件,提高路面的耐久性和稳定性。因此,应提高施工技术水平,规范施工工艺,延长路面的使用寿命。
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