沥青混凝土路面现场热再生施工工艺详细解析

沥青混凝土路面现场热再生施工工艺详细解析 一、概况介绍 目前我国的公路建设飞速发展，每年投资规模已超过2000亿元。在20世纪90年代以后陆续建成的高速公路已进入大、中修期，大量的翻挖、铣刨沥青混合料被废弃，一方面造成环境污染，另一方面对于我国这种优质沥青极为缺乏的国家来说是一种资源的浪费，而且大量的使用新石料、开采石矿会导致森林植被减少、水土流失等严重的生态环境破坏。 就地热再生：这种再生法就是利用沥青路面热再生联合机组来就地完成沥青路面的热再生修复。原有路面材料100％地利用，不需要搬运废料及废弃物堆放场地，可减少环境污染；能够改变个别 的混合料成分，以便给定沥青混合料的最佳配比；可以快速就地再生，并随着工程进度开放道路交通，对交通干扰最小，现在国外应用很广。沥青路面的现场热再生就是原有沥青路面再生100％在现场完成，先加热软化原沥青路面以便于耙松，然后将耙松的沥青路面充分拌和，随后进行摊铺碾压。沥青路面的老化主要是其沥青中轻质组分减少，石料的少量损失，沥青路面就地热再生通过添加再生剂调节旧沥青路面中老化沥青的化学组分，来恢复老化沥青的性能，同时补充少量新拌沥青混合料来调整原有沥青混合料级配，以达到沥青路面再生效果。新沥青混合料和再生剂按需要比例加入。通常新沥青混合料控制在再生混合料质量的30％以内。各种材料的添加率根据原沥青路面性能分析及其实验室配合比设计，并符合相应的混合料规范而确定。依据所使用的工艺可将现场热再生细分为三种，即耙松整形再生、重铺再生和复拌再生。 1、耙松整形再生：先用加热设备把沥青路面烤热软化，然后用设备本身自带的耙松装置将路面耙松整形，同时添加再生剂，然后用压路机碾实 。 2、重铺再生：先用加热设备把沥青路面烤热软化，接着铣刨旧沥青层，不同的是将铣刨下来的沥青料直接进行摊铺，紧接着在其上面再摊铺一层新的沥青混合料，然后用压路机碾实。 3、复拌再生：先用加热设备把沥青路面烤热软化，再用铣刨机铣刨旧沥青层，然后按一定比例添加再生剂再添加用来调整集配的新料，搅拌后将混合料收集排放到摊铺机上进行摊铺，最后用压路机碾实。 ★现场热再生的优点：通过再生现有材料就地修复路面；一次性完成再生加铺；快速、经济、环保性强、节约原材料；成本低：对工期、运输费用、能源和原材料综合成本降低20～50％；施工时间短，开放交通快，对公共交通的影响很小；可完成再生加铺、重铺、重新整型等施工；消除了传统方法固有的处理问题。接缝及层间均热粘结。极大减少了旧材料、新材料的运输量；100%再生现有的路面材料，就地修复路面； ★现场热再生的缺点：再生深度通常最大为 6cm；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；无法解决软弱路基和基层的问题。根据调查及国外有关数据显示在道路行驶状况正常的情况下（如没有超载等），一条新修道路的设计年限一般为15年，一般在使用5—7年后就进入大修、中修期，且大中修（如高速公路铣刨罩面工程）周期一般在3年左右，3年后均会出现不同程度的病害（如裂缝 、车辙等），根据我公司对近几年采用就地热再生工艺施工的国内几条道路的跟踪调查情况显示，如果在道路使用3--4年左右进行一次就地热再生的养护施工，并在一定程度上控制超载情况发生的话可保证道路的大中修期推迟5—7年，经济效益不言而喻。 二、就地热再生基本工艺比较 1、耙松整形工艺：将旧路面翻松后重铺，以便消除原有路面的车辙和病害等。同时改善路面的横坡度与排水状况。将翻松的材料经搅拌器搅拌可获得均匀的混合料，使路面得到良好的改善，因为搅拌器后面的刮板影响材料的混合及路面和坡度的改善。根据ARRA协会颁布的沥青再生标准，表面再生工艺最适合路面修整（整形）和改善行驶质量的养护作业，也能很好地适用于处治轻度坑槽、泛油、车辙、搓板（皱纹）、推挤（拨量）、裂缝及其他路面病害。这一工艺不适合于解决抗滑性能、路肩塌落、边沿裂缝、疲劳裂缝，非连续裂缝或路面强度等问题。 2、路面重铺工艺：路面重铺该是将原路面翻松，同时在其上摊铺新材料层，然后将两材料层同时压实成型的一种工艺。此工艺用于恢复路面摩擦性，改善横坡度，消除车辙，提高路面强。这种工艺可以摊铺很薄的沥青磨耗层，所以当普通罩面法不适用时，也可应用重铺法。重铺工艺可用来进行路面补强，由于在铺层之间形成了热结合面，这种工艺可实现很薄的罩面，对于优良的沥青混合料罩面厚度可减至12mm，而常规罩面厚度是它的2-3倍。薄层重铺法一般比其他涉及罩面的就地热再生作业法更经济。实践证明，重铺法也适用于市政维修工程。虽然再生机组的作业速度比常规的铣刨-摊铺作业速度低，但其仅干扰一次交通，且占用交通的总时间较少。在更实际的作业中，对于指定的停车场或行车道，重铺列车阻断交通仅有10-15分钟，在其后即形成了立即可以使用的路面。根据沥青再生协会的沥青再生基本指导手册，重铺法是最适合于松散、坑槽、各种裂缝或抗滑性、行驶质量恶化等病害的处置。对于泛油、车辙、搓板、拨量及其他表面病害的处置，重铺法也是有效的。重铺法也可用来提高路面强度。 3、路面复拌工艺：通过添加新热混合料、沥青或再生添加剂，经现场搅拌、摊铺、压实，以改善现有路面特性的就地热再生方法。复拌工艺适合于老化路面的改造、非稳定磨损路面的恢复和提高路面强度，复拌工艺是路面改善最适合的就地热再生技术，这一工艺对于处治车辙、松散、老化和其他50mm以内的路面缺陷是最经济有效的解决方案。用复拌法进行的沥青再生可改进（修正）包括骨料级配、抗滑系数、沥青含量、沥青的流变特性、混合料稳定性和空隙性等。在这一工艺中，预加热机和加热铣刨机和加热路面至37-50mm深，翻松路面并形成堤状料堆，然后将其输送到车载搅拌锅中。在搅拌锅中，再生旧料与再生剂、添加料或新热混合料均匀混合。根据再生协会发布的基本再生指导手册，复拌法最适合于处治坑槽、泛油、搓板、拥包，以及车辙、脱皮、老化等发生在50mm深度以内的路面病害。这一工艺也可有效应用于处治各种裂缝表面松散、摩擦阻力减小等病害。“再生” +“加铺”施工工作原理 三、路面热再生机 路面再生机一般由加热装置、新加混合料供给装置、铣刨装置、混合装置和摊铺装置等组成，由于选择的就地热再生方式的不同其具体的组成也不同。如果采用复拌再生方式，就有新加混合料供给装置、铣刨装置、混合装置和摊铺装置这四部分；如果采用重铺再生方式，就没有混合装置而需要两个摊铺装置分别用来摊铺铣刨后的沥青料和新沥青混合料。 1、加热系统主要由燃烧装置、加热装置、燃料罐、液压装置、发动机、操纵装置、行走装置等组成，它的用途是将需要再生处理的沥青路面均匀加热至要求的温度。 2、新加混合料供给装置：该装置由料斗及链板式输送机组成，用来供给沥青混合料。 3、铣刨装置：主要部分是转子结构，通过转子的转动铣刨沥青路面。其设计的关键是刀具更换的方便及刀具的优化排列，在现场可以快速更换并使刀具即使在最大的工作深度也具有足够的拌和空间，同时还能保证转子工作平稳，从而降低转子驱动系统的磨损提高其寿命。 4、混合装置：主要工作部分是搅拌器。搅拌器上一般装有反转搅拌轴，可确保翻松的混 合料与新混合料和沥青具有最良好、最均匀的搅拌。可以通过改变搅拌轴上独立的搅拌桨叶片角度来决定最佳的混合料质量。 5、摊铺装置：主要是通过作为标准设备安装在摊铺机上的可变宽度的熨平板来完成最终混合料的铺设，形成断面正确的道路。熨平板可调节到与实际的翻松器宽度相匹配，熨平板的振捣和振动作用力可调节，以便达到最好的预压实效果。 就地热再生设备工作原理图 旧沥青混凝土路面进行就地热再生的适用条件 项    目 适用条件 应  用  时  的  注  意  点 旧沥青路面的平均厚度（cm） 5以上 ·要确保翻松时不得将非沥青混和料翻松。 车辙深度 沥青混合料向两侧的挤压变形(cm) 5以下 ·采用加铺法时，沥青混合料向两侧挤压所形成的车辙深度上限一般为75px； ·采用复拌法时，沥青混合料向两侧挤压所形成的车辙深度超过75px时，应事先切削掉超过75px的凸起部分。 磨耗（cm） 3以下 ·当面层的沥青混合料质量能满足使用要求时，可采用加铺法。当事前进行部分切削或整平时，车辙上限可达175px。 龟裂率（%） 40以下 ·但如果仅仅是表层龟裂,不受此限制； ·当局部破损达到联接层以下时，应事先修补。 旧路面沥青的针入（1/10mm） 20以上 ·采用重铺法，针入度下限为30。 2.2现场条件沥青混凝土路面就地热再生需使用大型的专用机械，施工时的机械组成长达50～100m，所以施工现场应满足以下条件： （1）要具有发挥热再生特长的足够的工程规模； （2）要确保现场的施工条件，一组施工机械通过时间约需60～90分钟，还要加上养生时间，需要中断施工地点一个车道的交通。 五、热再生设计及施工 对旧路面进行的路况调查及主要性能的检测试验是施工方案编制和再生沥青混合料配合比设计的依据，也是工程顺利进行的基础。路况调查一般包含以下内容： 1、原路面的设计资料, 如路面结构等； 2、原路面的竣工资料, 如路面的混凝土级配碎石的石质、施工时路面的各种参数等； 3、原路面的养护资料, 如历年来路面的损坏及修补情况等； 4、原路面的路面损坏情况, 包括各种病害的类型、数量、分布情况, 并简单分析其原因； 5、原路面的各种几何数据, 如高程、横坡度、车辙深度等等。 现场调查项目表 项次 调查项目 适用性 损 坏 状 况 ◇有无构造性的损坏 ◇主要的损坏形式 ◇有无局部性损坏 ◇其他 ◇选择病害处治方式 ◇判断是否预处理 几 何 构 造 ◇道路宽度、线形、坡度 ◇路面的凹凸 ◇附属设施结构特征 ◇其他 ◇判断是否预处理 ◇施工计划 沿 路 状 况 ◇绿化带种植情况 ◇其他 ◇防止灾害等施工计划 路 面 信 息 ◇路面种类 ◇履历、交通量等 ◇其他 ◇施工设计方案 ◇详细调查、补充施工计划 详细调查是为了选择施工方式及进行路面断面设计，定量地把握旧路面性状及面层材料的质量。 （一）热再生材料的试验设计 1、沥青混凝土路面的老化和再生 在路况调查结束后需立即进行沥青混凝土路面就地热再生实验。包括两大类：第一大类是对沥青的再生试验；第二大类是再生沥青混合料的配合比设计。旧沥青的再生试验包括：旧沥青性能试验，再生剂的掺量试验。再生沥青混合料配合比设计包括：旧沥青混合料的试验，新掺沥青混合料级配的确定，再生沥青混合料性能检验。对于就地热再生作业质量来说，施工前进行恰当的工艺选择和评价分析是至关重要的。再生工艺的选择取决于对旧路面的检测、评价和材料的试验结果。 （1）旧沥青混合料检验对旧沥青混合料进行抽提实验得到的再生沥青的性能如何，不但要看再生后的常规指标的改善情况，还应看沥青的抗老化能力如何。要对沥青抗老化指标做综合评定，评定依据主要是国标规定的抗老化指标。对于级配的确定先将旧矿料进行筛分，以判断旧路面的级配。对于缺少的级配料进行补级配，来确保再生层级配完全性。上述实验完成后给定回收旧沥青混合料的性能评价；再生沥青混合料以旧沥青加入再生剂形成的油石比为最佳油石比，然后按一定间隔加入再生剂，做马氏实验，用马氏实验确定再生混合料的油石比。 （2）确定再生剂类型和用量。再生剂的类型很多，在选用时必须根据回收沥青的针入度来决定，使旧沥青混合料中的沥青恢复到与普通沥青相同的性质。 （3）检验再生剂恢复沥青性能的效果； （4）确定新旧混合料的不同比例； （5）确定结合料用量。当掺入再生剂使沥青恢复原性能后，再生沥青混合料中的结合料用量有以下三种情况：旧混合料中沥青油量偏高时，则应加入新集料使再生沥青混合料满足目标设计配合比；旧混合料中沥青含量恰好为目标设计配合比时，则只需考虑新加入集料的用油量；旧混合料中沥青油量偏低时，除考虑新加入集料的用油外，