泡沫沥青就地冷再生
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高寒地区市政道路泡沫沥青就地冷再生施工工法高寒地区市政道路泡沫沥青就地冷再生施工工法一、前言高寒地区经常受到严寒气候的影响,道路的使用寿命相对较短,需要进行修复和再生。
泡沫沥青就地冷再生施工工法是一种在高寒地区市政道路上进行修复和再生的有效方法。
本文将对该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例进行详细介绍。
二、工法特点泡沫沥青就地冷再生施工工法具有以下特点:1. 节约资源:该工法采用现有的道路材料进行冷再生,减少了对新材料的需求,节约了资源。
2. 环保可持续:使用泡沫沥青进行再生施工,减少了对环境的污染,符合环保可持续发展的要求。
3. 修复效果好:利用泡沫沥青的特性,能够有效地对道路进行修复,提高了道路的使用寿命。
4. 施工效率高:采用就地冷再生施工,减少了运输和材料处理的时间,提高了施工效率。
三、适应范围泡沫沥青就地冷再生施工工法适用于高寒地区市政道路的修复和再生,包括柔性路面和刚性路面。
四、工艺原理该工法通过对施工工法与实际工程之间的联系和采取的技术措施进行分析和解释,实现对道路的修复和再生。
具体工艺原理如下:1. 清洗与破碎:清洗波动路面表面的杂物,对破碎的路面进行清理,为后续施工做准备。
2. 混合:将泡沫沥青和再生材料按照一定比例进行混合,制作成再生料。
3. 铺设:将混合好的再生料铺设在路面上,并进行夯实,使其与现有路面形成牢固的粘结。
4. 理顺:使用振动器将再生料与道路原有材料充分混合,提高道路的整体性能。
5. 压实:使用压路机对道路进行压实,确保道路的平整度和稳定性。
6. 后续处理:对施工后的道路进行清理和整治,使其达到使用要求。
五、施工工艺根据工艺原理,泡沫沥青就地冷再生施工工艺包括以下几个施工阶段:清洗与破碎、混合、铺设、理顺、压实以及后续处理。
在每个阶段中,都有具体的操作步骤和注意事项,以确保施工的质量和效果。
d o i :10.3963/j.i s s n .1674-6066.2024.01.017泡沫沥青就地冷再生基层施工技术与质量控制王晓飞1,丁苹苹2,张鸿斌2,魏 欢3(1.西乌珠穆沁旗交通运输事业发展中心,巴拉嘎尔高勒026200;2.锡林浩特市公路养护中心,锡林浩特026000;3.武理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉430070)摘 要: 依托国道307线西乌旗境内养护工程,从配合比设计㊁设备配置㊁试验段施工等方面开展了基层泡沫沥青就地冷再生施工技术与质量控制研究㊂成果应用于实体养护工程,保证了冷再生水稳基层工程质量㊂关键词: 泡沫沥青; 就地冷再生; 水稳基层; 施工技术C o n s t r u c t i o nT e c h n o l o g y a n d Q u a l i t y C o n t r o l o f F o a m A s ph a l t i n S i t uC o l dR e c y c l i n g Ba s e WA N G X i a o -f e i 1,D I N GP i n g -p i n g 2,Z HA N G H o n g-b i n 2,WE IH u a n 3(1.X i w u z h u m u q i nB a n n e rT r a n s p o r t a t i o nD e v e l o p m e n tC e n t e r ,B a l a g a l g a o l e 026200,C h i n a ;2.X i l i n h o tH i g h w a y M a i n t e n a n c eC e n t e r ,X i l i n h o t 026000,C h i n a ;3.S t a t eK e y L a b o r a t o r y of S i l i c a t eM a t e r i a l s f o rA r c h i t e c t u r e s ,W u h a nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l og y,W u h a n430070,C h i n a )A b s t r a c t : B a s e do nt h e m a i n t e n a n c e p r o j e c to fN a t i o n a lH i g h w a y 307i nX i w u q i ,t h ec o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g y an d q u a l i t y c o n t r o l o f g r a s s r o o t s f o a ma s p h a l t i n s i t u c o l d r e g e n e r a t i o nw e r e s t u d i e d f r o mt h e a s p e c t s o fm i x r a t i o d e s i g n ,e -q u i p m e n t c o n f i g u r a t i o na n d t e s t s e c t i o n c o n s t r u c t i o n .T h e r e s e a r c h r e s u l t sw e r e a p p l i e d t o t h em a i n t e n a n c e p r o j e c t ,e n -s u r i n g t h e q u a l i t y o f t h e c o l d r e c l a i m e dw a t e r s t a b l eb a s e p r o je c t .K e y w o r d s :f o a m e da s p h a l t ; c o l d i n -p l a c e r e c y c l i ng ; c e m e n t s t a b i l i z e db a s e ; c o n s t r u c t i o n t e ch ni q u e 收稿日期:2023-11-10.作者简介:王晓飞(1982-),工程师.E -m a i l :z h a n gd f 0202@126.c o m 泡沫沥青就地冷再生技术是采用专用冷再生机组直接将基层铣刨料㊁新集料㊁泡沫沥青㊁水㊁水泥按试验室设计配合比现场铣刨混和,再经就地拌合㊁摊铺㊁碾压㊁养生等系列工艺形成新的半柔性再生基层结构㊂该技术100%利用了旧路材料,且再生结构强度高㊁承载力强㊁性能稳定可靠,同时降低了养护工程成本,是道路养护工程常用的施工方案之一㊂国道307线西乌旗至白音华段养护工程全长24.8k m ,设计旧路基层补强处理段12.6k m ,涉及旧路水稳基层需挖除量约30000m 3㊂如采用传统的挖除重铺水稳层工艺,工程量大㊁工期长,且影响交通行车安全㊂同时,旧水稳挖除产生的废弃料如不加以利用也是极大的浪费㊂有鉴于此,项目决定采用泡沫沥青就地冷再生技术对基层补强段进行补强处理㊂1 原材料性能1.1 基层铣刨料项目采用维特根WR 2500S 型铣刨机对旧路路面结构层进行全厚度铣刨,一次铣刨深度25c m ㊂经过试验段的试铣刨工作,确定铣刨机的各项工作参数,并对现场铣刨料进行取样试验,分析了基层水稳铣刨料的颗粒级配,铣刨料的粒径分布如表1所示㊂表1结果表明,经过铣刨机刀头破碎的基层料整体偏细,>19mm 以上粗集料含量约10%,含量偏少,<4.75mm 以下细集料部分约占铣刨料的50%以上,细料偏多,且混合料通过率不满足‘公路沥青路面再生技术规范“(J T G /T 5521 2019)[1]无机结合料再生混合料I 型级配要求,其19mm ㊁4.75mm ㊁2.36mm ㊁96建材世界 2024年 第45卷 第1期0.6mm ㊁0.075mm 筛孔已超出范围上限,需要补充部分粗集料来改善合成级配㊂表1 基层铣刨料粒径分布结果筛孔/mm 通过下列筛孔的质量百分率/%31.526.5199.54.752.360.60.075通过率10098.390.162.550.638.223.67.8级配范围(I 型)10090~10072~8947~6729~4917~358~220~71.2 沥青材料1.2.1 基质沥青制备泡沫沥青的基质沥青选用盘锦90号道路石油沥青,其主要性能为:针入度93(0.1mm )㊁延度(15ħ)>100c m ㊁软化点46.5ħ㊁旋转薄膜烘箱老化试验后质量变化-0.09%㊁残留针入度比78.4%㊁残留延度(10ħ)16.5c m ㊂1.2.2 泡沫沥青采用W L B -10型发泡试验机,在试验室进行160ħ㊁165ħ㊁170ħ下的发泡试验,用水量按照1.5%㊁2.0%㊁2.5%㊁3.0%控制,确定沥青的最佳发泡温度㊁用水量㊁膨胀率㊁半衰期等参数㊂‘工程施工废弃物再生利用技术规范“(G BT 50743 2012)发泡沥青技术指标要求膨胀率>10倍㊁半衰期>8s [2]㊂项目泡沫沥青发泡特性试验结果如表2所示㊂表2 沥青发泡试验数据发泡用水量/%不同温度下膨胀率/倍160165170不同温度下半衰期/s1601651701.58811151692.0101216121472.5161720101053.0182024683技术要求ȡ10ȡ8 根据表2沥青发泡试验结果,采用内插法分别计算出不同发泡温度下膨胀率>10倍㊁半衰期>8s 时的用水量结果和该发泡温度下的最佳用水量,再根据计算最佳用水量查找相对应的发泡沥青膨胀率和半衰期结果:1)发泡温度160ħ时,膨胀率10倍时用水量w 1=2.0%,半衰期8s 时用水量w 2=2.75%,最佳用水量w o pt =(w 1+w 2)/2=(2.0%+2.75%)/2=2.4%,计算得2.4%用水量对应膨胀量为15倍,半衰期为11s ㊂2)发泡温度165ħ时,膨胀率10倍时用水量w 1=1.75%,半衰期8s 时用水量w 2=3.0%,最佳用水量w o pt =(w 1+w 2)/2=(1.75%+3.0%)/2=2.4%,计算得2.4%发泡用水量时对应膨胀量约为16倍,半衰期为12s ㊂3)发泡温度170ħ时,膨胀率10倍时用水量w 1=1.4%,半衰期8s 时用水量w 2=1.75%,最佳用水量w o pt =(w 1+w 2)/2=(1.4%+1.75%)/2=1.6%,计算得1.6%用水量对应的膨胀量约为11倍,半衰期为8s ㊂根据沥青发泡试验计算结果,170ħ发泡时,最佳用水量1.6%,膨胀量11倍,半衰期8s ㊂165ħ发泡时,最佳用水量2.4%,膨胀量16倍,半衰期12s ㊂160ħ发泡时,最佳用水量2.4%,膨胀量15倍,半衰期11s ㊂表明在165ħ下的发泡膨胀率和半衰期效果最好,该项目所用90号沥青的发泡温度确定为165ħ,最佳发泡用水量为2.4%㊂1.3 水泥采用锡林浩特中联P S A 32.5级矿渣硅酸盐水泥,初凝时间260m i n ,终凝时间330m i n,其他指标符合G B 175 2007‘通用硅酸盐水泥“[3]相关技术要求㊂1.4 新集料根据项目实地碎石材料情况,掺用10~30mm 碎石,集料颗粒级配如表3所示㊂07建材世界 2024年 第45卷 第1期表3 新掺碎石筛分试验结果筛孔/mm 通过下列筛孔的质量百分率/%37.531.526.5199.54.7510~3010010080.243.44.50.32 配合比设计2.1 级配设计以I 型级配范围为合成目标,结合表1㊁表3筛分结果进行再生水稳基层的级配合成㊂经计算机拟合计算,新集料与铣刨料按照质量比15%ʒ85%掺配时,再生混合料曲线满足级配范围,合成通过率如表4所示㊂根据再生规范要求,选定外掺水泥用量为1.5%㊂表4 再生基层合成通过率结果筛孔/mm 通过下列筛孔的质量百分率/%31.526.5199.54.752.360.60.075质量比例/%新集料10~30mm10080.243.44.50.30.30.30.315铣刨料0~31.5mm10098.390.162.550.638.223.67.885合成通过率10095.683.153.843.132.520.16.7级配范围(I 型)10090~10072~8947~6729~4917~358~220~72.2 最佳含水率和最佳沥青用量水泥用量1.5%,泡沫沥青用量2.0%㊁2.5%㊁3.0%㊁3.5%,依照‘公路工程无机结合料稳定材料试验规程“(J T G E 51 2009)[4]分别进行重型击实试验,确定混合料最大干密度和最佳含水率㊂并以最佳含水率的80%作为再生混合料拌合用水量,分别拌制不同沥青用量下的再生混合料,依照J T G /T 5521 2019试验方法成型试件并养生,到期后测试试件15ħ及浸水24h 后15ħ劈裂强度,重击实试验及劈裂试验结果如表5㊁图1所示㊂表5 不同沥青用量下混合料重击实试验及劈裂试验结果试验项目泡沫沥青用量/%I 型级配(掺15%新料)2.02.53.03.5技术要求最大干密度/(g ㊃c m -3)2.1122.1362.1622.154-最佳含水量/%4.14.65.46.4-15ħ劈裂强度/M P a 0.510.580.640.58ȡ0.6浸水24h 劈裂强度/M P a0.400.500.560.50-干湿劈裂强度比/%78.486.087.586.0ȡ80 由表5重击实试验结果可知,再生混合料最大干密度随着沥青用量的增加先变大后减小,在沥青用量3.0%时干密度出现峰值为2.162,最佳含水率5.4%㊂图1劈裂强度试验结果可知:混合料干㊁湿劈裂强度峰值对应沥青用量均为3.0%,随着沥青用量增加,劈裂强度先增大后减小,在3.0%附近时达到最大值,说明适宜的泡沫沥青用量能增加再生混合料的强度,过少或过多的泡沫沥青会影响混合料的路用性能㊂试验确定该项目再生基层混合料最佳含水量5.4%,最大干密度2.162,最佳沥青用量3.0%㊂173施工工艺与质量控制要点3.1施工工艺流程泡沫沥青就地冷再生基层施工流程如图2所示㊂3.2施工质量控制要点1)施工准备阶段施工人员进场后,组织技术人员编制详细的施工组织方案,并进行技术培训和施工技术交底㊂人员做到定岗定责,各司其职㊂试验室做好前期配合比设计工作,确认现场施工材料用量和质量控制参数,如泡沫沥青最佳发泡温度㊁最佳用水量㊁再生混合料最大干密度㊁最佳用水量㊁最佳沥青用量㊁每平米新碎石摊铺量㊁水泥洒布量等,并把控好原材料质量关[5]㊂2)现场准备阶段确定基层补强段封闭段长度,一个封闭段按0.5~1.0k m控制㊂做好测量放样及作业面清理工作,在施工区域两端设置显著减速标识及专职安全员引导社会交通㊂3)铺面材料用量计算通过旧路基层钻芯取样,测得旧路基层平均芯样密度ρ=2.08t/m3,平均芯样厚度h=19.0c m,按照新碎石ʒ铣刨料=15%ʒ85%的比例,外加水泥1.5%,补强段每m2碎石和水泥铺布量分别为M碎石=2.08ˑ0.19ˑ1ˑ1000ˑ15/85=69.74k g/m2(1) M水泥=(2.08ˑ0.19ˑ1ˑ1000+69.74)ˑ1.5/98.5=7.08k g/m2(2)根据计算的补强段每m2碎石和水泥用量,采用专门的碎石布料车和水泥布料车分层将碎石和水泥逐层平铺在作业面上,先铺碎石层,再铺水泥层,使水泥均匀地分布在新碎石间隙中㊂4)设备就位WR2500S冷再生机最大工作深度50c m㊁最大工作宽度250c m㊂养护路段平均施工深度23c m㊁半幅施工宽度450c m㊂冷再生机纵向分两幅施工,铣刨深度一次到位,相邻两幅重叠20~30c m,拌和机行进速度3~6m/m i n控制,沥青冷再生机与沥青罐车㊁洒水车纵向串联在一起停在养护路段起点待命㊂5)铣刨施工施工时应确保每一封闭路段从加水铣刨到压实结束的时间,应保证在水泥初凝前完成㊂根据再生机组工作速度㊁半幅施工所分幅数以及误工损耗,将施工现场每150~200m划为一个施工段落㊂再生机对基层铣刨料㊁新碎石㊁水泥㊁泡沫沥青㊁水进行充分拌和㊂泡沫沥青由专用沥青发泡机现场发泡后通过管道连续输送到再生机喷洒系统,由喷洒系统喷在拌和罩内的再生混合料中㊂拌和水由水罐车通过软管输送给再生机拌合系统,供水量由电脑按施工用水量自动计量,现场技术员可根据实际拌合效果及时调整拌合用水㊂施工时现场试验员应全程跟踪,对再生混合料拌合效果㊁拌合深度以及泡沫沥青分散情况实时观测,并将混合料按抽检频率取样送后方检测室,对混合料含水量㊁水泥剂量㊁沥青含量等进行取样试验以指导后续施工㊂6)整平及初压拌和完成,辅助人员紧跟再生机后,对局部坑洞㊁离析等缺陷进行修补或挖除㊂先用单钢轮压路机静压27建材世界2024年第45卷第1期一遍,后由平地机紧跟进行一次初平,再静压一遍,再整平一遍,一般通过2~3遍整平即可以满足平整度要求㊂在整平过程中应遵循 宁刮勿补 的原则,严禁薄层贴补,确保整平碾压不起皮㊁不松散㊁不离析[6]㊂7)压实成型由于掺加了泡沫沥青,初压结束后,先用胶轮压路机碾压2~3遍㊂通过胶轮压路机的搓揉作用使柔性基层骨架结构达到二次就位,沥青胶浆充盈于混合料间隙中㊂胶轮压实完成后,洒水车雾状洒水润湿表面,再用单钢轮振动压路机先强振1遍㊁弱振2~3遍,以确保施工压实度,再用轮胎压路机搓揉1遍,保证在水泥初凝之前完成压实过程,碾压完成及时检测压实度㊂8)接缝处理再生机分幅铣刨产生的纵向接缝,在拌和时相邻下一幅时,两幅重叠30~40c m,防止幅与幅之间有拌和不均匀现象㊂对于段落与段落之间的横向搭接缝,若是连续作业,搭接长度50~100c m;若中间停顿超过4h或隔天施工,搭接长度应在100c m以上,同时要在搭接处掺水泥,并要求接缝平整㊁密实㊂9)养生及交通管制压实结束的基层经现场检测,各项指标合格,根据表面干湿状况确定是否补水,再覆膜养生㊂养生膜采用一布一膜型土工布,既保湿还能保温,有利于基层强度增长,缩短养生时间㊂养生期间禁止一切车辆上路行驶,待基层取芯强度满足要求㊁铺完沥青面层方可开放交通㊂4结语国道307线西乌旗至白音华段大中修养护工程历时50d,旧路补强再生基层12.6k m全部采用泡沫沥青就地冷再生技术㊂基层补强工期净用时20d,平均每天处理再生基层630m,补强段基层养生5d即能取出完整㊁密实的芯样,芯样无侧限抗压强度达到设计要求㊂项目铣刨旧料利用率达100%,节约工程材料直接费150余万元,充分说明了泡沫沥青冷再生基层技术的环保性和经济性等优点,同时也表明在沥青冷再生混合料的质量控制方面已经有一套比较成熟的控制方法,可以在锡盟地区大规模推广应用㊂参考文献[1]J T G/T5521 2019,公路沥青路面再生技术规范[S].[2] G BT50743 2012,工程施工废弃物再生利用技术规范[S].[3] G B175 2007,通用硅酸盐水泥[S].[4]J T G E51 2009,公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].[5]徐发生,程华斌.浅谈泡沫沥青冷再生基层的施工质量控制[J].公路交通科技,2010(1):29-32.[6]曹禹.浅谈泡沫沥青冷再生基层的施工质量控制[J].太原城市职业技术学院学报,2012(2):166-168.37。
第二章再生材料配合比设计2.1 原材料试验在泡沫沥青稳定再生层施工前,需用对原就路面进行取样。
可以利用WR2500S就地冷再生机在原旧路上铣刨有代表性的样品。
用再生机进行取样,不仅能够获得有关结构层次和路面材料有用的视觉理解,而且提供了提取样品进行试验室测试的机会。
通过这些样品,可对原路面结构层的材料质量进行评价,同时这些样品也可以用于配合比设计,测试结构将有助于确定路面材料最有效的再生处理方式。
2.1.1 选取的铣刨料样品应严格按照相关规范和规程进行下列试验:(1)级配分析;(2)塑性指数;(3)击实试验;(4)含水量;2.1.2 对级配不良的铣刨旧料,应通过掺加部分新料以改善其级配,对新加料应取所定料场中有代表性的样品严格按照相关规范和规程进行下列试验:(1)级配分析;(2)塑性指数;(3)相对密度;(4)碎石或砾石的压碎值;(5)含水量;2.1.3 应检验水泥的标号和终凝时间。
2.2 材料要求2.2.1 泡沫沥青就地稳定再生中的待稳定材料应满足如下要求:泡沫沥青稳定再生层单个颗粒的最大粒径不应超过31.5mm。
泡沫沥青稳定再生层的颗粒组成应在表2.1所列级配范围内。
待稳定材料的塑性指数不应超过10。
塑性指数大于10的待稳定材料,宜加入石灰,或加入水泥和石灰的混合活性填料。
表2.1 泡沫沥青稳定再生基层与底基层混合料的颗粒组成范围筛孔尺寸(mm)泡沫沥青稳定材料级配范围(%)粗粒式中粒式细粒式31.5 10026.5 90-100 10019 90-10013.2 60-859.5 60-854.75 25-65 35-65 45-752.36 30-55 30-55 30-550.3 10-30 10-30 10-300.075 6-20 6-20 6-202.2.2 在25℃稳定材料时,要求用来发泡的基质沥青的膨胀率和半率期最小接受值分别为10倍和8秒,不满足此要求的沥青应放弃使用。
2.2.3 使用的粗细集料质量要求应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)的规定。
- 93 -工 程 技 术0 引言沥青路面是将沥青混凝土进行铺摊、碾压成型的路面。
由于沥青混凝土具有高温稳定性、低温抗裂性、耐疲劳性以及水稳定性等特点,因此广泛应用在公路工程及市政工程中。
沥青混凝土作为沥青路面的主要材料,长期承受车辆的荷载的反复作用,以及在水、太阳辐射、氧气等各种自然因素作用下,沥青表面发生物理和化学作用,使沥青材料出现老化,凹陷、裂缝以及剥落等现象,从而影响到道路运行的安全性和稳定性,因此,需要对沥青路面进行修复。
泡沫沥青就地冷再生技术不仅可以将原来的材料进行再生利用,而且对原来的路面进行改造,修复路面缺陷,延长路面的使用时间。
因此在道路修复工程中广泛应用。
1 泡沫沥青冷再生技术1.1 泡沫沥青工作原理泡沫沥青又叫膨胀沥青,将水和沥青混合起来,让沥青进行膨胀,形成大量的沥青泡沫,提高沥青的黏结性。
沥青泡沫发泡过程如图1所示。
图1 沥青泡沫发泡过程冷水滴与高温沥青接触时,水珠和热沥青进行热量交换,将冷水滴加热到100 ℃以后,沥青传递的热量超过了蒸汽潜热,从而导致蒸汽体积膨胀,这些蒸汽在一定压力下进入沥青的连续相,从而使大量蒸汽泡沫沥青从喷嘴喷出,让沥青形成薄膜状,并依靠薄膜的表面张力将气泡包裹。
1.2 泡沫沥青就地冷再生技术泡沫沥青就地冷再生技术指用特有的设备将原有路面表面进行处理,并添加泡沫沥青、水泥等混合料,将新的混合料和原来的路面材料混合一起,然后用压路机压实。
泡沫沥青就地冷再生技术具有以下优点:第一,施工过程中不会破坏路基。
冷却再生技术是一次性作业,不会对路基造成损害。
第二,节约维修成本。
就地冷再生技术将原有的路面材料进行利用,减少了维修所需的物料,维修成本低,避免了旧沥青路面材料所造成的污染。
第三,冷再生技术采用专业的再生机械设备施工,这些设备采用计算机控制,可以实现对路面铣刨深度和速度控制,以及各种添加剂用量的控制,确保施工质量。
第四,施工简单,施工效率高。
采用机械设备作业,一次作业就可以实现对旧路面的维修,避免了道路维修对交通的干扰,极大地提高了维修的效率。
试论泡沫沥青就地冷再生基层施工工艺与质量控制文章结合工程建设的实际情况,主要探讨分析了泡沫沥青就地冷再生基层施工工艺与质量控制的相关问题,其中包括施工机械、冷再生施工工艺、质量控制要点等方面,并对成型后的路面进行检测和分析。
实践表明,该施工工艺顺应了路面施工的实际,对冷再生技术的推广和运用具有重要的作用,将来在施工过程中值得进一步推广和运用。
标签:泡沫沥青就地冷再生施工工艺质量控制一、引言随着公路工程建设的发展和进步,冷再生技术得到了较为广泛的运用。
在道路的大中修养护当中,旧路材料的再生利用问题越来越受到人们的重视,它不仅能够降低对环境的污染,还能够取得显著的经济社会效益。
当前,再生方式有多种多样,主要包括水泥、乳化沥青、泡沫沥青再生,不同的方式有不同的优点,适用不同的路面。
文章结合路面铺筑的实际情况,对现场冷再生技术进行探讨分析,分析泡沫沥青就地冷再生基层施工工艺,介绍了其相应的质量控制策略,希望能够为实际施工提供参考。
二、试验路原路概况自从试验路建成两年后,车流量不断增加,路面负荷过大,出现松散、坑槽、泛油等严重的病害。
经过对路面的调查和评估,该段路面状况为中,路段总的代表弯沉为73.10(0.01mm),路段的基层和面层强度均较弱。
由于就地冷再生技术具有显著的优势,能够减少施工成本,节约资源,保护环境,经过多方面考虑之后,决定采用泡沫沥青就地冷再生技术进行路面基层施工。
具体的施工方案如下:试验路的再生方式包括两种:泡沫沥青+水泥再生、乳化沥青+水泥再生。
K38+100~K38+900采用100%RAP材料再生,K38+900~K39+100采用60%RAP+30%碎石+10%石屑再生。
右(左)幅采用泡沫(乳化)瀝青+水泥再生,试验路全长1 000 m,再生深度为20 cm,即对原路面面层4 cm,基层16 cm 内的结构进行再生处理。
三、再生混合料配合比设计1、原材料。
回收料为路面维修中铣刨下来的旧料,新集料采用石屑和碎石,需要保证集料的清洁、干净、干燥、表面粗糙。
沥青层就地冷再生工艺简介1 沥青就地冷再生技术的基本原理就地冷再生技术是利用专用再生机械在现场将原有路面结构铣刨、破碎,根据需要添加新料,在常温下与稳定剂(水泥、泡沫沥青或乳化沥青等)拌和,压实成型后,成为路面一个结构层次的整套工艺。
沥青就地再生由专用再生机械实现,其核心是1个装有若干个硬质合金刀具的切削转子。
转子向上旋转铣刨原路面材料的同时,可以通过专门设计的沥青喷洒嘴和水喷洒嘴,将泡沫沥青(或乳化沥青)和水喷洒到拌和腔,如图1所示。
水泥可事先撒布在再生机前的路面上。
再生机将泡沫沥青(或乳化沥青)、水泥、旧路面材料和水一次性拌和。
微型计算机根据再生的宽度、工作深度、工作速度及材料的密度控制沥青喷洒量和拌和水量。
2 沥青层就地冷再生技术的特点泡沫沥青(或乳化沥青)就地冷再生技术适合路面的功能性和结构性维修,对于沥青面层或基层损坏的路面进行破碎和重新稳定,产生一个新的、具有一定强度的、柔性的、较厚的均匀路面结构层,能够提高路面结构承载能力、抗疲劳和抗水损害的能力,而且可以有效的抑制水稳基层材料干缩和温缩变形引起的反射裂缝问题,从而延长路面的使用寿命。
3 沥青层就地冷再生技术的适应性泡沫沥青就地冷再生技术主要用于旧沥青路面材料的再生利用,适用于各等级公路沥青路面的大修、改扩建工程,再生层可作为高速公路、一级公路和二级公路沥青路面的下面层及基层,三、四级公路沥青路面的上面层。
4 沥青层就地冷再生技术施工工艺流程4.1就地冷再生施工前应首先进行配合比设计, 具体包括:对原路面根据马歇尔稳定度和浸水马歇尔试验结果确定最佳沥青用量对混合料通过冻融劈裂试验进行性能检测,试验结果应满足下列要求: 1、对于以乳化沥青为黏结剂的混合料:空隙率要求9-14%;劈裂强度(15摄氏度)不小于0.5MPa(下面层)、干湿劈裂强度比不小于75;马歇尔稳定度(40摄氏度)不小于6.0 KN(下面层)、浸水马歇尔残留稳定度不小于75%;冻融劈裂强度比不小于70%2、对于以泡沫沥青为黏结剂的混合料:劈裂强度(15摄氏度)不小于0.5MPa(下面层)、干湿劈裂强度比不小于75;马歇尔稳定度(40摄氏度)不小于6.0 KN(下面层)、浸水马歇尔残留稳定度不小于75%;冻融劈裂强度比不小于70%4.2就地冷再生工艺流程就地冷再生工艺流程包括:封闭交通路面杂物清除施样放线再生机再生作业摊铺(摊铺机或平地机)压实养生开放交通4 沥青层就地冷再生路面检测项目沥青层就地冷再生路面检测项目包括:平整度最大间隙、纵断面高程、厚度、宽度、横坡度、外观、压实度。
公路沥青路面泡沫沥青就地冷再生基层施工工法公路沥青路面泡沫沥青就地冷再生基层施工工法一、前言公路沥青路面作为交通基础设施的重要组成部分,需要经常进行维修和更新。
传统的施工方法通常会带来高成本、能源消耗大、污染环境等问题,而公路沥青路面泡沫沥青就地冷再生基层施工工法作为一种新兴的施工技术,具有绿色、环保、节能、经济的特点,逐渐得到了广泛应用。
二、工法特点公路沥青路面泡沫沥青就地冷再生基层施工工法的特点主要有:1. 绿色环保:采用再生沥青作为原料,减少对自然资源的消耗。
泡沫沥青的施工过程中不会产生有害气体,对环境无污染。
2. 节能降耗:通过泡沫沥青技术,减少沥青用量,节约能源。
同时,采用冷再生工艺,不需要加热设备,降低施工成本。
3. 施工周期短:泡沫沥青施工工法采用高效快捷的施工方法,能够在较短时间内完成基层施工,并且具备良好的早期强度。
4. 适应性广:适用于各种基层条件和不同种类的沥青路面,如城市道路、乡村道路、高速公路等。
三、适应范围公路沥青路面泡沫沥青就地冷再生基层施工工法适用于以下场合:1. 路面病害较多的区域,如龟裂、坑洞等。
2. 道路交通较为密集的区域,需要尽快恢复通行能力。
3. 对于老旧路面进行改造提升的工程项目。
工法的工艺原理是通过泡沫沥青发泡设备对再生沥青进行加热,将其与再生沥青混合,形成泡沫沥青混合料,然后在道路表面进行铺设和压实。
泡沫沥青的特殊性能使得路面具备更好的稳定性和抗剥离能力。
五、施工工艺公路沥青路面泡沫沥青就地冷再生基层施工工法的施工工艺可以分为以下几个阶段:1. 基层准备:清除路面上的杂物和病害,并进行必要的预处理,如填充坑洞、刨平不平整的路面等。
2. 材料调配:根据设计要求,将再生沥青和泡沫沥青按一定比例进行混合调配。
3. 施工现场准备:确定施工车辆和设备的摆放位置,准备好必要的工具和材料。
4. 施工过程:将混合料铺设到基层,采用铺设机器将其均匀铺平,然后进行压实处理,使其达到合适的密实度。
冷再生沥青混合料配合比设计说明书冷再生沥青混合料配合比设计说明一、设计依据1.《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)2.《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)3.《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)4. 《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)5. 《公路土工试验规程》(JTG 3430-2020)6. 本项目设计文件二、原材料试验2.1回收沥青路面材料(铣刨料)筛分试验用于室内试验的铣刨料应具有代表性,能客观地反映原路面面层的状况,铣刨料没有结块和杂物。
因此现场取回的铣刨料宜先烘干后再筛分,避免由于水分黏结作用存在结块现象。
本次试验的铣刨料在60℃通风烘箱中加热24h后再进行筛分试验。
试验结果如表1所示。
后续所有试验中所采用的铣刨料,均在60℃通风烘箱中加热24h烘干水分后再用于相关试验。
表1 铣刨料筛分试验结果2.2 道路石油沥青泡沫沥青就地冷再生用道路石油沥青具有以下特点:(1)对铣刨料和新料(若添加)充分的黏附能力;(2)形成的再生混合料具有较快的早期强度形成和较好的抗水损能力。
泡沫沥青就地冷再生混合料所采用的70#沥青,其技术要求参考《公路沥青路面施工技术规范》、《公路沥青路面再生技术规范》。
2.3 水泥为了提高混合料的性能,根据以往工程经验,确定添加水泥用量为1.5%,能增加再生混合料获得强度的速率(获得较快的早期强度)和提高水稳定性。
冷再生混合料中采用的水泥为P S 32.5的水泥。
2.4 粗集料新添加的粗集料(10-25mm)技术指标见表4和表5。
表5 粗集料筛分结果筛孔尺寸(mm)26.519.09.5 4.75 2.360.30.075通过率100.096.955.0 4.20.90.40.1三、室内试验方案3.1 再生级配设计根据泡沫沥青冷再生混合料应用的道路交通荷载情况和使用的层位,选用如表6所示的级配范围,并依据此级配范围,结合铣刨料的级配,调整不同的添加比例进行试配,确定材料组成如下:方案:91.5%铣刨料+5%粗集料+1.5%水泥;表6 冷再生混合料工程设计级配矿料名称通过下列筛孔(mm)的百分率(%)比例(%)26.5 19 9.5 4.75 2.36 0.3 0.075原材料铣刨料91.5 100 88.1 69.5 47.1 27.9 10.6 4.4 粗集料7 100 96.9 55.0 4.2 0.9 0.4 0.1 水泥 1.5 100 100 100 100 100 100 96.8合成级配- 100 88.8 61.4 43.0 29.6 13.2 5.5 级配下限- 100 85 55 35 25 8 4 级配上限- 100 100 80 60 45 22 12图1 级配曲线3.2 最佳含水率确定首先将铣刨料自然风干,粗集料烘箱烘干再进行最佳含水率试验。
探讨泡沫沥青就地冷再生施工技术泡沫沥青就地冷再生施工技术的应用范围比较广,其应用效果比较明显,但是其中存在部分关键的施工技术容易被忽视,进而出现质量缺陷的情况,在施工阶段必须对其引起重视,发挥关键技术的最大化作用。
一、泡沫沥青就地冷再生施工技术的优势泡沫沥青就地冷再生施工技术属于新型节约型技术形式,指的是利用现有的就地冷再生设备,对沥青路面和面层进行确定的材料,包括路基土材料、水泥及泡沫沥青等。
等到材料稳定之后,会逐渐形成新的基层材料,经过摊铺和碾压后,形成和路面相似的一种技术。
该技术形式和原有的施工技术存在明显的差异,具体优势如下:1.施工程序简单原有的施工技术应用程序比较多且复杂,由于影响因素比较多,在后续扩展过程中必须以现有的施工准则为基础,根据技术形式和当前施工要求,及时对各项技术形式和类别进行分析,使其满足后续施工的具体化要求。
泡沫沥青就地冷再生施工技术的施工工序比较简单,不需要对面层进行再次处理,简化了施工程序,应用范围比较广[1]。
2.应用效率高现代机械器具具有很高的生产率,经过破碎、添加和摊铺后,应用范围比较广。
和其他修复工程相比,该施工技术具有良好的延展性,应用效率比较高[2]。
3.应用范围比较广随着施工建筑种类的不断增加,建筑类型趋于多样性。
泡沫沥青就地冷再生施工技术的应用范围比较广,适用于所有需要提高等级的旧路改建工程、高等级公路及部分城市道路的维修改造。
泡沫沥青就地冷再生施工技术产生于比较厚的路面内,不会存在传统施工造成的界面薄弱或者结构不完整的现象,保证了施工结构的完整性。
4.施工安全性比较高泡沫沥青就地冷再生施工技术对技术形式和应用准则有一定的要求,在实践过程中必须考虑到施工形式的具体要求,及时对各项施工准则和控制要点进行分析,避免增加安全隐患。
泡沫沥青就地冷再生施工技术是对原有路面基层的再生结构,能使得原有的半刚性结构发生变化,使其衍生成为柔性基层,进而为路面改造提供新的途径。
泡沫沥青稳定就地冷再生工艺流程就地冷再生的工艺流程宜按图5-1的顺序。
泡沫沥青稳定就地冷再生工艺流程图1、封闭交通⑴在准备原路面的前一周,应在再生路段各路口设置标示牌,提醒司机及行人封闭交通的时间。
⑵开始准备原路面时,完全封闭交通,禁止一切车辆通行。
⑶整个施工及养护过程中,对再生施工路段要完全封闭交通。
⑷未进行再生施工路段应设置警示牌,提醒司机及行人。
2、准备工作面⑴清除原道路表面(包括不需要再生的相临行车道和路肩)的石块、垃圾、杂草等杂物。
⑵清除积水。
⑶清除再生路段上存在的井盖等类似结构物,对井盖所处位置做好精确的标记。
取下井盖,挖掘井盖周围的砖或混凝土等结构物至再生层底100mm。
在井洞上盖一厚钢板,并用再生料或碎石回填。
⑷处理原路基层病害。
对于路基沉陷、深度超过再生深度的裂缝采取注浆法进行修复。
⑸对原道路进行预整形:①原道路的横坡(包括超高或路拱)、纵坡线进行调整,使原来局部隆起或凹陷之类的不平整变的平滑,达到设计要求;②深坑或车辙也可归为凹凸不平;③超过再生层厚度的大的沉降或坡度变化,必须在再生前单独处理。
⑹在再生路段两侧路肩上每隔一定距离(可为10~30m)交错开挖泄水沟(或做盲沟)。
3、准备新加料⑴外加新料的厚度必须小于再生厚度。
⑵计算材料用量:①根据原道路再生深度内的平均密度,计算每平米新料的添加量;②根据每车料的质量或体积,计算每车料的堆放距离;③采用人工摆放和摊铺水泥时,应根据水泥用量,计算每平方米泡沫沥青稳定层需要的水泥用量,并确定水泥摆放的纵横间距。
⑶新加料装车时,应控制每车料的数量基本相等。
⑷在同一料场供料的路段内,由远到近将料按上述计算距离卸置于原路面的中间。
卸料距离应严格掌握,避免有的路段料不够或过多。
⑸将新加料均匀地摊铺在旧路面上,按每1000m2为一摊铺段,检查新加料质量是否均匀。
4、冷再生机组就位检查冷再生机、热沥青罐车、水车、单钢轮振动压路机、平地机、胶轮压路机等设备是否就位并连接妥当。
泡沫沥青就地冷再生1 一般规定1.0.1 施工前应组织交通量调查,有针对性地制定交通组织方案。
如果交通量太大,应考虑在施工过程中采取车辆分流措施;无法分流的车辆,应有针对性地进行施工组织设计。
1.0.2 泡沫沥青就地冷再生压实厚度一般为10cm~14cm。
1.0.3 泡沫沥青就地冷再生施工期的日最低气温应在10℃以上,不得在雨天施工。
1.0.4 路面宽度大于8m时,宜采用两台再生机同时施工。
2 材料2.1 道路石油沥青2.1.1 基质沥青宜采用A级70号石油沥青。
2.1.2 石油沥青在贮运、使用及存放过程中应有良好的防水措施,避免雨水或加热管道蒸气进入沥青中,满足表2.1.2。
2.1.3 回收沥青路面材料取样与试验分析,按照本指南附录A进行混合料设计。
表2.1.2 道路石油沥青技术要求2.2 泡沫沥青2.2.1 冷再生使用的泡沫沥青,应满足表2.2的要求。
表2.2 泡沫沥青技术要求2.2.2 冷再生使用的基质沥青最佳发泡条件为:发泡温度宜为170℃±2℃,发泡加水量宜为2.5%,喷射气压宜为0.5MPa,喷射水压宜为0.5~0.7MPa。
2.3 集料2.3.1 再生混合料中使用的新的粗细集料应采用石灰岩或玄武岩加工制成,应与原有路面石质保持一致。
加工制成的粗细集料应该洁净、干燥、无风化、无杂质,其质量应符合表2.3.1-1和表2.3.1-2的技术要求。
当单一规格粗细集料的质量不能满足要求,但集料混合料性能满足要求的,工程上允许使用。
表2.3.1-1 再生混合料用粗集料质量技术要求表2.3.1-2 再生混合料用细集料质量要求2.4 活性填料水泥作为活性填料时,可采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。
水泥的初凝时间应在3h以上终凝时间宜在6h以上,不应使用快硬水泥、早强水泥。
水泥应疏松、干燥,无聚团、结块、受潮变质。
水泥的强度等级可为32.5或42.5。
2.5 水冷再生用水均应为可饮用水。
3 配合比设计3.0.1 泡沫沥青冷再生混合料设计级配范围,宜满足表3.0.1的要求。
表3.0.1 泡沫沥青冷再生混合料工程设计级配范围3.0.2泡沫沥青冷再生混合料的技术要求应符合表3.0.2的规定。
表3.0.2 泡沫沥青冷再生混合料设计技术要求注:任选劈裂试验和马歇尔稳定度试验之一作为设计要求,推荐使用劈裂试验。
3.0.3 泡沫沥青冷再生混合料中,泡沫沥青添加量折合成纯沥青后占混合料其余部分干质量的百分比一般为1.5%~3.5%(2.5%),水泥等活性填料剂量一般不超过1.5%,拌合用水量一般为3%。
3.0.4 使用泡沫沥青作为再生结合料的就地冷再生,按照本规范附录B进行混合料设计。
4 施工准备4.0.1 在准备原路面的前一周,应在再生路段各路口设置标示牌,提醒司机及行人封闭交通的时间。
4.0.2 泡沫沥青就地冷再生施工应提前处理小面积翻浆、沉陷。
4.0.3 再生施工单元路段不宜过长,应根据整个再生路段的长度、机械设备的数量、交通管制的要求和冷再生材料本身的技术要求等合理确定。
4.0.4 泡沫沥青就地冷再生施工需要投入合理的机械设备组合。
每组机械设备包括:1台水车(≥20t)、1台沥青保温罐车(≥35t)、1台冷再生机(≥200C-2),2台振动压路机(≥22t)、1台平地机(≥D180)、1台胶轮压路机(≥35t)。
泡沫沥青就地冷再生机4.0.5 泡沫沥青就地冷再生需投入必要的试验仪器或设备,并应满足试验检测项目和频率的要求。
4.0.6 铺筑试验路,长度不宜小于200m。
从施工工艺、工程质量、施工管理、施工安全等方面进行检查,确定工艺参数。
5 施工5.1 准备外加材料5.1.1 计算新集料用量。
根据原道路再生深度内的平均密度,计算每平米新集料的添加量;根据每车料的质量或体积,计算每车料的堆放距离。
装车时,应控制每车料的数量基本相等。
5.1.2 将新集料均匀地摊铺在旧路面上,按每1000m2为一均匀段,检查新集料质量是否均匀,确保再生层的级配要求。
5.1.3 人工摆放和摊铺水泥,应根据水泥剂量,计算单位面积需要的水泥用量,并确定水泥摆放的纵横间距。
其铺设前应在路面上打方格子,严格控制单位面积范围内的水泥用量。
水泥摊铺完后,表面应没有空白位置,也没有水泥过分集中的地点。
5.2 再生5.2.1 在外加材料撒布完毕后,沥青罐车、水车和再生机从前到后连成一队从工作面靠近中央分隔带处开始施工。
(如图)依次为水车、沥青罐车、再生机5.2.2 再生机施工时要注意观察再生料的湿度状况、天气温度的影响以便及时修正再生机的喷水量。
再生机后应有专人跟随,随时检查再生深度和含水量,并配合再生机操作员进行调整。
再生机洗车用水应排至路面以外,不得对旧路面含水量造成影响。
5.2.3 再生施工应沿着车道从路的一端做到另一端而不允许中间留有未拌和的材料。
尽量避免施工中产生过多的横向接缝横向接缝要采用搭接。
由于再生机再生宽度约为2.2m,横向搭接宽度宜为100mm~200mm,纵向搭接长度宜为2m~3m,且要注意关闭重叠部分的喷嘴。
5.2.4 再生机行进速度应根据路面损坏状况和再生深度进行调整,一般为4~6m/min,使得铣刨后料的级配波动范围不大。
网裂严重地段应采用较慢速度。
5.2.5 再生时将未碾压的再生料挖开,量测再生铣刨的深度及层次,根据结果对再生机再生深度进行调整。
定期核查再生深度是否正确,如再生深度超过设计深度±1cm,应查明原因后再继续施工。
5.2.6 每次再生的长度以保证后续作业能正常进行为宜,应认真组织施工,使再生的长度尽可能长些,以减少横向接缝。
一个工作面长度一般为200m~300m。
5.2.7 在施工过程中,对混合料的级配、再生深度、水的喷入量有任何疑问时,应停止施工,等问题解决后再继续施工。
5.2.8 摊铺处的混合料不能出现明显离析、波浪、裂缝、拖痕。
5.3 整平与碾压5.3.1 当再生机完成整幅施工后,随后紧跟压路机进行一遍静压。
静压结束后平地机进行整平工作,消除再生机轮迹印,切削深度应由深至浅。
泡沫沥青就地冷再生基层碾压5.3.2 在直线和不设超高的平曲线段平地机应由路肩向路中心刮平;在设超高的平曲线段平地机应由内侧向外侧刮平;必要时,再返回刮一遍,刮平后多余的混合料应予以废弃。
5.3.3 在整形过程中,严禁任何车辆通行,并保持无明显的粗细集料离析现象。
整平后,应立即采用振动压路机以低幅振动模式进行压实。
5.3.4 初压时混合料的含水率应比最佳含水率大0.5%~1%,初压遍数不低于3遍,碾压速度宜采用1.5~1.7km/h,碾压过程中,再生层表面应始终保持湿润,如水分蒸发过快,应及时洒水。
5.3.5 可在初压结束后用平地机再终平一次,使其纵向顺适,路拱和超高符合设计要求。
5.3.6 终压遍数不低于3遍(再生厚度12cm),碾压速度宜采用2.0~2.5km/h。
5.3.7 混合料压实采用“双控法”,即压实遍数和现场压实度需同时满足要求,碾压遍数不低于6遍(再生厚度12cm),压实度≥97%(二级及二级以下公路)。
5.3.8 碾压过程中出现弹簧、松散、起皮等现象时,应及时翻开重新拌和,使其达到质量要求。
5.3.9 禁止压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车,应保证再生层表面不受破坏。
5.4 接缝处理5.4.1 纵向接缝的处理:道路宽度不超过7米,纵向重叠较多时应全幅施工,以减少重叠量,提高施工效率;重叠宽度一般为200mm;相邻两次作业间隔12h 以上时,重叠量应增加;在纵向接缝上,根据已建再生层的完成时间,改变水的喷入量;纵向接缝的位置应尽量避开慢行、重型车辆的轮迹位置。
5.4.2 横向接缝的处理:施工中应尽量减少停机现象;应严格检查机械,特别水管排气,气体必须在液体到达喷洒杆前排除;注意检查水的喷入量,避免在横向的过量或不足;在停机处,再生机再次施工时,必须将整个再生机后退至再生过的材料2m~3m的距离;再生机开始工作时,操作员应开足马力,快速达到正常的施工速度;再生机必须以大于4m/min的行进速度进行施工。
5.4.3 与桥梁等构造物衔接处,再生机和平地机不能到达的部位,需用小型机械配合人工进行处理和压实,保证与构造物顺适衔接和压实度。
5.4.4 再生段与非再生段的“硬接茬”处,应与路线的垂直面形式衔接,以保证衔接处的整体性和压实度。
5.5 养生5.5.1 整个施工及养护过程中,完全封闭交通,禁止一切车辆通行。
5.5.2 每一段压实完成并经压实度检查合格后,应立即开始养生,一般应养生2~5天,养生期间宜保持表面湿润。
养生期满后应及时撒铺热沥青或乳化沥青粘层。
5.5.3 在养生期间的泡沫沥青稳定再生层终压完成后,可开放交通,车辆的车速不应超过30km/h。
5.5.4 泡沫沥青冷再生沥青混合料基层铺筑完成后,使混合料中的水分进一步蒸发。
在养生过程中应及时检测路面中的含水量,当再生基层含水量小于2%或者养生期间再生层可以取出完整的芯样时,方可铺筑上面的结构层。
全覆盖保湿养生6 施工质量检验6.0.1 使用泡沫沥青时,施工过程的质量控制项目、频度和质量标准应满足表6.0.1的要求。
表6.0.1 施工过程的质量控制检查项目、频度和要求检查项目质量要求检验频率检验方法泡沫沥青再生压实度(%)≥98(高速公路、一级公路)≥97(二级及二级以下公路)每车道每公里检查一次基于重型击实标准密度T 0924或T092115℃劈裂强度(MPa)符合设计要求每工作日一次T 0716 干湿劈裂强度比(%)符合设计要求T 0716。