沥青冷再生基础知识及质量控要点

沥青冷再生基础知识及质量控制要点让世界更畅通目录二、冷再生技术现状一、冷再生历史背景三、术语、代号四、原材料检测及质量要求五、冷再生配合比设计六、冷再生的施工工艺七、冷再生质量控制要求一、冷再生的历史背景高速公路作为一种现代化的公路运输通道在当今社会经济中正在发挥着越来越重要的作用。实践证明高速公路作为基础设施对沿线的物流、资源开发、招商引资、产业结构的调整、横向经济联合起到积极的促进作用。截至2011年底我国高速公路总里程达8.5万公里。2012年新增高速约1.1万公里,高速公路通车里程9.6万公里,世界排名第二。近几年，伴随着我国经济建设的发展，交通量的迅速增长，载重车辆轴重的加大，原有的高等级公路路面大多数已经到达设计使用周期，新建高速公路一部分沥青路面由于设计、施工、材料性能等多方面的原因，也产生了早期的损坏，如炎热季节在重车作用下造成的车辙、推拥的永久性变形，冬季低温开裂和半刚性基层开裂的反射性裂缝，在雨季及春融季节造成的坑槽、松散等水损害破坏，路表抗滑性能的迅速下降，以及局部龟裂等等都显现出来，严重影响了路面的正常使用功能和服务水平，必须采用翻修、重建或改扩建来提高路面的使用功能和服务水平。一、冷再生的历史背景据统计，翻修或者大修每年产生的沥青混合料废旧料约有1000万吨，堆放如此多的废料不仅要占用大量的土地，而且对环境也能产生恶劣的影响。如何对这一部分废旧的沥青混合料进行再利用已经成了一个很重要的研究课题，如能解决这一问题，将产生巨大的经济效益和社会效益。沥青再生技术的最早研究开始于1915年的美国，其他发达国家对在生技术的研究也同期开展。由于1973年的石油危机的爆发，美国于次年对该项技术开始研究，并在全国范围内迅速推广使用。据美国联邦公路管理局的统计，1980年美国25个州共使用了200万吨沥青再生料，到1985年再生沥青混合料的应用就猛增到近2亿吨，占当年全部路用沥青混合料的一半。沥青路面废旧料的利用率达到了80%，并在随后几年里出版了相关的沥青废旧料利用的的规范和指南。在其他欧洲国家，废旧料的再生利用也都得到不同程度的发展，废旧料的利用率均在80%以上，其中法国、瑞典、芬兰等国家普遍采用厂拌冷再生的利用方式。二、冷再生的技术现状美国：NCAT(国家沥青技术中心）1997年《国家和地方政府路面再生指南》日本：日本道路协会《厂拌再生沥青铺装技术指南》前苏联：《再生路用沥青混凝土》中国：80年代开始研究1991年建设部CJJ43-91《热拌再生沥青混合料路面施工及验收规程》2008年交通部JTGF41-2008《公路沥青路面再生技术规范》地方省份广东省《广东省高等级公路沥青路面厂拌热再生技术指南》试行版2010年江西省《沥青路面乳化沥青厂拌冷再生技术规范》DB36T573-2010二、冷再生的技术现状沥青路面再生技术不是单一的技术，而是一类技术的总称各国的分类不完全相同，我国沥青路面再生应用技术和美国的比较接近。我国一般分为以下几类：冷再生CR(coldrecycling）：厂拌冷再生CCPR设备较简单，绿色洁净，污染较少，材料利用比列较高，可用于修复路面和基层病害，也可以改善路面的几何线形，修复任何类型的裂缝，就地冷再生CIR铣刨,复原和替代HMA层的表面层(不加热)，能改正表面破坏，改善纵断面路拱和横坡热再生HR(hotrecycling）厂拌热再生再生技术成熟，技术难度小，适用范围广，质量控制简单，再生材料利用比列低、能源消耗大，能产生温室气体排放就地热再生HIR京津塘高速、京石高速、成渝高速、京福高速山东段、沪宁高速公路上海段，等等。累计施工面积超过700万m2再生深度小，一般为2-6cm,无法除去已经不能再生的混合料，混合料的级配范围调节有限二、冷再生的技术现状时间省份项目名称工程量(KM)面积(m2)层位2005江苏宁沪高速改扩建24480000下基层2006江西昌九高速25550000上基层2007江西昌九高速721584000上基层2007河北京沪高速沧州段23120000上基层2007江苏干线公路11121000下面层2008陕西铜黄高速18180000下面层2008江西九景高速15330000上基层2009江苏干线公路15150000下面层2009江西九景高速1052310000上基层2009陕西铜黄高速50500000下面层2010河南漯河高速220000下面层2010江西昌九高速连接线16144000下面层二、冷再生的技术现状乳化沥青、水泥等作为新的胶结材料铣刨料充分、循环利用工程特点厂拌冷再生技术特点旧路面材料种类多、数量多旧料利用100%高温采用一定的措施提高冷再生层的抗车辙能力多雨采用一定的措施提高再生混合料的抗水损害能力需要产量大、效率高连续式厂拌施工进度快采用一定的措施，冷再生混合料强度发展较快技术难度适中设备改造难度低，技术成熟，质量控制简单二、冷再生的技术现状工程意义节省原材料节约能源，减少空气污染，保护自然环境提高路面的整体结构性能有效的处治沥青面层内的病害提高路面的行驶质量工作效率高，工程费用较低技术难度较低，设备改造简单三、术语、代号1.RAP——回收沥青路面材料reclaimedasphaltpavement采用铣刨、开挖等方式从沥青路面上获得的旧路面材料2.沥青路面再生asphaltpavementrecycling采用专用机械设备对旧沥青路面或者回收沥青路面材料（RAP）进行处理，并掺加一定比例的新集料、新沥青、再生剂（必要时）等形成路面结构层的技术。按照再生混合料拌制和施工温度的不同，可以分为热再生和冷再生；按照施工场合和工艺，可以分为厂拌再生和就地再生。3.厂拌冷再生centralplantcoldrecycling将回收沥青路面材料（RAP）运至拌合厂（场、站），经破碎、筛分，以一定的比例与新集料、沥青类再生结合料、活性填料（水泥、石灰等）、水进行常温拌和，常温铺筑形成路面结构层的沥青路面再生技术。4.沥青再生剂rejuvenatingagent掺加到再生混合料中，用于恢复已老化沥青性能的添加剂三、术语、代号5.最佳含水率optumumwatercontent(OWC)冷再生混合料中水（包括乳化沥青或泡沫沥青中的水、外加水、矿料和回收沥青路面材料中的水）占干固体（矿料、回收沥青路面材料、水泥、石灰等）的质量百分比。6.乳化沥青emulsifiedasphalt石油沥青与水在乳化剂、稳定剂等的作用下，经乳化加工制得的均匀沥青产品。四、原材料检测及质量要求一般规定用于乳化沥青冷再生混合料的原材料有：RAP、乳化沥青、水泥、矿粉、集料和水等。各种材料到场后必须进行质量检验，经评定合格后方可使用。回收沥青路面材料（RAP）用于厂拌冷再生的RAP必须经过破碎、筛分后方可使用。一般将RAP筛分成0-10mm和10-30mm两档（由于铣刨机性能优越，铣刨原沥青面层得到的RAP约97%可以直接筛分使用，只有约3%的RAP需要再次破碎，而且破碎生产效率很高、成本很低）。回收的RAP需要对其含水率（不大于3%）、级配、沥青含量和砂当量（不小于60）进行检测。四、原材料检测及质量要求乳化沥青通常情况下，厂拌冷再生宜采用慢裂型阳离子乳化沥青，具体指标见右表。四、原材料检测及质量要求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、早强水泥。水泥应疏松、干燥、无聚团、结块、受潮变质。水泥强度等级可为32.5或42.5.集料和填料应通过掺加新集料和填料改善冷再生混合料的级配，集料和填料应满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40）的质量技术要求。水应纯洁、不含有机物等其他杂志。确定最佳乳化沥青用量四、原材料检测及质量要求《公路沥青路面再生技术规范》，推荐采用粗粒式级配。筛孔（mm）质量通过率（％）粗中细31.510026.580~10010019—90~10010013.260~80—90~1009.5—60~8060~804.7525~6035~6545~752.3615~4520~5025~550.33~203~216~250.0751~72~82~9五、冷再生的配合比设计配合比设计的基本流程随机取样，低温烘干确定含水量分析得出铣刨料级配及沥青含量确定最佳用水量乳化沥青最佳用量的确定乳化沥青冷再生混合料性能验证试验五、冷再生的配合比设计试验准备工作铣刨料含水量测试铣刨料抽提、级配混合料级配优选室内拌合控制压实成型毛体积密度、最大理论密度试验五、冷再生的配合比设计确定最佳含水量拟定乳化沥青掺量为3.0%以含水量间距为0.5%-1.0%进行土工重型击实试验干密度与实际含水量的关系曲线，确定最佳含水量OWC五、冷再生的配合比设计确定最佳乳化沥青用量以上述步骤得到的最佳含水量为基础乳化沥青含量取4-5个（2.0%-4%），水泥用量取3-4个（1%-2%）进行浸水马歇尔试验和劈裂强度试验得到劈裂强度与乳化沥青含量的关系曲线，确定最佳乳化沥青含量六、冷再生的施工工艺刨料施工工艺一般规定RAP堆放和存储要求施工工艺现场施工检测与质量控制要求施工质量检查与验收六、冷再生的施工工艺一般规定气候条件：最低气温应不小于10°C交通管制：施工标志、减速标志、严禁超车标志等材料堆放：硬地面应有良好的排水措施和防水设施施工队伍：专业、技术过硬的队伍施工步骤：施工准备－拌和－运输-摊铺－碾压－养生－开放交通六、冷再生的施工工艺RAP堆放、储存1、不同回收的RAP料应分开堆放、不得混杂，保证材料均匀一致。不同料源、品种、规格的新集料不得混杂堆放。2、RAP料的堆放高度以材料不结块成团为宜。村料场要布置排水系统、露天存放必须覆盖帆布防雨防晒。六、冷再生的施工工艺拌和1、矿粉、水泥、水和乳化沥青的添加设备必须经常检查，保持畅通。料仓应装配机械振捣设备，必要时加以人工振捣，确保各种材料均匀出料。2、当拌和设备中途发生故障时，应立即通知运输车司机将已装入车内的冷再生混合料送到工地，不宜等装满再走。3、停止拌和冷再生混合料后，在拌和机停机前应用水冲洗干净拌缸和乳化沥青输送管道。六、冷再生的施工工艺装车、运输1、宜采用载重量不小于20吨的大吨位自卸车运输。运输车的数量应根据拌和机的生产能力、运输距离、道路状况、车辆吨位综合确定运料车的运力应稍有富余，施工过程中摊铺机的前方应有运料车等候，多余3辆后开始摊铺。2、从拌和机向车厢内卸料时，应从车厢前、后、中部分三次装料，每次汽车应至少移动二次位置，平衡装料，以减少冷再生混合料离析现象。装满混合料的车辆不得随意中途停留，汽车在卸料前方可撤除覆盖物，在等待其他车辆卸料的过程中，不能撤除覆盖物。卸料时，汽车在后轴轮胎与摊铺机前10-30cm处停车，严防撞击摊铺机，此时汽车应挂空挡等候摊铺机推动前行。3、离析、结成团块、卸料时滞留于车上的冷再生混合料，以及低于规定铺筑温度或被雨水淋湿的冷再生混合料都应废弃。运至铺筑现场的冷再生混合料，应在当天或当班完成压实。六、冷再生的施工工艺摊铺1、摊铺前对下承层的处理：用硬扫帚或鼓风机清扫下层表面，有泥土等不洁物污染时，应一边清扫一边用高压水冲洗干净，并待下层表面的水分基本蒸发后铺筑。若下层表面不平整，应铣刨或用水稳料或冷再生料铺筑整平层，恢复横断面。2、现场摊铺：冷再生混合料可采用热拌沥青混合料摊铺方法进行摊铺。一台摊铺机的摊铺宽度不宜超过7.5m，通常采用两台性能接近的摊铺机组成梯队联合摊铺，两幅之间应有30cm-60cm左右宽度的搭接，保证搭接缝为湿接缝，并躲开车道轮迹。六、冷再生的施工工艺摊铺2、现场摊铺：摊铺速度应调整到与供料速度平衡，必须缓慢、均匀、连续不断地摊铺。摊铺过程中不应随意变换速度或中途停顿。如果拌和机生产率降低，则可采取放慢摊铺机的摊铺速度的办法相对应。摊铺速度宜控制在3-4m/min，容许放慢到1-2m/min。冷再生混合料摊铺前，不必将熨平板加热，只需涂少量防粘剂（柴油：水=1:3）即可。熨平板加宽铰接处的缝隙应仔细调节