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乳化沥青厂拌冷再生工艺及应用

   日期:2017-09-07    
1、现有沥青路面寿命短的主要原因及解决办法
  目前我国高等级沥青混合料路面寿命短(实际一般5年左右,远达不到国家标准15~20年的要求),是一个不争的事实,究其根源,我国高等级沥青混合料路面大多采用两层共38~40cm的半刚性基层,沥青混合料面层一般为15~18cm,所谓“强基薄面”。这种路面结构在沥青面层易产生反射裂缝,对于半刚性基层本身易产生干缩裂缝的致命结构性病害,是造成高等级公路寿命短的主要原因。要解决这个问题,治本之法是将现有的半刚性基层转换成柔性基层,即在处置半刚性基层病害时加铺一层柔性补强基层,它对于沥青混合料面层可以大大缓解、防止反射裂缝的产生,对于半刚性基层干缩裂缝等病害也有很好的防治作用。加铺柔性补强基层有两种方法:(1)用新的沥青混合料;(2)用旧的沥青混合料进行乳化沥青厂拌冷再生。新料造价高,旧料形成的乳化沥青混合料既节约资源成本又低,符合当前节约资源的要求。
  2、几种沥青混合料再生方法的比较
  2.1厂拌热再生
  主要用于沥青混合料中、下面层,是最具经济效益的再生方法。
  (1)第二烘干筒旁路系统(或高架烘干筒)。
  国内自2004年开始尝试,有许多厂家生产这类设备,但存在旧料再生比例小(一般不超过30%)和旧料加热时产生大量燃烟、水蒸汽、刺激性气味,形成二次污染等问题,且长时间使用易糊堵、烧坏布袋除尘器,难以通过环保部门的认可,逐渐被摒弃。
  (2)连续式双套筒系统。
  旧料再生利用比例高,可达50%左右;级配精确,无窜料现象;产能大、成本低廉;非接触式加热,不存在二次污染问题,是一种革命性的再生方式。但由于我国高等级公路不允许使用连续式沥拌,难以通过监理要求。
  2.2厂拌冷再生
  一次性旧料投入比例高,主要用于基层。
  (1)乳化沥青厂拌冷再生。
  一次性旧料再生比例高,一般在94%左右,主要用于半刚性基层转换成柔性基层及用于沥青路面下面层,缓解反射裂缝产生。通过近4年的实践,特别是昌九高速的大规模运用,技术已经成熟,具备了大面积推广使用的条件。
  一般通过旧路的铣刨、破碎、筛分,添加乳化沥青、矿粉、水泥等再生剂,搅拌形成半刚性基层改性增强层――柔性基层,能有效缓解、防止沥青面层反射裂缝的产生,同时可对半刚性基层的干缩裂缝进行有效防治。乳化沥青冷再生混合料适用范围广,具有很强的防水性能,特别适合南方高温多雨环境。
  (2)泡沫沥青厂拌冷再生。  
  一次性旧料再生比例高,一般在80%左右,用于基层,形成接近于半刚性的基层或称之为“半柔性基层”,只适用于干旱、少雨地区。
  2.3就地冷再生
  一种高效、简便易行的再生方法。由于是路拌法施工,无法做出严格的级配,不适于高速公路施工。
  2.4就地热再生
  这种工艺在我国应用较早,通过近5、6年的施工实践,已基本形成以下认识:
  (1)深度浅,4cm以内;
  (2)不能对改性沥青混合料进行再生;
  (3)属于预防性养护。
  2.5全深复拌再生
  与就地冷再生相似,作用的层位更深,适用于干线公路、农村公路。
  3、乳化沥青厂拌冷再生施工工艺关键
  3.1 旧料的破碎筛分及料场管理
  将铣刨或挖出的旧料运至料场,通过连续循环破碎筛分(一般两层筛网)作业,用装载机运至堆场。回收料堆应尽量避免在高温和重力作用下材料重新粘接在一起,注意堆料高度,注意防水。
  在破碎时有许多沥青与粉料混合形成的沥青块(假料),这些旧沥青料在铺入路面后由于高温、载荷的交互作用易被激活,产生油包、车辙等过油现象,在监测抽取样品分析时,应关注该现象并作好调整级配的准备。
  3.2乳化沥青再生混合料的拌合
  (1)乳化沥青是微小沥青颗粒悬浮在水介质中的乳状液。乳化沥青与回收料拌合时,由于乳化沥青颗粒表面电荷与RAP旧料表面电荷发生中和反应,沥青颗粒相互靠近形成沥青膜,但是由于水分的存在、强度较差,经过压路机碾压,挤出水分,在路面形成一层薄薄的水膜。随着养生期的结束,水分蒸发,沥青颗粒电荷完全中和,沥青膜强度逐步增强,即可开放交通。在车辆载荷的交替作用和高温的影响下,形成完全坚实的沥青膜,混合料的劈裂强度达到最大值。乳化沥青混合料养生期3~7天后可以开放交通,在3周左右劈裂强度离散性较小、趋于一致,1~2月强度达到最大值。  
  (2)搅拌技术是核心技术之一。由于乳化沥青的掺人量只有4%左右。水泥、矿粉掺量均在2%以下,要使之能均匀地裹覆在骨料上,必须解决低掺量元素的计量和搅拌技术,这是项目成败的关键。经过多次试验、优化,决定采用“沸腾搅拌技术。通过对不同搅拌区域搅拌刀片的角度作一定的调整,得出最佳角度分布图;在不同的中心距下,分别试验不同的臂长,分析臂长的改变对成品料均匀性的影响,改变物料流动轨迹,用以加强混合料的搅拌强度,得出中心距与搅拌臂长的关系,并合理地安装乳化沥青喷洒管的位置。为了使乳化沥青能够均匀地裹覆,在骨料与乳化沥青拌合前,先

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