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回收瀝青路面材料在甘肅酒泉區域的熱再生循環研究應用
2019年03月26日    閱讀量:18479    新聞來源:瀝青網 sinoasphalt.com  |  投稿

甘肅省酒泉地區位于甘肅省河西走廊西端,總面積191000km2,占全省總面積的42%,半沙漠干旱性氣候,從東到西海拔11001500m,年均溫3.99.3℃,1月氣溫-9.9℃,7月氣溫22.2℃,晝夜溫差大。平均風速2.3m/s,年平均降雨量84mm,年平均降雨日數62天,年平均蒸發量2141.4mm,年平均相對濕度46%,最大積雪深度為14mm,最冷時凍土深度為1.32m


工程概況


(1)G30線連霍高速公路嘉安段養護維修工程中國瀝青網sinoasphalt.com2015年,G30線連霍高速公路嘉安段養護維修工程項目全長20.639km,工程主體方案為銑刨路面12cm后,重新鋪筑路面面層。


嘉峪關至安西高速公路是連(云港)(爾果斯)國道主干線(G30)在甘肅境內的重要路段,于2007年年底建成通車,全封閉雙向4車道高速公路,路基總寬度為25.5m,上面層為5cm中粒式瀝青混凝土,下面層為7cm粗粒式瀝青混凝土。2015年年平均日交通量達15206/日。


(2)G312(嘉安高速公路輔道)橋灣至清泉村區間養護維修工程。2015年,G312(嘉安高速公路輔道)橋灣至清泉村區間養護維修工程項目全長10.300km,工程主體方案為挖除原路面5cm后,重新鋪筑20cm水泥穩定砂礫基層及5cm再生瀝青混合料面層。


G312線是上海到霍爾果斯口岸的重要干線公路,嘉安高速公路建成后成為高速公路輔道。于上世紀60年代初建,上世紀70年代加鋪瀝青面層,二級公路,路面寬度11.6m5cm上拌下貫式瀝青碎石面層,天然砂礫基層。2015年年平均日交通量716/日。


高摻量熱再生試驗設計


原材料樣品采集


分別在回收瀝青混合料料場內18個不同點進行取樣。取樣時去除料堆表面10cm集料后,在上中下層各取5kg,最終將各個點取得的樣品攪拌均勻后進行分裝備用。


按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTGE202011)與《公路工程集料試驗規程》(JTGE422005)相關方法進行指標測試。同時采用酒泉黑山湖石料廠加工的路用碎石及中海油90#基質瀝青對回收銑刨料進行瀝青及集料再生性能恢復,其技術指標均符合《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF402004)的規定。


由回收料質量檢測結果可以看出,回收料中瀝青的老化程度一般,其可利用性能較高,因此對再生瀝青混合料采用新瀝青進行性能恢復,回收料中集料抽提前后級配變動較大,粗骨料減少,細料及填料增多,進行再生時主要考慮粗骨料的補給。


試驗方案


(1)再生混合料級配及新料摻量。為對不同新料摻量再生瀝青混合料性能進行對比,試驗對3種新料摻量(10%20%30%)的瀝青混合料采用相同的級配組成,各檔集料中新舊集料的比例相同,采用“S”型AC16骨架密實結構。(2)試驗溫度。①瀝青溫度:160;RAP溫度:110;③新集料溫度:160℃。(3)瀝青用量的確定


試驗室按照JTGF40規范的要求和JTGE20規程的方法對3種相同級配、不同新集料摻量的AC16瀝青混合料進行了最佳瀝青用量的確定。70%80%90%RAP摻量的再生瀝青混合料的最佳瀝青用量分別為2.0%1.8%1.6%,最佳瀝青用量隨RAP摻量的增加略有減少。


路用性能


(1)水穩性能。采用浸水馬歇爾試驗及凍融劈裂試驗進行混合料的水穩性能試驗,采用浸水馬歇爾試驗的殘留穩定度和凍融劈裂試驗的殘留強度比對不同RAP摻量的瀝青混合料進行評價。由試驗結果可以看出,再生瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留穩定度及凍融劈裂殘留強度比均隨RAP摻量的增加而有所提高,且均滿足且高于現行JTGF40規范中二級公路浸水馬歇爾試驗殘留穩定度不小于75%和凍融劈裂試驗殘留強度比不小于70%的要求。因此,大摻量RAP對于再生瀝青混合料的水穩性能的提高具有一定作用。


(2)高溫性能。采用車轍試驗60℃的動穩定度對瀝青混合料的高溫穩定性進行評價,不同摻量再生混合料試驗結果。可以看出,3種不同RAP摻量的再生瀝青混合料,其高溫穩定性遠大于現行JTGF40規范中二級路動穩定度不小于800(次·mm1)的要求。同時,隨著RAP摻量的增加。再生瀝青混合料的動穩定度也逐漸增加,這與國內外其他學者的研究結果相似,即RAP摻量的增加有利于再生瀝青混合料抗車轍性能的提高。這是由于,RAP中瀝青不同程度的老化,老化瀝青粘度增大,有利于瀝青混合料高溫性能的提高。


(3)低溫性能。采用彎曲試驗的破壞應變與破壞強度(10℃、加載速率50mm·min1)對再生瀝青混合料的低溫性能評價。試驗結果可以看出,隨著RAP摻量的增加,再生瀝青混合料的破壞應變與破壞強度均逐漸減小,即RAP摻量增加對再生瀝青混合料的低溫性能有不利影響。這主要是由于,RAP中瀝青不同程度的老化,加入新瀝青后可以對瀝青性能進行恢復,但不可能將舊瀝青恢復到新瀝青的水平,因此隨著RAP摻量的增加,再生瀝青混合料的低溫性能又有下降。


工程應用


為實現路面材料的循環利用,甘肅省酒泉公路管理局購置了河南南陽高新區超精機械有限公司全再生瀝青混合料拌和設備,依托G312(嘉安高速公路輔道)橋灣至清泉村區間養護維修工程進行廠拌熱再生生產。經過試驗數據的比對及對工程路段的考察,最終采用RAP利用率為90%、瀝青添加量1.6%1020cm骨料10%的方案進行生產。


(1)熱再生混合料拌和。溫度控制對熱再生瀝青混合料的拌和十分重要,由于本工程中RAP摻量非常高,為防止瀝青二次老化,保證混合料質量,生產中通過紅外系統測溫、人工實時測溫等多種手段嚴格將加熱溫度控制在110120℃之間。同時,由于新集料含量僅占10%,因此采用新集料與RAP混拌加熱,為使新集料與瀝青完全裹附,將瀝青溫度控制在150160℃之間。


另外,由于RAP成分具有一定的不穩定性,項目生產過程中對每次拌和的混合料進行質量分析,一方面通過試驗室抽檢確定油石比級配等是否合格,另一方面現場及時通過混合料的色澤、粗細集料分布情況對瀝青用量及集料添加量進行微量調整,以確保再生混合料的質量。


(2)熱再生混合料攤鋪。攤鋪過程采用全幅攤鋪,松鋪系數為1.2,由于熱再生混合料拌和溫度不能太高,因此在碾壓過程中需注意路面溫度的控制,攤鋪機熨平板提前對下面層進行預熱,同時為了確保再生混合料的攤鋪質量,路面加熱區域應比再生路面寬度超出1015cm左右,并在攤鋪過程中及時對再混合料的攤鋪層厚度、路拱坡度等進行檢查控制。在施工過程中,攤鋪機勻速行走,行走速度一般需要控制在1.53m/min


(3)熱再生混合料碾壓。為保證路面質量,壓路機采用梯形組合緊跟攤鋪機進行碾壓,初壓溫度≥130℃,210T雙鋼輪壓路機各碾壓2遍后,碾壓速度3050m/min;復壓溫度≥110℃,220T膠輪壓路機各碾壓2遍后,210T雙鋼輪壓路機各碾壓1遍,碾壓速度50m/min;終壓溫度≥90℃,2臺膠輪壓路機碾壓直至路面沒有輪跡,碾壓速度3050m/min


(4)工程質量評價。對熱再生路面進行現場檢測,各項指標如表3所示,均滿足規范技術指標要求。


實體工程現場檢測結果表明,高摻量廠拌熱再生瀝青混合料能夠滿足規范對二級路的技術要求,具有良好的使用性能,能夠滿足二級公路養護維修對材料的要求。


區域經濟分析


(1)G30線連霍高速公路嘉安段養護維修工程2015年瀝青路面銑刨材料總數量57211T(20639m×10.5m×0.12m×2.2T/m3),回收率按照50%計算,則再生利用后,可節約材料費572萬元(57211T×50%×200/T)


(2)G312(嘉安高速輔道)橋灣至清泉村區間養護維修工程路面需15772T瀝青混合料,(10300m×11.6m×0.05m×1.2松鋪系數×2.2T/m3),按照回收料每噸節約材料費200元計算,則該工程可節約材料費316萬元(15772T×200/T)


(3)甘肅省酒泉公路管理局管養國省干線全長2622.823km,其中瀝青路面里程1923.474km,暫不計算區域內基本建設工程,僅正常養護和養護工程中廢舊瀝青混合料總數量,近幾年平均118562T/年,回收率按照50%計算,則再生利用后,可節約材料費1186萬元/(118562T×50%×200/T)


(4)甘肅省酒泉市轄七個縣(市、區)67個鄉鎮435個行政村,農村公路養護總里程13048.147公里,其中三級公路1719.780km,四級公路10590.94km,等外路634.089km


結論


(1)以上對熱再生循環利用回收瀝青路面材料的試驗研究進行了介紹,進行了RAP摻量分別為70%80%90%3種大摻量熱再生瀝青混合料的路用性能試驗。試驗結果和分析顯示:隨著RAP摻量的增加,再生瀝青混合料的低溫性能有不同程度的減弱,低溫彎曲試驗破壞應變減小。對于老化程度一般的瀝青回收料,大摻量RAP再生瀝青混合料的高溫穩定性、水穩定性、低溫性能能等技術指標均滿足現行規范對新瀝青混合料的要求;RAP摻量的增加,有利于再生瀝青混合料的高溫穩定性及水穩定性的提高。


(2)對大摻量廠拌熱再生循環利用回收瀝青路面材料在G312(嘉安高速輔道)橋灣至清泉村區間養護維修工程中的應用情況進行了介紹,現場檢測及近半年的觀測數據顯示,路面質量狀況良好。


(3)熱再生循環利用回收瀝青路面材料的應用可以為巨大的酒泉地區道路建設市場節約大量資金和成本,具有良好的經濟效益和推廣價值。同時,還可減少回收路面材料對土地的占用,保護環境,為實現“資源節約型,環境友好型”社會作出貢獻。


由于工期建設的時間限制,部分試驗仍在進行中。一方面需對熱再生實體工程路面的質量狀況進行后續的跟蹤監測,另一方面將對再生瀝青混合料中瀝青性能的恢復程度、瀝青老化程度評價指標、瀝青混合料再生劑等方面進行研究,以期建立完善的廢舊瀝青路面材料循環利用體系,將材料循環利用技術更好、更廣泛地應用到酒泉乃至河西地區的道路維修建設中去。


標簽:技術中心再生瀝青
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