高性能乳化沥青厂拌冷再生技术研究

目前,我国在20世纪90年代后建成的高速公路沥青路面都将陆续进入大中修期,沥青旧料废弃量每年达3000万t之多,而且这个数字每年还在以15%的速度增长,如果还采取以往单一的挖除重建方式,显然是不行的;同时,我国经济发展也将面临越来越突出的资源枯竭和环境污染的问题。而乳化沥青冷再生技术以特有的性能优势很好地解决了这些问题,但由于乳化沥青冷再生技术涉及到化学、材料、设备、施工等诸多方面,任一方面出现问题都会导致整个技术的应用失败,因此,笔者从各方面分析了高性能乳化沥青冷再生技术的关键因素及相应的技术要求,以利于乳化沥青冷再生技术的进一步推广应用。
1高性能乳化沥青冷再生技术概述
1.1定义
乳化沥青冷再生技术是指将旧沥青路面材料经过铣刨、翻挖、回收、破碎和筛分后,加入一定比例的乳化沥青、新集料(如需要)、填料(通常为水泥、石灰)和水,经过拌和、摊铺和碾压等工艺,形成满足一定性能要求的路面结构层的整套技术[1]。高性能乳化沥青冷再生技术是指在传统意义乳化沥青冷再生技术的基础上,通过使用高性能乳化沥青和优化混合料设计体系,使用专用设备进行拌和,严格控制施工工艺,使混合料整体性能达到或超过热拌沥青混合料的性能,在结构层中替代部分热拌沥青混合料的整套技术。1.2技术特点
1)混合料拌和均匀后呈全裹覆状态,强度形成机理与热拌沥青混合料胶结形式相近。
2)形成的结构层为柔性,可全部或部分替代热拌沥青混合料结构层,可以在不增加成本的情况下,增加柔性结构层的厚度;可用于高等级公路的基层和下面层,以及其他等级公路的各结构层。
3)经过合理乳化沥青配方设计的混合料,其强度形成速度快,一般2~3d可开放交通,3~5d可取出完整芯样。
4)旧料利用率达80%~100%,还可循环利用,降低新材料的用量,节省大量的材料成本和运输成本。
5)不需加热沥青,避免沥青的高温老化引起的性能衰减,从而提高路面的抗疲劳性能,延长路面的使用寿命。
1.3社会经济效益
高性能乳化沥青冷再生技术以其优异的技术特性,具有良好的社会经济效益。相比于热拌工艺,冷态施工无需加热,每顿混合料可节约燃油约7kg;拌和设备使用成本低,乳化沥青用量比热拌沥青混合料减少0.5%~1.5%,新石料用量少,总成本下降20%~30%;在冷拌过程中,减少了生产过程中能量的消耗和污染气体的排放,极大改善了施工条件,有利于施工人员的身体健康。
高性能乳化沥青厂拌冷再生技术研究
张文浩,张科飞,陶卓辉
摘要:高性能乳化沥青冷再生技术很好地解决了我国公路发展与资源、环境的矛盾,在对该技术进行综述的基础上,从调整乳化沥青配方的目的、与化学反应相结合的混合料设计体系、影响高品质乳化沥青粒径的因素、专用设备、专业化施工等5个方面对该项技术进行了介绍。
关键词:冷再生;乳化沥青配方;高性能;节能减排;专用设备
苏州蓝缨学校()
Study of Cold Recycling Technology of High-performance Plant
Mixed Emulsified Asphalt
Zhang Wenhao,Zhang Kefei,Tao Zhuohui
2关键因素及技术要点朝鲜举行反美集会
2.1调整乳化沥青配方的目的
乳化沥青冷再生混合料拌和成型主要经历的是化学过程。因为,沥青旧料的表面化学活性千差万别,
加上气候条件和施工条件的差异,就会直接影响到拌和、摊铺碾压状态,强度形成速度以及最终的路用性能指标。乳化沥青破乳速度过快会使混合料难以裹覆,胶结料黏结力下降甚至丧失,工作性、施工和易性降低,无法施工;破乳过慢会使混合料中乳化沥青和水形成的浆体与石料分离,混合料中出现液体流淌现象,乳化沥青在结构层中长期不破乳,从而使结构层不能形成强度[2]。通过对乳化沥青配方的调整可以控制其破乳速度从而达到控制工作时间的目的。
为尽早开放交通、加铺上部结构层,需要结构层在短时间内形成强度,即在碾压完成后,沥青迅速形成连续相,混合料中的水分快速排出,这就是乳化沥青的凝结过程,凝结取决于乳化沥青与石料的电荷反应及界面作用。同时,乳化剂的亲油基团与沥青联结,憎水基团与石料联结,在沥青与石料的界面形成类似于抗剥落剂的锚固作用,增加混合料的黏结力[3]。
乳化沥青配方对混合料的性能影响很大,同时由于在再生中沥青旧料是无法选择的,因此,必须针对不同的材料、气候条件等选择恰当的乳化沥青配方,还要求配方对材料和气候条件在一定范围内的变化有较强的适应性。
2.2与化学反应相结合的混合料设计体系(见图1)
除了首先要进行乳化沥青配方设计外,冷再生混合料配合比设计流程与热拌沥青混合料类似,但成型、养生和试验条件均有所差别,因相关规范和文献已有较多叙述,所以本文不再详述。
2.3影响高性能乳化沥青粒径的因素
基质沥青和配方对乳化沥青最后的颗粒粒径均有
影响,而只有细腻的乳液状态(粒径分布集中在1~
7μm ),才能保证在集料表面形成均匀的裹覆膜,并与旧沥青和RAP 料界面形成较好的浸润作用,最终使其
具有足够的黏结强度;同时,乳液还要分布均匀,以保证沥青膜的均匀性和稳定性。
冷再生混合料中乳化沥青还应具有较高的残留分含量(规范要求大于62%),以减少在生产、运输过程中因需要大量的水而带来的技术和成本问题。
2.4厂拌冷再生专用设备2.4.1
整套筛分系统
该系统应具有筛分和破碎功能,以使材料在与乳
化沥青拌和前粒径满足设计要求。破碎装置需配有闭合的回路系统,可连续将超大粒径的材料输送回
破碎机。所有RAP 料都要满足最大筛孔通过率的要求。
2.4.2拌和设备
该设备应具有称量系统、乳化沥青和水的供给系统,各材料供给应单独计量。
wto论文拌和装置分为一级拌锅和二级拌锅。其中:一级拌锅主要是通过添加一定量的水将铣刨料、新集料拌和均匀,润湿矿料表面,增加和易性和乳化沥青的裹覆性;矿料经一级拌锅拌和均匀后传送至二级拌锅,边喷洒乳化沥青边拌和以达到最佳裹覆的目的。
液体计量装置应自动调节乳化沥青和水的流速,以适应进入拌和锅RAP 材料重量的任何变化。乳化沥青计量装置能将供给的乳化沥青用量控制在所需乳化沥青占RAP 材料百分比±0.2%以内,乳化沥青泵送能满足产量要求。
2.5专业化的施工
高性能乳化沥青冷再生的施工流程为:铣刨-运
输-筛分破碎-拌和-运输-摊铺-碾压-养生-开放交通。在施工过程中应根据乳化沥青配方设计要求严格控制施工工序和施工时间,以保证混合料的工作性,如施工条件变化较大,应重新进行乳化沥青配方设计,使其适应当前的施工条件。
高性能乳化沥青冷再生混合料可使用传统摊铺
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图1
与化学反应相结合的混合料设计体系
机械摊铺。钢轮压路机的初始夯实作用和重型胶轮压路机的揉搓作用对路面整体性的形成和摊铺面密实均非常重要[4]。钢轮压路机静重的选择可参照表1,胶轮压路机宜不小于30t。
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3结论
1)高性能乳化沥青冷再生技术在公路工程中有很好的节能减排效果,节约成本,具有显著的社会和经济效益,是一种技术含量较高、适用面较广的再生技术,该技术不是孤立的材料技术,它是材料加工供应、设备、施工的成套技术。
2)乳化沥青配方对混合料的工作性、早期强度和最终强度的形成具有决定性作用,均可以通过技术手段进行调整和控制;在混合料的整个设计体系中均应
3)高品质乳化沥青主要有三方面要求:高残留分含量(规范规定大于62%),细腻的乳液状态(粒径分布集中在1~7μm),储存稳定(长时间储存不发生水油相分离,不允许发生破乳)。
4)应使用筛分破碎设备使RAP料级配满足设计要求;拌和设备宜使用两级拌缸,质量控制精度要高。
5)乳化沥青配方应与施工条件相匹配,根据实际施工状况,选择设备和工艺,严格控制过程质量
参考文献:
大容量存储器[1]交通部公路科学研究院.JTG F41-2008公路沥青路面再生
技术规范[S].北京:人民交通出版社,2008.
[2]刘尚乐.乳化沥青及其在道路、建筑工程中的应用[M].北京:
中国建筑工业出版社,2008:34-35.
[3]杨林江.改性沥青及其乳化技术[M].北京:人民交通出版社,
2004:46-47.
[4]交通部公路科学研究所.JTG F40-2004公路沥青路面施工
技术规范[S].北京:人民交通出版社,2004.
表1振动压路机静重选择
压实层厚度/cm压路机静重/t
<10 10~15 15~20 20~25>2512 16 20 22 25

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