河南省沥青路面再生技术应用与探讨

第32卷第7期河南科学Vol.32 No.72014年7月HENAN SCIENCEJul. 2014文章编号: 1004 -3918(2014)07-1274-05 DOI: 135.s.100 -3918.2014.07.032河南省沥青路面再生技术应用与探讨蒋玲玲(河南省公路工程监理咨询有限公司,郑州450052)摘要: 介绍了公路沥青路面再生技术的总体概况和国内外旧沥青路面再生技术研究、应用现状.结合河南省内典型路段沥青路面再生技术的工程应用实例,对不同路面再生技术的路用性能进行了详细的试验研究分析.通过介绍不同的应用实例,为沥青路面再生工程施工工艺的合理选择提供了有利参考,期望对河南省的沥青路面再生技术的研究、应用和推广提供一定的借鉴作用.关键词:旧沥青路面(RAP);再生技术;沥青路面路用性能中图分类号: U416- -217文献标识码: AApplication and Discussion of Asphalt Pavement Recycling Technology in HenanJiang Lingling(Henan Highway Engineering Supervision Consulation Limited Company, Zhengzhou 450052, China)Abstract: The overview of asphalt pavement recycling technology and the current development of the technologiesfor recycling of reclaimed asphalt pavement (RAP) in China and abroad is expatiated in this study. Some asphaltpavement recycling technology engineering application in Henan is introduced, and paverment performances ofdifferent technical are studied in detail. The actual example of diferent con-struction techniques for RAP supplieda good consulation for its reasonable choice. All of them would play a role in the research, application and spread ofthe recycling technologies for RAP in Henan .Key words: reclaimed asphalt pavement (RAP); recycling technology; pavement perormance截至2012年底，河南省公路通车里程达到2.46x10 km,省内干线公路路网已基本建成.我省公路大多是20世纪80年代至21世纪初修建的公路,距今也有二、三十年了,现都已进入大、中修阶段,公路养护与维修任务日益繁重，公路养护与新建工作均已提到同等重要的位置上,加之近年来我国资源供应的日益紧张(如用于生产沥青的原油资源是不可再生资源,而我国沥青路面的上面层使用的集料大多是具有耐摩擦性能好的玄武岩、辉绿岩、安山岩等稀缺材料),人们对环境意识的增强,使沥青路面再生技术越来越引起公路管理与养护部门的重视.1沥青 路面再生技术的分类沥青路面再生技术是将原有的路面材料,以不同的方式加以再生或重复使用的一种路面养护维修技术.沥青路面再生技术总体上分为4类1-51:厂拌热再生、就地热再生、厂拌冷再生、就地冷再生.将旧沥青路面材料再生循环用于公路建设和养护,变废为宝,可以避免废弃材料堆放对土地的占用和对环境的污染，也可以减少对石料、沥青、水泥等的需求,降低养护维修成本、延长公路使用寿命.1.1 厂拌热再生技术厂拌热再生技术是将旧沥青路面铣刨后运到沥青混合料拌和厂,通过试验测定旧沥青混合料中的沥青收稿日期: 2014-03-11中国煤化工作者简介:蒋玲玲( 1966-),女,河南郑州人,高级工程师,主要从事公路试验.YHCNMHG2014年7月蒋玲玲:河南省沥青路面再生技术应用与探讨- 1275 -含量、沥青老化程度、矿料级配等,通过室内试验确定掺入多少数量的新集料、新沥青或再生剂等进行加热拌和,使沥青混合料达到规定的各项指标,并按现行沥青混合料的施工技术规范进行施工[6.①优点:因是集中拌制,可以保证沥青混合料的拌和质量和施工质量;厂拌热再生技术难度小，适用范围广,质量控制较简单;因厂拌热再生技术质量较易控制,现在其回收沥青路面材料(RAP)的掺量最高可达80%.②缺点:旧沥青路面上产生的旧料及再生混合料需要往返运输,对民众出行影响大;需要建立厂拌拌和楼.③适用范围:适用于各等级的公路回收沥青路面材料(RAP)进行热拌再生利用.1.2 就地热再生技术就地热再生技术是使用专用沥青路面热再生联合机组对沥青路面进行连续施工，对沥青路面加热软化,用沥青路面铣刨机将软化的沥青混合料铣刨,并收集沥青混合料输送到联合机组的搅拌机上,添加一-定数量的新集料、新沥青或再生剂等,经搅拌后传送到该机组的摊铺器上进行摊铺、碾压等,一次性实现对沥青表面有限深度内的旧沥青路面再生的一种技术[7-8).①优点:同厂拌热再生技术相比节省了铣刨后两次运输的环节;不需建立拌和楼,可节省旧料占用土地;施工速度快;旧料利用率高,可实现旧路面沥青层材料的就地再利用.②缺点:就地热再生技术所使用的联合机组设备价格十分昂贵;因沥青路面软化时温度较高，使沥青老化加剧，产生的废气和热量加剧了环境的污染.③适用范围:--般适用于沥青路面表面层病害的修复;适用于基层承载力良好,面层有龟裂、车辙、破损的路面;多用于沥青路面的预养护.1.3 厂拌冷再生技术厂拌冷再生技术是将回收沥青路面材料(RAP)运至沥青混合料拌和厂,经过破碎、筛分,经过试验测定旧料(RAP)中的沥青含量、沥青老化程度、矿料级配等指标，加入一定数量的新集料、再生结合料(乳化沥青、泡沫沥青等)、再生剂或添加剂进行常温拌和,并按常温沥青混合料的施工工艺重新铺筑,作为路面基层或下面层的-种再生技术[9.①优点:再生工艺易于控制,再生料的质量稳定;能耗低污染小.②缺点:再生沥青混合料强度的形成需要较长的时间;需要加铺一定厚度的罩面层.③适用范围:可用于各等级公路路面大修或改扩建,主要用于基层、路面下面层等;不能直接用于沥青路面表面层.1.4就地冷再生技术就地冷再生技术是指在常温下,采用专用就地冷再生设备将旧沥青路面铣刨、就地打碎,并加入--定数量的新集料、再生料(乳化沥青、再生沥青等),在常温下经拌和、摊铺、碾压,形成以旧路面材料为主的再生技术[0.①优点:与传统的沥青路面修筑方法相比,就地冷再生技术能够缩短工期、提高作业效率;废旧材料可完全利用，可大大节省施工费用:常温下施工，可减少环境污染。②缺点:所使用的专用设备价格十分昂贵;再生混合料的质量不如厂拌料;现场施工质量难以控制;再生后路面的水稳定性差.③适用范围:主要用于路面大修或改扩建的路面基层.2沥青 路面再生技术在国内外的应用2.1 国外沥青路面再生技术的应用欧美发达国家在上个世纪70年代开始研究沥青路面再生技术,1981年美国交通运输研究委员会编制出版了《路面废料再生指南》、美国沥青协会出版了《沥青路面热再生技术手册》和《沥青路面冷拌再生技术手册》,到20世纪80年代末，欧美国家沥青路面再生技术已经达到相当成熟的地步.到目前为止,其再生技术旧材料的利用率高达75%~ 100%,大大地降低了维修和改扩建的成本.21世纪初期,欧洲EAPA(欧洲沥青路面协会)在互联网上公布,其成员国的旧沥青路面材料(RAP)100%通过再生重复利用.表1为1997年国际经合组织对其成员国家的路面材料再生利用情况进行了调查,发表了《道路工程再生利用战略》白皮书,基本反映了西方应用再生技术的总体情况.从表1可看出:①早在欧美发达国家,旧沥青路面的再生利用率为75%~100%;②厂拌热再生技术应用最为普遍,再生材料主要用于路面结构，极少用作回填材料与其他用途;③不管是厂拌还是现场(就地),冷再生技术推广程度较低;④现场(就地)热再生技术虽得到较多国家采用、但只有少数国家推广程度较高.对于采用沥青路面再生技术修筑的路面路用性能的问题，NCAT中国煤化工)的《国家和地方政府路面再生指南》中阐明，利用旧沥青材料(RAP)的沥青路面使YH.CN M H G同,抗车辙能力得到提高，日本道路协会《厂拌再生沥青铺装技术指南》中认为,厂拌热再生沥青混合料铺筑路面,其路面.河南科学第32卷第7期表1国际经合组织对 12个国家的路面材料再生利用调查表(沥青路面)Tab.1 Pavement material recycling questionnaire of 12 countries by 0ECD (asphalt pavement)项目澳大利亚奥地利比利时加拿大丹麦芬兰法国日本荷兰瑞典英国美国利用率/%8010)09C9:100759(8(厂拌热再生G就地热再生厂拌冷再生就地冷再生L基层(沥青)基层(水泥)基层(水泥和沥青)底基层填料其他注:G表示普遍采用,L表示有限采用.路用性能与只用新材料铺筑的路面路用性能没有差别.2.2 国内沥青路面再生技术的应用我国对再生技术的研究是从20世纪80年代开始的，1982年原交通部科技局将“沥青混合料再生利用”作为重点科技项目立项,由科研单位、高等院校与生产部门相互协作进行研究.从20世纪90年代起，我国陆续从国外进口了就地热再生机组，其中就地热再生技术在京津塘高速公路等项目获得应用;在厂拌热再生技术方面,2004年广佛大修项目是第- -次大规模应用厂拌热再生技术的高速公路项目;在厂拌冷再生方面，2006年江西昌九高速公路维修工程了采用了乳化沥青厂拌冷再生技术对旧路面进行了维修.目前,我国对于再生技术的应用特别是在高等级公路并未得到广泛的应用,虽然我国在2008年颁布了《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008),但要真正用于施工,尚缺乏足够的经验.3河南省沥青 路面再生技术的路用性能分析3.1 厂拌热再生技术的路用性能分析3.1.1 厂拌热再生沥青混合料配合比的马歇尔试验 在室内对厂拌热再生沥青混合料进行了路用性能的试验研究.2010年在河南新乡省道二级公路上的维修工程，采用了90%的RAP再生混合料,再生剂掺量为3%,级配为AC-16的混合料,再生混合料的最佳油石比为4.5%,其AC-16沥青混合料的马歇尔试验结果见表2.表2厂拌热再生混合料马歇尔试验参数及试验结果Tab.2 Marshall test parameters and results of hot plant- mix recycling asphalt mixture油石比%空隙率/1%饱和度1%VMA/%稳定度AkN流值/0.1 mm4.5.672.514.613.230.1技术标准.4.0-6.065-75≥13.5815-~40厂拌热再生的沥青混合料马歇尔试验数据符合《公路沥青路面施I技术规范》(JTGF40-2004)的密级配沥青混合料技术标准,达到热拌沥青混合料路面的要求.3.1.2厂拌热再生沥青混合料的性能试验结果(表3)通过厂拌热再生混合料性能验证试验,可以看出厂拌热再生混合料的水稳定性能、高温性能和低温抗裂性能均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)相应的技术要求.中国煤化工3.2就地热再生技 术的路用性能分析MYHCNMH G3.2.1就地热再生沥青混合料配合比的马歇尔试验2008年河南漯驻段进行的就地热再生试验段,其采用RAP.2014年7月蒋玲玲:河南省沥青路面再生技术应用与探讨- 1277 -料为83%，再生剂掺量为5%,级配为AC-16的表3厂拌热再生沥青混合料的性能试验结果混合料,再生混合料的最佳油石比为4.6%,其Tab.3 Pavement performance test results of hot plant- -mixrecyeling asphalt mixtureAC- 16沥青混合料的马歇尔试验结果见表4.试验项目再生混合料技术要求备注从试验结果上看,再生混合料的马歇尔试未浸水稳定度/kN12.11验数据符合《公路沥青路面施工技术规范》浸水稳定度kN10.31(JTG F40- 2004)的密级配沥青混合料技术标残留稳定度/%85≥80符合要求准，达到热拌沥青混合料路面的要求.注;浸水马歇尔试验结果.3.2.2 就地热再生沥青混合料的性能试验结果(表5)通过就地热再生混合料性能验证试RT1/MPa0.851验,可以看出就地热再生混合料的水稳定性RT2MPa0.710TSR/%83.4≥75能、高温性能和低温抗裂性能均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)相应的注:冻融劈裂强度试验结果.技术要求.3.3厂拌冷再生技术的路用性能分析动稳定度(次/mm)2632> 10002009年在河南洛阳至三门峡高速公路路.注:60 C车辙试验结果.面维修路段,采用了厂拌乳化沥青冷再生技术表4就地再生混合料马歇尔试验参 数及试验结果Tab.4Marshall test parameters and results of hot in-place recycling asphalt mixture密度/(g.cm^")油石比1%一理论实测空隙率/%饱和度/%VMA/%稳定度/kN流值/0.1 mm2.5672.441.968.0 .15.414.427.9技术标准4.0-6.065~75>13.5>815~40表5就地热再生沥青混合料的性能试验结果Tab.5 Pavement perfonormanceresulof hot in-place recycling asphalt mixture再生混合料试验结果技术要求 备注再生混合料试验结果技术要求未浸水稳定度AkN13.48RTIMPa.854浸水稳定度/kN11.910.7328ISR/%85.69≥75符合要求注:浸水马歇尔试验结果.再生混合料试验结果技术要求备注抗弯拉强度MPa14.53总变形量/mm1.988破坏应变μ82200>2000符合要求3833劲度模量/MPa8532.7注:低温弯曲性能试验.(主要用于下面层),使用壳牌乳化沥青,全部采用旧沥青路面料(RAP). RAP料破碎后筛分成0~9.5 mm和9.5~19mm两种料。在使用过程中0~9.5mm占总料的65%、9.5~19mm占总料的32%,掺加新的矿粉3%，水泥外掺为1.59%,最佳乳化沥青含量为3.0%+0.2,乳化沥青冷再生混合料室内试验各项试验结果如表6.从上述试验结果上看,乳化沥青冷再生混合料试验结果达到了《公路沥青路面再生技术规范》(JTGF41-2008)的技术要求.因其空隙率较大,故用于路面基层、底基层和路面的下面层.从热再生和冷再生的试验结果上看,热再生技术的路用性能试验片V让而中国煤化工，5青混合料路面的试验结果,与只用新材料铺筑热拌沥青路面路用性能没有差别.冷THCNMH结果符合《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008)的要求,因其空隙率较大,不适册于班修的初月跆m的面层..-..1278-河南科学第32卷第7期表6厂拌乳化沥青冷再生混合料室内试验结果Tab.6 Pavement perormance test results of plant-mix cold recyeling mixture of emulsified asphalt试验项目技术要求(下面层)再生混合料试验结果马歇尔稳定度,(40 C)/kN不小于6.010.24浸水马歇尔残留稳定度1%不小于7593劈裂强度(15 C)/MPa不小于0.5.0.54干湿劈裂强度比(15 C)MPa78空隙率/%9~1412.24河南省沥青 路面再生技术应用的一些建议1)我国目前还没有建立完备的旧沥青混合料再生利用标准体系,国外沥青混合料再生技术的引用还处于研究阶段,并未大规模使用。建议可编制适合本地区使用的地方性再生技术标准.2)建议建立废旧沥青混合料再生利用相关行业的规范化程序,如建立废旧材料发生、收集、处理、再生利用的规范化程序和相关制度.3)废旧沥青混合料再生利用需要国家和行业的大力支持和政策的鼓励、引导,希望河南交通行业能给予政策上的支持.4)我国高速公路、特别是河南的高速公路现己大多到了大、中修阶段,通过对河南省高速公路检测的路况来看,其高速公路的整体承载能力基本没变,个别路段出现了局部的路面病害,只需要对路面进行维修,依据再生技术的适用范围,我省高速公路应该采用厂拌热再生技术或就地热再生技术对旧沥青路面进行维修.5)建议加强河南省路面再生沥青混合料技术的研究,对高等级公路应加强厂拌热再生技术、就地热再生技术的研究;对二级以下的旧沥青路面,可重点研究厂拌热再生技术或厂拌冷再生技术的研究,尤其是对再生沥青混合料的路用性能及耐久性的研究,使废旧沥青混合料再生利用技术在河南省得到广泛的应用.参考文献:[1]黄建跃, 刘先淼谈发展沥青再生技术的几个关键问题[J].公路, 2003(8): 102-107.[2] 季节.再生沥青及其混合料路用性能的评价技术[D].上海:同济大学博士论文, 2007.[3] 杜骋,曹荣吉, 符冠华.我国沥青路面再生技术适用性分析[J].公路交通科技, 2008, 25(9): 134-138.[4] 中华人民共和国交通部. 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