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沥青冷再生(沥青冷再生施工工艺)

1、沥青冷再生施工工艺

对资源节约型技术的需求已达到空前之高。多年来,维特根冷再生技术已得到普遍认可—并且,它已经符合了未来的标准。

长期经受重型交通的路面会出现路基损坏的情况。为了消除这种损坏,需要对整个路面进行结构性维修。铣刨料的全部重新利用,加之其经济的处理方式,使得采用泡沫沥青进行冷再生施工(维特根公司在过去 30 年里不断研究的成果)成为一种开创性解决方案——环保而经济。

冷再生工艺的价值已在全球范围内得到证实。在实际施工中,有两种不同方法可选:使用维特根轮式或履带式冷再生机进行就地再生,或使用维特根 KMA 220 移动式厂拌冷再生设备进行厂拌再生。这两种方法可再生多种材料,例如:铣刨沥青混凝土,破碎沥青混凝土,或新材料。泡沫沥青的用途十分广泛,而且可承受极高的交通荷载,如同巴西和希腊的两个实例所示。

2、沥青冷再生和热再生区别

圣保罗的 Ayrton Senna 公路每天都有超过250,000辆车通行,其中卡车数量占到15%。该高速公路于2011年进行维修,铣刨的沥青路面材料通过添加泡沫沥青,在维特根厂拌冷再生设备中再生,并通过一台摊铺机重新摊铺为两层(20+10公分)。然后,在其上摊铺一层5公分厚的沥青磨耗层。

希腊科林斯Iliki和雅典之间的高速公路,于2003- 2004年间,使用泡沫沥青进行了冷再生施工。这些维修路段已发挥效力长达10余年,每天承受的交通流量高达40,000辆,其中25%为重型车辆。

为了获得理想的效果,需要对整个路面结构进行大量的初步测试,同时,使用泡沫沥青生产的混合料必须通过严谨的混合料设计测试。维特根不仅为施工项目提供合适的设备,还会为客户随时随地提供全面的咨询服务。例如:维特根的专家们和筑养路工程师们会为客户提供现场支持并提出合理建议。维特根的培训课程还会向客户传输深层次的冷再生应用专业知识。

3、泡沫沥青冷再生

利用WLB10S实验室沥青发泡装置进行一系列测试,以确定泡沫沥青的性能

维特根公司研发了新型的WLV1实验室振动成型仪,用于制作试件。它专为冷再生应用而设计,既可制作用于三轴试验那样的大型试件,也可制作用于间接拉伸强度测试那样的小型试件。

根据测试流程,WLV1可制作出不同高度的试件。然后,通过间接拉伸强度测试确定它们的质量。

4、乳化沥青冷再生

WLM 30 实验室搅拌器可明确最理想的混合料配合比,并且在极短时间内制作出不同的混合料配方。WLM30容量为30kg,能够设定不同的搅拌速度和搅拌时间。

容量约30kg的WLM30双卧轴强制式搅拌器的一个重要特点便是

泡沫沥青的质量可在施工前,利用WLB10S实验室沥青发泡装置通过一个初步测试而确定。其操作十分简单,可快速改变水量、压力及温度等测试参数。

5、沥青冷再生施工工艺视频

WLB10S实验室沥青发泡装置通过调节温度和添加水来优化发泡过程

泡沫沥青是在高压下通过向热沥青中喷入少量的水和空气而制成。水分的蒸发,会促使沥青迅速膨胀,体积变为原来的15~20倍。然后,泡沫沥青通过喷嘴被喷至搅拌锅,并与冷再生材料理想拌合。泡沫沥青的质量主要通过“膨胀率”和“半衰期”两个参数描述。膨胀率越大,半衰期越长,泡沫沥青在再生材料中分散越均匀,其裹附性越强。

一边是有序穿行的交通,一边是有条不紊的施工。短短半个小时,100多米崭新的路面随着维特根380机组的缓缓移动呈现在眼前,让建设者们见证了科技的力量。

6、沥青冷再生厂拌设备

11月11日下午,在省道204平南马练至芳田公路沥青路面养护大中修工程施工现场,一项全新的施工工艺——泡沫沥青混凝土就地冷再生技术,首次成功应用在广西普通国省干线。

旧路面材料100%利用,碳排放量减少80%,成本节约25%,与传统工艺相比,泡沫沥青就地冷再生工艺具有显著的经济效益、社会效益和环保效益。不仅大大提高了施工效率,缩短了工期,100%再回收利用原沥青路面旧料,降低施工成本,还能减少二氧化碳排放量,避免环境污染,真正实现公路绿色养护。

下一步,贵港公路发展中心将持续做好对已修复路面的抽检对比,总结工艺经验,在今后的公路养护工作中,继续坚持创新引领赋能,积极探索新工艺、新技术、新材料的使用和推广,不断提升公路养护水平,延长公路使用寿命,打造更安全、更耐久、更实用的普通国省干线公路网络。

7、沥青冷再生技术

基质沥青选用SK70A级道路石油沥青,经检测沥青各项性能指标均满足规范要求。所采用的生物沥青是从植物秸秆中提炼出的一种常温下为黑褐色粘稠膏状的固体,其原料为棉籽和大豆等和秸秆类农作物,进行快速热裂解,再对生物油进行分馏、氧化等化学工艺处理将水分与生物质轻油分出来,留下的即是生物质重油。生物沥青与SK70石油沥青共混沥青具体的制备方案如下:①称取预定质量的70#基质沥青,通过恒温加热设备维持沥青加热温度为160℃;②边搅拌边加入不同掺量的生物质重油(掺量为0%、20%、30%、40%、50%、60%,占基质沥青质量的百分比);③采用高速剪切乳化机以1500r/min的转速高速剪切30min,将共混的沥青发育30min最终得到低标号沥青与生物沥青共混物。试验结果表明,生物质重油加热后为液体,不需要专门的研磨设备即可容易地与石油沥青均匀溶合,并没有出现离析现象。

制备乳化沥青时选用维实伟克(乳化剂A)和阿克苏乳化剂B)两种慢裂慢凝阳离子乳化剂。乳化沥青由乳化剂、盐酸调节剂经室内小型胶体磨制备而成。

试验结果表明:①两种乳化剂在不同生物重油掺量下所生产的乳化沥青其各项性能指标均满足现行《公路沥青路面再生技术规范》(JTGF41-2008)要求,可见将生物沥青与石油沥青共混后所生产的乳化沥青可用于生产乳化沥青冷再生混合料,且生物沥青与石油沥青共混后并没有影响乳化剂与沥青的配伍性。②随着生物重油掺量增大,乳化沥青蒸发残留物的针入度增大,延度增大,这与掺加生物沥青后共混沥青针入度和软化点试验结果相类似,可见掺加生物重油后会改善沥青的低温性能,但也会降低沥青混合料的高温稳定性。

8、沥青冷再生拌合站

乳化沥青冷再生混合料通常作为高速公路的基层或下面层,处于拉压应力综合作用的复杂环境,而劈裂试验试件受力状态处于拉压结合状态,与路面基层受力环境最为接近,同时劈裂试验也是沥青路面冷再生混合料最佳乳化沥青用量的唯一试验方法。

乳化沥青混合料作为路面结构的承重层,若抗压强度不足,在行车荷载的作用下则会发生推移,出现车辙。为模拟养生期间乳化沥青冷再生混合料的强度发展规律,测试不同养生时间乳化沥青冷再生混合料的无侧限抗压强度,无侧限抗压强度试件由静压法成型,尺寸为直径100mm,高100mm,将试件不脱模放置24h后置于25℃鼓风烘箱养生5d。

试验结果表明:相同养生龄期内,随着生物质重油掺量增大,乳化沥青冷再生混合料无侧限抗压强度减小,尤其是生物重油掺量超过30%后无侧限抗压强度减小的趋势较为明显。

9、沥青冷再生设备

抗压回弹模量是进行路面结构设计时选取材料设计参数的重要依据,是计算路面结构弯沉与层底弯拉应力的关键参数,研究不同生物重油掺配比例下乳化沥青冷再生混合料抗压回弹模量变化规律,对确定乳化沥青冷再生混合料合理的路面结构厚度有重要意义。抗压回弹模量试件制备:静压法成型150mm(直径)×150(高)圆柱体试件,室内放置24h后脱模置于40℃鼓风烘箱养生3d。抗压回弹模量试验方法及数据处理严格按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》执行。

试验结果表明:随着生物质重油掺量增大,乳化沥青冷再生混合料抗压回弹模量呈二次函数关系减小,拟合关系良好。生物质重油掺量由10%增至60%,抗压回弹模量由1245MPa减至887MPa,掺生物重油的乳化沥青冷再生混合料抗压回弹模量满足规范800~1200MPa的模量要求。

试验结果可知:加速加载试验初期,车辙发展较快,车辙深度变化也比较明显,压密变形过后,随着加载次数的增大,乳化沥青冷再生混合料车辙发展进入蠕变稳定阶段,比较蠕变稳定阶段车辙变形量可以发现,车辙变形率随着生物质重油掺量的增大而增大,以蠕变稳定阶段和剪切破坏阶段的加载次数评价乳化沥青冷再生混合料的疲劳寿命,60%、50%、40%、30%、0%五组沥青掺量下冷再生混合料试件进入剪切失稳阶段加载次数分别为50、65、85、90、100万次,可见以高温稳定性作为衡量标准,随着生物重油掺量的增大,乳化沥青冷再生混合料高温稳定性降低。

10、沥青冷再生施工技术规范

低温弯曲试验结果表明,增大生物重油掺配比例,乳化沥青冷再生混合料的抗弯拉强度和弯曲劲度模量减小,最大弯拉应变增大。生物结合料石油沥青在乳化加工后可形成良好的复合改性共混结构形式,提高了乳化沥青冷再生混合料低温抗裂性。

试验结果表明:①由于乳化沥青冷再生混合料内部存在缺陷或者材料分布不均匀,在重复荷载作用下,裂缝会进一步扩展,使结构受力面减小,当重复作用积累到一定次数后,就会使混合料结构产生破坏,对于生物沥青共混乳化沥青冷再生混合料,生物沥青掺量由0%增加到60%,混合料疲劳曲线双对数拟合结果,K值依次是6443、6814、7067、7517、7356、7279、6895,K值越大,疲劳曲线的线位越高,冷再生混合料的疲劳寿命增大,相应的抗疲劳破坏的能力越强,相比普通乳化沥青冷再生混合料,掺加生物重油后疲劳曲线K值明显增大,由此可见,掺加生物重油后乳化沥青冷再生混合料抗疲劳性能普遍提高,在生物质重油掺量达到30%时乳化沥青冷再生混合料抗疲劳性能最优。②随着生物重油掺配比例的增大,疲劳试验双对数拟合斜率n值也是出现了先减小后增大的变化趋势,n值越小,混合料疲劳性能对应力变化的敏感程度越不严重,由此可见30%生物重油掺量下共混沥青混合料的抗疲劳性能最好。

① 生物沥青与石油沥青共混后所生产的乳化沥青满足现行沥青路面再生技术规范的技术指标要求,将生物重油结合料以一定比例替代石油沥青用于生产乳化沥青在技术上是可行的。