CN101768912A - 用于路面摊铺的冷再生沥青混合料处理方法 - Google Patents

Abstract

一种用于路面摊铺的冷再生沥青混合料处理方法，其步骤包括：(一)旧沥青路面材料RAP的破碎、筛分和贮存；(二)将RAP材料运至拌和厂拌和、集中破碎和筛分，拌和后的再生冷料马上运送至施工现场；(三)运输与摊铺冷再生沥青混合料；(四)压实冷再生沥青混合料，通过初压、复压、终压三个碾压阶段完成；以及，(五)养生而完成。据此，最大程度的利用了原路面结构和路面材料，实现了社会、经济、环保效益的最佳统一。

Description

用于路面摊铺的冷再生沥青混合料处理方法

技术领域

本发明涉及道路工程，尤其是用于路面摊铺的冷再生沥青混合料处理方法。

背景技术

半刚性基层沥青路面的改建及修复，会产生大量的旧沥青路面材料，从保护环境和节约资源方面考虑，这部分旧沥青路面材料应该全部再生利用。根据对再生技术的分析，乳化沥青冷再生比较适合这种工程情况。由于约50％路段的半刚性基层没有损坏，旧沥青路面材料再生后可作为上基层使用。虽然国内外许多地区都在试验、研究分析旧沥青路面材料的再生利用，但在工程实际应用中仍存在若干关键技术问题需要深入研究。为此，本发明人根据高速公路改建工程实践，对原半刚性基层的可用性判断、含冷再生层的改建结构厚度确定方法、冷再生上基层的结构模量组合分析冷再生上基层模量与冷再生混合料抗压回弹模量的换算关系及冷再生混合料的材料组成设计进行了系统研究，进而提出本发明专利申请。所谓“模量”，即产品在力学指标、结构上可作为综合考察指标的工业参数，针对不同产品，通常通过力学试验和经验来确定。

我国的沥青资源比较贫乏，特别是高质量的道路沥青数量更是少之又少，远远不能满足快速发展的高速公路建设的需要，致使10余年来，绝大部分高速公路的道路沥青不得不依赖于进口，而进口沥青的价格之高往往令人膛目结舌，为了节省投资、加快建设速度，在修筑高速公路时只好选用较薄的沥青路面，这也导致了我国高速公路沥青路面的沥青层普遍比国外的薄很多。与此同时，我国的交通运输业却发展很快，交通量和汽车荷载都日益增加，重载车辆的数量更是大幅度提高。在只能铺筑薄沥青层的情况下，为了适应交通运输的需求，建设、设计、施工各方面只有对基层的承载力做出更高的要求，强度较高的半刚性基层就成为了我国高速公路沥青路面最普遍使用的基层结构。据统计，目前半刚性基层沥青路面是我国高速公路的主要路面结构类型，约占总里程的75％多。该路面结构通常是由沥青面层和半刚性基层组成。我国已开放交通的高速公路半刚性基层沥青路面，其沥青面层厚度多为15～16cm，半刚性基层厚20cm左右。长期以来人们普遍认为半刚性基层沥青路面的主要优点是：①板体性强、承载力大、弯沉小；②节省投资，可以用较少的钱修更多的路。但是经过多年的使用，这种路面也暴露出了一些不容忽视的缺陷和不足：①半刚性基层的收缩开裂以及由此引起的沥青面层的反射裂缝；②半刚性基层的疲劳损坏，由于半刚基层沥青路面的设计思想是建立在基层作为承重层的基础上的，基层的疲劳损坏就等于整个路面结构的破坏；③半刚性基层的强度、模量过大问题。这些缺陷和不足以及交通流量大幅度提高和超载问题严重，导致了大量的设计年限为15年的高速公路沥青路面在通车7～8年左右，充其量10年的时间里，就出现了程度不同的网裂、坑槽、车辙等早期损坏而必须进行大修。这种路面在进行大修时，沥青面层首先被铣刨掉，面层的铣刨就带了两个必须解决的问题：一、沥青面层以下的路面结构承载能力的判断问题，以决定这些路面结构层的利用方式；二、回收的旧沥青路面材料RAP(reclaimed asphalt pavement)的处置问题。目前路面结构设计，无论是新建还是改建，都越来越体现为一个技术-经济问题，所以本发明将寿命周期费用分析引入沥青路面改建结构设计，给出了基于性能的含冷再生层的加铺层厚度的确定方法。

通过工程数学方法对冷再生路面结构的有限元分析，综合考虑冷再生上基层模量对路基顶面最大压应变、冷再生上基层最大拉应变和面层最大剪应力的影响，冷再生上基层模量的理想范围是3000～4000MPa。结合冷再生沥青混合料的室内试验结果，只要冷再生上基层的模量大于2200MPa，就可以满足结构和材料的性能要求。

沥青混合料再生利用，是将需要翻修或废弃的沥青路面，经过翻挖(铣刨))、回收、破碎、筛分，用新集料、新沥青材料适当配合，重新拌制，形成具有要求路用性能的再生沥青混合料，用于铺筑新路面结构层，其使用效果与新沥青混合料相当或接近，沥青混合料的再生利用，能够节省大量的沥青和砂石材料，降低筑路成本，同时，还有利于处治废弃的沥青路面材料，节约能源，保护环境，具有显著的经济效益和社会效益。

总之，最大程度地利用原路面结构和路面材料对高速公路沥青路面进行大修，既可以实现路用材料和资源的可持续利用、降低维修成本，又可以在尽量减少废弃材料的环境污染和处理费用的前提下，全面恢复或提高原路面的路用性能，实现高速公路社会效益、经济效益与环保效益的和谐统一。

发明内容

根据上述现状，本发明目的在于，提供一种用于路面摊铺的冷再生沥青混合料处理方法。

根据本发明所涉及的处理方法，其具体步骤包括：

(一)旧沥青路面材料RAP的破碎、筛分和贮存

其根据铣刨料的尺寸和冷再生沥青混合料的级配要求，通过筛网将铣刨料分成细集料部分及粗集料部分，并对大于级配所要求粗集料粒径的过大颗粒部分进行再次破碎，破碎后的铣刨料经筛网过筛后分成粗、细两档，就可以继续利用了。筛分后的RAP按粗、细不同进行分类堆放，同时由于RAP的含水量不宜过大，堆放地点必须进行硬化，对细的RAP材料应采取防雨措施。

(二)将RAP材料运至拌和厂拌和、集中破碎和筛分

冷再生沥青混合料的拌和，是将破碎筛分后的原沥青面层铣刨料、乳化沥青、矿粉、水泥以及水按照掺配质量比例进行RAP混合料的拌和加工，得到均一混合物的过程，拌和后的再生冷料马上运送至施工现场。

(三)运输与摊铺冷再生沥青混合料

运输车辆在装料过程中前后移动，分几堆装料，以减少冷再生沥青混合料的离析。运输过程中，运料车辆均应有篷布覆盖并扣牢，主要目的是防止乳化沥青在运输过程中因水分散失过快而提前破乳。

冷再生沥青混合料必须缓慢、均匀、连续不断地摊铺于基层上，形成上基层。摊铺过程中不应随意变换速度或中途停顿。

(四)压实冷再生沥青混合料

根据通常的路面施工规范，通过初压、复压、终压三个阶段完成。

(五)养生

冷再生沥青混合料上基层碾压完成后静置养生，养生期通常为10～14d，以可以用钻孔取芯机取出完整的冷再生沥青混合料上基层芯样作为结束养生工作的最终评判指标。

据此，达到了提高道路的通行服务水平，保护环境，节约不可再生资源，以及保护施工人员的身体健康的社会效益。同时，最大程度的利用了原路面结构和路面材料，实现了社会、经济、环保效益的最佳统一。

具体实施方式

根据本发明所涉及的路面冷再生沥青混合料处理及路面摊铺方法，包括(一)将旧沥青路面材料RAP的破碎、筛分和贮存；(二)将RAP材料运至拌和厂拌和，集中破碎和筛分；(三)冷再生沥青混合料的运输；(四)冷再生沥青混合料的压实；以及，(五)养生。

(一)旧沥青路面材料RAP的破碎、筛分和贮存，包括根据铣刨料的尺寸(例如，高速公路面层沥青混合料最大粒径26.5mm)和冷再生沥青混合料的级配要求，设置粒径10mm和30mm的两道筛网，将铣刨料分成10mm以下的细集料部分及10～30mm的粗集料部分。为了充分利用铣刨料，通过破碎设备，对30mm以上大颗粒部分进行再次破碎，破碎后的铣刨料再经筛网过筛后分成粗、细两档，就可以继续利用了。筛分后的RAP按粗、细不同进行分类堆放，同时由于RAP的含水量不宜过大，堆放地点必须进行硬化，对细的RAP材料采取防雨措施。

(二)冷再生沥青混合料的拌和，是将破碎筛分后的原沥青面层铣刨料、乳化沥青、矿粉、水泥以及水按照掺配质量比例，应用冷再生沥青混合料拌和设备进行RAP混合料的拌和加工，得到均一混合物。适宜的拌和时间根据实际情况调节并通过试拌确定，拌和后的冷再生沥青混合料应均匀，混合料呈褐色、无花白料、无液体流淌现象、无水泥或矿粉结块成团现象，和易性良好。严格控制冷再生沥青混合料的拌和时间，若过度拌和，可能导致乳化沥青提前破乳，而拌和不充分则可导致RAP等材料不能充分地被乳化沥青裹覆。拌和后的再生冷料不宜进行储存，必须马上运送至施工现场。

(三)冷再生沥青混合料的运输

运输车辆保持干净清洁。运输车辆在装料过程中前后移动，分几堆装料，以减少冷再生沥青混合料的离析。运输过程中，运料车辆均应有篷布覆盖并扣牢，主要目的是防止乳化沥青在运输过程中因水分散失过快而提前破乳。一台摊铺机的摊铺宽度不宜超过6m，通常应采用两台或以上相同型号的摊铺机组成梯队联合摊铺，相邻两台摊铺机应具有相同的压实能力，摊铺间距一般为10～20m，前后两台摊铺机轨道重叠30～60mm，保证纵向接缝为湿接缝。

冷再生沥青混合料必须缓慢、均匀、连续不断地摊铺，摊铺过程中不应随意变换速度或中途停顿。摊铺速度宜控制在1～3m/min范围内，当发现混合料出现明显的离析、波浪、裂缝、拖痕时，应分析原因，予以消除。

为了协调以上步骤，冷再生沥青混合料拌和站的生产能力应根据摊铺速度进行控制，可用下式计算：

Q＝60×S×b×h×R

式中：

Q——拌和站每台机小时产量，t/h；

S——摊铺机行进速度，m/min；

b——摊铺宽度，m；

h——摊铺层厚度，m；

R——冷再生沥青混合料的毛体积密度，t/m³。

(四)冷再生沥青混合料的压实

冷再生沥青混合料需要比热拌沥青混合料更大的压实功才能被充分压密。

根据公路施工技术规范进行冷再生沥青混合料的压实，过程分初压、复压、终压三个阶段。

(1)初压

采用1～2台8～12t双钢轮压路机静压1～2遍(轮迹重叠轮宽的1/2左右，往返1个来回为1遍)、中或低档位振压1～2遍，紧跟摊铺机进行碾压，并保持较短的初压区长度(30～50m)。

(2)复压

宜先采用2台35t以上单钢轮压路机低或中档位振压3～4遍，不宜开高档振动；再采用2台30t以上轮胎式压路机揉压3～4遍，以基本消除轮迹为宜。复压应紧跟在初压后开始，且不宜随意停顿。压路机碾压段的总长度应尽量缩短，通常不超过60～80m。采用不同型号的压路机组合碾压时宜安排每一台压路机作全面碾压，防止不同部位的压实度不均匀。在复压过程中，用3m直尺连续检测碾压平整度，当发现有凸埂时，应及时采用振动压路机沿横向顺埂振压消除。

(3)终压

宜采用1台8～12t双钢轮压路机静压1～2遍。终压应紧跟复压，经终压后已无明显轮迹时，可完成终压。

(五)养生

冷再生沥青混合料上基层碾压完成后应及时静置养生，养生期通常为10～14d，以可以用钻孔取芯机取出完整的冷再生沥青混合料上基层芯样作为结束养生工作的最终评判指标。

工地现场须根据具体情况配备足够数量的彩条布或PU薄膜类防雨圈材，在下雨前必须将养生路段的再生上基层覆盖严密，并做好路肩排水。

冷再生沥青混合料上基层与下面层之间须铺洒粘层油，使两层沥青结构层紧密联结。

据此，完成路面施工。

Claims (10)

1.一种用于路面摊铺的冷再生沥青混合料处理方法，其步骤包括：

(一)旧沥青路面材料RAP的破碎、筛分和贮存，

其根据旧沥青路面铣刨料的尺寸和冷再生沥青混合料的级配要求，通过筛网将铣刨料分成细集料部分及粗集料部分，并对大于级配所要求粗集料粒径的过大颗粒部分进行再次破碎，破碎后的铣刨料再经筛网过筛后分成粗、细集料部分；筛分后的RAP按粗、细不同，在经过硬化的地点进行分类堆放，并对细的RAP材料应采取防雨措施；

(二)将RAP材料运至拌和厂拌和、集中破碎和筛分，

其中，冷再生沥青混合料的拌和，是将破碎筛分后的原沥青面层铣刨料、乳化沥青、矿粉、水泥以及水按照通常的掺配质量比例进行拌和加工，得到均一混合物，拌和后的再生冷料马上运送至施工现场；

(三)运输与摊铺冷再生沥青混合料，

运输车辆在装料过程中前后移动，分几堆装料，以减少冷再生沥青混合料的离析；运输过程中，运料车辆均有篷布覆盖并扣牢，以防止乳化沥青在运输过程中因水分散失过快而提前破乳；

冷再生沥青混合料以缓慢、均匀、连续不断的方式摊铺于基层上；

(四)压实冷再生沥青混合料，

通过初压、复压、终压三个碾压阶段完成；以及，

(五)养生，

冷再生沥青混合料上基层碾压完成后静置养生10～14d。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(一)中的细集料及粗集料粒径分别为10mm以下及10～30mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(三)是通过摊铺机进行摊铺，且一台摊铺机的摊铺宽度不超过6m，采用两台或以上相同型号的摊铺机组成梯队联合摊铺，相邻两台摊铺机具有相同的压实能力，摊铺间距为10～20m，前后两台摊铺机轨道重叠30～60mm，且保证纵向接缝为湿接缝。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，冷再生沥青混合料摊铺速度控制在1～3m/min范围内，并在摊铺过程中对混合料出现明显的离析、波浪、裂缝、拖痕及时予以消除。

5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，冷再生沥青混合料拌和站的生产能力根据摊铺速度通过以下公式进行控制：

Q＝60×S×b×h×R

式中：

Q——拌和站每台机小时产量，t/h；

S——摊铺机行进速度，m/min；

b——摊铺宽度，m；

h——摊铺层厚度，m；

R——冷再生沥青混合料的毛体积密度，t/m³。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(四)中的初压、复压、终压三个阶段，分别通过下列步骤进行：

(1)初压，

采用1～2台8～12t双钢轮压路机静压1～2遍，轮迹重叠轮宽的1/2、中或低档位振压1～2遍，紧跟摊铺机进行碾压，并保持30～50m的初压区长度；

(2)复压，

采用2台35t以上单钢轮压路机低或中档位振压3～4遍；再采用2台30t以上轮胎式压路机揉压3～4遍，以基本消除轮迹为宜；复压紧跟在初压后开始，复压过程中无停顿，压路机碾压段的总长度不超过60～80m；

(3)终压，

采用1台8～12t双钢轮压路机静压1～2遍，终压紧跟复压，经终压后无明显轮迹时完成终压步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述复压步骤采用不同型号的压路机组合碾压，每一台压路机作全面碾压，防止不同部位的压实度不均匀，并在复压过程中，用3m直尺连续检测碾压平整度，当发现有凸埂时，采用振动压路机沿横向顺埂振压消除。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(五)养生，是以可以用钻孔取芯机取出完整的冷再生沥青混合料上基层芯样作为结束养生工作的最终评判指标。

9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，所述步骤(五)养生，还包括在下雨前将养生路段的再生上基层覆盖严密，并做好路肩排水的步骤。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，冷再生沥青混合料上基层与下面层之间铺洒粘层油，使两层沥青结构层紧密联结。