就地冷再生的施工方法及施工系统
技术领域
本发明涉及道路养护的技术领域,具体而言,涉及就地冷再生的施工方法及施工系统。
背景技术
随着我国经济持续快速发展,道路交通量也日益繁重,轴载不断增加,道路行业的重心开始由道路新建建设转向道路养护。路面再生技术由于回收利用旧料而带来的成本降低和环保节能成为了再生工艺的首要优势。而在众多的路面再生方案中,冷再生由于其碳排放少,对环境影响小,成为了路面基层以及中下面层的主要再生方案;
现有技术中,路面的就地冷再生多采用水泥冷再生以及乳化沥青冷再生,水泥冷再生仅适合于路面底基层冷再生,而乳化沥青冷再生方法对乳化剂配方以及沥青种类要求较高,使得施工过程中不确定性增大,施工质量不易控制,且乳化沥青冷再生存在沥青用量较大,养护时间长的缺陷。此外,现有的就地冷再生施工系统受制于设计缺陷,施工效率偏低。
发明内容
有鉴于此,本发明一方面在于提供一种就地冷再生的施工方法,该施工方法能较大地节约沥青用量,提高施工效率。
一种就地冷再生的施工方法,使用包含泡沫沥青、碎石、预拌活性填料和RAP旧料的冷再生料进行就地冷再生;所述预拌活性填料包含60~80wt%水泥,以及20~40wt%粉煤灰和/或高炉矿渣粉。
进一步地,所述碎石占所述RAP旧料质量的15~20wt%。
进一步地,所述泡沫沥青的原料包含基质沥青和占所述基质沥青1.5~2.5wt%的水。
进一步地,制备所述泡沫沥青的发泡温度为150~170℃。
进一步地,所述就地冷再生包括:
将待就地冷在生路面铺撒所述预拌活性填料与碎石;
对经铺撒所述预拌活性填料和碎石的路面在加入泡沫沥青的过程中进行铣刨而后拌和以冷再生;
对将冷再生的路面进行压实;
对经压实的路面进行养护。
进一步地,所述铣刨的深度为8~10cm,单次的铣刨宽度3.5~3.8cm,铣刨的速度控制在6~8m/min。
进一步地于,所述压实包括先使用单钢轮压路机静压1~2次,再使用双钢轮压路机高频低幅压实2~3次,使用单钢轮压路机弱振1~2次,而后使用胶轮压路机压实。
进一步地,所述养护包括先封闭晾晒养护2~3天,再半封闭晾晒养护5~7天后作表面铺封处理。
本发明另一方面在于提供一种就地冷再生的施工系统,该施工系统具有较高的施工效率。
一种实现如上述施工方法的施工系统,包括:
沥青罐车,用以装盛的制备泡沫沥青的原料;
预拌料喷洒车,用于将所述预拌活性填料撒铺;
水罐车,用于将装盛水;
冷再生机,与所述沥青罐车和所述水罐车相连,用于将所述沥青罐车中的泡沫沥青和所述水罐车中的水喷洒在铺撒有预拌活性填料的路面上,并对该路面进行铣刨、拌和并进行摊铺;
压路机,用于将摊铺有混合料的路面压实。
进一步地,所述冷再生机组的出料管设有自动加热装置。
本发明的就地冷再生的施工方法,使用包含泡沫沥青和预拌活性填料的冷再生料,该施工方法不受材料配方组分限制,选用最常规的基质沥青以及普通的水发泡形成泡沫沥青,与RAP旧料结合实现路面的冷再生施工,节约沥青用量,节省工程成本,同时优化后的施工系统,机身沥青管采用自动加热设计,使得施工不受停工时间过长后沥青管被管内残留沥青硬化后堵塞的影响,节省了人力物力,提高了施工效率。铣刨设备和摊铺设备一体化,去除了现有冷再生设备铣刨后需要提升机送入摊铺设备的步骤,以提高冷再生施工效率,使得施工质量得以控制。
具体实施方式
除非另有限定,本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时,以本说明书中的定义为准。
如本文所用之术语:
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中,此短语将使权利要求为封闭式,使其不包含除那些描述的材料以外的材料,但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时,其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时,这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围,而不论该范围是否单独公开了。例如,当公开了范围“1~5”时,所描述的范围应被解释为包括范围“1~4”、“1~3”、“1~2”、“1~2和4~5”、“1~3和5”等。当数值范围在本文中被描述时,除非另外说明,否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位,1份可表示任意的单位质量,如可以表示为1g,也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份,B组分的质量份为b份,则表示A组分的质量和B组分的质量之比a:b。或者,表示A组分的质量为aK,B组分的质量为bK(K为任意数,表示倍数因子)。不可误解的是,与质量份数不同的是,所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生,例如,A和/或B包括(A和B)和(A或B);
此外,本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个,并且单数形式的要素或组分也包括复数形式,除非所述数量明显旨指单数形式。
本发明的就地冷再生的施工方法,使用包含泡沫沥青、碎石、预拌活性填料和RAP旧料的冷再生料进行就地冷再生;预拌活性填料包含60~80wt%水泥,以及20~40wt%粉煤灰和/或高炉矿渣粉。具体地,预拌活性填料中水泥的质量分数为60wt%、60.5wt%、62wt%、65wt%、70wt%、75wt%、78wt%、80wt%等;粉煤灰和/或高炉矿渣粉的质量分数为40wt%、39.5wt%、38wt%、35wt%、30wt%、25wt%、22wt%、20wt%等。
本发明中,预拌活性填料的作用是提高泡沫沥青混合料的早期强度和水稳定性。碎石的作用是提高泡沫沥青混合料碾压后的路面承载力。需要说明的是,上述“粉煤灰和/或高炉矿渣粉”表示粉煤灰和高炉矿渣粉中的一者,以及二者的混合物。作为一种优选的实施方式为粉煤灰和高炉矿渣粉的混合物,粉煤灰和高炉矿渣粉的混合质量之比可为40:60。
包含泡沫沥青、碎石、预拌活性填料和RAP旧料的冷再生料在进行就地冷再生操作时,先将预拌活性填料与碎石撒铺在待就地冷再生的路面,而后在经撒铺预拌活性填料与碎石的路面喷洒泡沫沥青。
上述泡沫沥青(又称为泡沫沥青)是采用基质沥青在加入水的条件下发泡而成。较好地,作为原料之一的水的用量可以占基质沥青的1.5~2.5wt%,如1.5wt%、1.8wt%、2wt%或2.5wt%。
泡沫沥青的发泡温度可以较为适宜地为150~170℃,如150℃、152℃、155℃、160℃、165℃、168℃或170℃等。
容易理解的是,制备泡沫沥青的发泡剂可以采用现有技术,如中国专利CN106496677A的发泡剂,该发泡剂质量之比为100:0~0:100的由天然胶乳和工业胶乳所组成,其固含量在1~80%。或者如中国专利CN104861674A的发泡剂,该发泡剂包括油相、水相、表面活性剂,油相为渣油、沥青或馏分油,水相为生活用水或工业用水,含有表面活性剂的水分散在油的连续相中,油相与水相的质量比为1:2~3:1。油相的粘度为20~500Pa·S(60℃),水相为微米级。按质量比,将表面活性剂加入水相混合,再与油相一起经高速剪切或胶体磨,乳化制得。至于发泡剂的用量,可以根据实际需要作选择,例如可参考性地占基质沥青质量的0.5~2wt%。
基质沥青较好地可列举出70或90号基质沥青的具体实例。发泡试验机优选为维特根室内发泡设备WLB10。
碎石的粒径没有特别严苛的要求,但以小粒径与大粒径的间断级配组合为准(例如小粒径为0~3mm、大粒径为15~25mm)。碎石较宜地为新碎石。
碎石的用量可参考性地为RAP旧料质量的15~20wt%,如15wt%、16wt%、17.5wt%、19wt%、19.5wt%或20wt%。
上述冷再生料中,由于泡沫沥青的特殊分散状态,即泡沫沥青仅选择性地包裹预拌活性填料的细料部分形成砂浆,并粘附于粒径较大颗粒的表面,将大集料颗粒以点连接的方式粘结起来,而不同于普通热拌沥青混合料中形成连续的沥青膜,因此,预拌活性填料及碎石的级配对冷再生料的影响等都具有一定的特殊性。预拌活性填料中的细料部分,尤其是的细料部分级配组成最为关键,为保证泡沫沥青有效均匀分散,可提供一种预拌活性填料的级配组成如下:
冷再生料除了包含预拌活性填料和泡沫沥青,还可包含稳定剂、凝胶材料等公知的组分。
上述就地冷再生的过程具体包括:
将待就地冷在生路面铺撒预拌活性填料;
对经铺撒预拌活性填料的路面在加入泡沫沥青的过程中进行铣刨而后拌和以冷再生;
对经冷再生的路面进行压实;
对经压实的路面进行养护。
这里,铣刨的深度较适宜地为8~10cm。为保证铣刨料的级配均匀性,铣刨刀头采用下切工法。
此处,压实较佳地包括先使用单钢轮压路机静压1~2次,再使用钢轮压路机高频低幅压实2~3次,单钢轮压路机弱振1~2次,而后胶轮压路机压实。需要说明的是,胶轮压路机压实的次数以满足压实的要求为准。此处,养护包括先封闭晾晒养护2~3天,再半封闭晾晒养护5~7天后作表面铺封处理。铺封处理是对道路进行防晒等保护。
本发明的施工系统,包括:
沥青罐车,用以装盛的泡沫沥青;
预拌料喷洒车,用于将所述预拌活性填料撒铺;
水罐车,用于将装盛水;
冷再生机,与所述沥青罐车和所述水罐车相连,用于将所述沥青罐车中的泡沫沥青和所述装水车中的水喷洒在铺撒有预拌活性填料的路面上,并对该路面进行铣刨、拌和并进行摊铺;
压路机,用于将摊铺有混合料的路面压实。
上述中,冷再生机能够进行铣刨和摊铺,去除了现有冷再生设备铣刨后需要提升机送入摊铺设备的步骤,提高了施工效率。
上述,沥青罐车的出料管可设有自动加热装置,这样使得施工不受停工时间过长后沥青管被管内残留沥青硬化后堵塞的影响,节省了人力物力,提高了施工效率。
本发明的冷再生机组的铣刨装置和摊铺装置可以同步一体化施工,这样极大地提高了施工效率。
以上未述及之处适用于现有技术。
实施例1
步骤一、发泡条件实验。即室内试验确定泡沫沥青最佳发泡温度和最佳发泡用水量,室内泡沫沥青发泡试验机优选维特根室内发泡设备WLB10;
为满足施工所要求的泡沫沥青膨胀率和半衰期,设定再生机的沥青用量和发泡用水量,并在施工前利用再生机上的试验喷嘴进行发泡试验,检验发泡效果,泡沫沥青优选70、90号基质沥青。
步骤二、通过撒布车按照电脑控制系统均匀撒布预拌活性填料以及碎石,冷再生机通过推行杠推动沥青罐车、水罐车开始作业。利用预拌料喷洒机在待冷再生路面撒铺预拌活性填料与碎石。预拌活性填料由水泥60wt%、以及40wt%混合有粉煤灰-高炉矿渣粉(粉煤灰、高炉矿渣的质量比例为40:60)的混合集料所组成
步骤三、通过冷再生机对路面进行铣刨,为保证铣刨料的级配均匀性,铣刨刀头采用下切工法,按照设定再生深度对路面连同布摊的预拌活性填料一起进行铣刨、拌和,冷再生机铣刨过程中加入泡沫沥青和水,再继续拌合形成冷再生料。其中,铣刨深度为8cm,单次铣刨宽度3.5cm,铣刨速度控制在6m/min;微处理器喷射系统通过其可在就地再生过程中准确地控制稳定剂和水等液体物质的添加,从而保证再生料的拌和质量。待冷再生料充分在路面成型。冷再生料的技术指标如下:
检测项目 |
检测结果 |
检测方法 |
技术要求 |
干湿劈裂强度比 |
85 |
T0716 |
≧75 |
动稳定度 |
5000 |
T0719 |
≧1600 |
20℃抗压回弹模量 |
1000 |
GB/T50081 |
≧800 |
冻融劈裂强度比 |
86 |
T0729 |
≧70 |
步骤四、压实。即一台单钢轮压路机随即进行静压1遍,配套自动找平系统;随后,单钢轮压路机进行高频低幅压实2遍,双钢轮压路机高频低幅振动压实5遍完成复压;最后采用26吨胶轮压路机压实8遍,完成终压。
步骤五、先将压实完毕的路段封闭晾晒养生2天,将再生材料中的水分进行蒸发,使得再生层获得一定的早期强度。之后边开放交通边晾晒养生5天,这时在通过检测确保再生层水分含量较低的情形下,及时加铺封层和表面层。
实施例2
步骤一、发泡条件实验。即室内试验确定泡沫沥青最佳发泡温度和最佳发泡用水量,室内泡沫沥青发泡试验机优选维特根室内发泡设备WLB10;
为满足施工所要求的泡沫沥青膨胀率和半衰期,设定再生机的沥青用量和发泡用水量,并在施工前利用再生机上的试验喷嘴进行发泡试验,检验发泡效果,泡沫沥青优选70、90号基质沥青。
步骤二、通过撒布车按照电脑控制系统均匀撒布预拌活性填料,冷再生机通过推行杠推动沥青罐车、水罐车开始作业。利用预拌料喷洒机在待冷再生路面撒铺预拌活性填料。预拌活性填料由水泥80wt%、以及20wt%混合有粉煤灰-高炉矿渣粉(粉煤灰、高炉矿渣的质量比例为40:60)的混合集料所组成。
步骤三、通过冷再生机对路面进行铣刨,为保证铣刨料的级配均匀性,铣刨刀头采用下切工法,按照设定再生深度对路面连同布摊的预拌活性填料一起进行铣刨、拌和,冷再生机铣刨过程中加入泡沫沥青和水,再继续拌合形成冷再生料。其中,铣刨深度为9cm,单次铣刨宽度3.6m,铣刨速度控制在7m/min;微处理器喷射系统通过其可在就地再生过程中准确地控制稳定剂和水等液体物质的添加,从而保证再生料的拌和质量。待冷再生料充分在路面成型。冷再生料的技术指标如下:
检测项目 |
检测结果 |
检测方法 |
技术要求 |
干湿劈裂强度比 |
86 |
T0716 |
≧75 |
动稳定度 |
5100 |
T0719 |
≧1600 |
20℃抗压回弹模量 |
1050 |
GB/T50081 |
≧800 |
冻融劈裂强度比 |
85 |
T0729 |
≧70 |
步骤四、压实。即一台单钢轮压路机随即进行静压1遍,配套自动找平系统;随后,单钢轮压路机进行高频低幅压实2遍,双钢轮压路机高频低幅振动压实5遍完成复压;最后采用26吨胶轮压路机压实8遍,完成终压。
步骤五、先将压实完毕的路段封闭晾晒养生3天,将再生材料中的水分进行蒸发,使得再生层获得一定的早期强度。之后边开放交通边晾晒养生5天,这时在通过检测确保再生层水分含量较低的情形下,及时加铺封层和表面层。
实施例3
步骤一、发泡条件实验。即室内试验确定泡沫沥青最佳发泡温度和最佳发泡用水量,室内泡沫沥青发泡试验机优选维特根室内发泡设备WLB10;
为满足施工所要求的泡沫沥青膨胀率和半衰期,设定再生机的沥青用量和发泡用水量,并在施工前利用再生机上的试验喷嘴进行发泡试验,检验发泡效果,泡沫沥青优选70、90号基质沥青。
步骤二、通过撒布车按照电脑控制系统均匀撒布预拌活性填料,冷再生机通过推行杠推动沥青罐车、水罐车开始作业。利用预拌料喷洒机在待冷再生路面撒铺预拌活性填料。预拌活性填料由水泥70wt%、以及30wt%混合有粉煤灰-高炉矿渣粉(粉煤灰、高炉矿渣的质量比例为40:60)的混合集料所组成。
步骤三、通过冷再生机对路面进行铣刨,为保证铣刨料的级配均匀性,铣刨刀头采用下切工法,按照设定再生深度对路面连同布摊的预拌活性填料一起进行铣刨、拌和,冷再生机铣刨过程中加入泡沫沥青和水,再继续拌合形成冷再生料。其中,铣刨深度为10cm,单次铣刨宽度3.7m,铣刨速度控制在7.5m/min;微处理器喷射系统通过其可在就地再生过程中准确地控制稳定剂和水等液体物质的添加,从而保证再生料的拌和质量。待冷再生料充分在路面成型。冷再生料的技术指标如下:
检测项目 |
检测结果 |
检测方法 |
技术要求 |
干湿劈裂强度比 |
88 |
T0716 |
≧75 |
动稳定度 |
5250 |
T0719 |
≧1600 |
20℃抗压回弹模量 |
1200 |
GB/T50081 |
≧800 |
冻融劈裂强度比 |
90 |
T0729 |
≧70 |
步骤四、压实。即一台单钢轮压路机随即进行静压1遍,配套自动找平系统;随后,单钢轮压路机进行高频低幅压实2遍,双钢轮压路机高频低幅振动压实5遍完成复压;最后采用26吨胶轮压路机压实8遍,完成终压。
步骤五、先将压实完毕的路段封闭晾晒养生2天,将再生材料中的水分进行蒸发,使得再生层获得一定的早期强度。之后边开放交通边晾晒养生6天,这时在通过检测确保再生层水分含量较低的情形下,及时加铺封层和表面层。
实施例4
步骤一、发泡条件实验。即室内试验确定泡沫沥青最佳发泡温度和最佳发泡用水量,室内泡沫沥青发泡试验机优选维特根室内发泡设备WLB10;
为满足施工所要求的泡沫沥青膨胀率和半衰期,设定再生机的沥青用量和发泡用水量,并在施工前利用再生机上的试验喷嘴进行发泡试验,检验发泡效果,泡沫沥青优选70、90号基质沥青。
步骤二、通过撒布车按照电脑控制系统均匀撒布预拌活性填料,冷再生机通过推行杠推动沥青罐车、水罐车开始作业。利用预拌料喷洒机在待冷再生路面撒铺预拌活性填料。预拌活性填料由水泥70wt%、以及30wt%混合有粉煤灰-高炉矿渣粉(粉煤灰、高炉矿渣的质量比例为40:60)的混合集料所组成。
步骤三、通过冷再生机对路面进行铣刨,为保证铣刨料的级配均匀性,铣刨刀头采用下切工法,按照设定再生深度对路面连同布摊的预拌活性填料一起进行铣刨、拌和,冷再生机铣刨过程中加入泡沫沥青和水,再继续拌合形成冷再生料。其中,铣刨深度为11cm,单次铣刨宽度3.8m,铣刨速度控制在8m/min;微处理器喷射系统通过其可在就地再生过程中准确地控制稳定剂和水等液体物质的添加,从而保证再生料的拌和质量。待冷再生料充分在路面成型。冷再生料的技术指标如下:
步骤四、压实。即一台单钢轮压路机随即进行静压1遍,配套自动找平系统;随后,单钢轮压路机进行高频低幅压实2遍,双钢轮压路机高频低幅振动压实5遍完成复压;最后采用26吨胶轮压路机压实8遍,完成终压。
步骤五、先将压实完毕的路段封闭晾晒养生3天,将再生材料中的水分进行蒸发,使得再生层获得一定的早期强度。之后边开放交通边晾晒养生6天,这时在通过检测确保再生层水分含量较低的情形下,及时加铺封层和表面层。
本发明施工方法不受材料配方组分限制,选用最常规的基质沥青以及普通的水即可发泡形成泡沫沥青,与RAP旧料结合就能实现路面的冷再生施工,此类冷再生施工方法,节约沥青用量,节约工程成本,且通过点焊式的路面结构具有良好的路用性能。并提供一种优化后的冷再生系统。相对于乳化沥青,泡沫沥青用量节省近1%,节约了工程成本。
本发明的施工系统,机身沥青管采用自动加热设计,使得施工不受停工时间过长后沥青管被管内残留沥青硬化后堵塞的影响,节省了人力物力,提高了施工效率。铣刨设备和摊铺设备一体化,去除了现有冷再生设备铣刨后需要提升机送入摊铺设备的步骤,提高了施工效率。
由于本发明中所涉及的各工艺参数的数值范围在上述实施例中不可能全部体现,但本领域的技术人员完全可以想象到只要落入上述该数值范围内的任何数值均可实施本发明,当然也包括若干项数值范围内具体值的任意组合。此处,出于篇幅的考虑,省略了给出某一项或多项数值范围内具体值的实施例,此不应当视为本发明的技术方案的公开不充分。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程,但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程,即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式选择等,落在本发明的保护范围内。