瀝青路面銑刨回收料(RAP)再利用廠拌柔性基層施工關鍵技術(shù)

瀝青路面銑刨回收料(RAP)再利用廠拌柔性基層施工關鍵技術(shù)

摘要：隨著我國高速公路改擴建項目的進一步擴大，瀝青路面銑刨回收料（RAP）冷再生技術(shù)應用具有較大建筑市場和可觀的經(jīng)濟效益，符合當前國家鼓勵的綠色節(jié)能環(huán)保原則,有效降低道路工程造價。本文作者結(jié)合參與已施工的國內(nèi)京臺高速山東段、滬陜高速合大安徽段改擴建工程，著重從RAP的生產(chǎn)與管理、乳化瀝青制備與生產(chǎn)工藝、乳化瀝青冷再生配合比設計、冷再生拌合設備工裝及拌合工藝等方面關鍵技術(shù)進行研究。為以后在既有機場道路、高速公路、市政道路及大型廣場等瀝青路面的大中修、改擴建等類似工程積累經(jīng)驗。Keys：RAP再利用廠拌柔性基層施工關鍵技術(shù)1.工程簡介京臺高速公路泰安至棗莊段改擴建項目位于山東省，全長33.6km，其中雙側(cè)拼寬段23.7km，分離式加寬段10km，冷再生瀝青基層在路基雙側(cè)拼寬段；滬陜高速合大安徽段工程類似。冷再生瀝青基層的設計參數(shù)如下表1：表1冷再生瀝青混合料基層的設計參數(shù)設計參數(shù)技術(shù)指標備注劈裂強度（MPa）干濕劈裂強度比（%）凍融劈裂強度比TSR（%）60℃動穩(wěn)定度（次/mm）空隙率（%）≥0.6≥80≥75≥20008-13試驗溫度15℃試驗溫度15℃T0729T0719T0924由上表看：目前國內(nèi)冷再生材料設計指標相對比較完善，但面對廢舊瀝青路面材料再利用，控制RAP材料的均勻性、穩(wěn)定性、耐久性和作為路面基層材料需要承受路面荷載的重要結(jié)構(gòu)層都無成熟的案例可套用。本文筆者從RAP的生產(chǎn)與管理、乳化瀝青制備與生產(chǎn)工藝、乳化瀝青冷再生配合比設計、冷再生材料拌合設備工裝及工藝等關鍵技術(shù)方面來開展分析研究。2.RAP的生產(chǎn)與管理技術(shù)2.1RAP質(zhì)量檢測指標研究采用室內(nèi)試驗、實體工程試驗段性能檢測與理論分析相結(jié)合的方法進行,對原路面進行路況檢測與評價并劃分銑刨路段。通過室內(nèi)試驗研究，分析舊路面材料的老化程度、RAP級配，并進行材料結(jié)構(gòu)參數(shù)性能試驗（詳見表2）。表2RAP設計參數(shù)設計參數(shù)技術(shù)指標備注RAP礦料級配瀝青含量（%）砂當量（%）實測實測≥50《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG/T5521-2019)附錄BRAP中的瀝青25℃針入度60℃動力粘度軟化點抽提或燃燒法《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20）RAP中的粗集料RAP中的細集料篩分、針片狀篩分《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTGE42）2.2RAP的施工工藝流程施工準備→銑铇→RAP運輸→RAP篩分及存儲。在路面銑刨過程中，為了得到較合理的粒徑銑铇料，控制銑刨機的刀頭形狀、數(shù)量及銑刨速度是關鍵。通過研究控制銑铇機的刀頭形狀、數(shù)量及速度是可保障RAP級配與理論配合比要求的級配相符，因此選擇銑铇機類型后通過改裝刀頭形狀及數(shù)量是關鍵，同時采用改裝后的銑刨機分兩層進行銑刨，銑刨速度2m/min。RAP運輸應保持潔凈,防止雨水浸潤；RAP的篩分和儲存，將老路銑铇后的RAP運入場內(nèi)，裝入篩分機冷料斗，經(jīng)過傳送帶送入篩網(wǎng)，經(jīng)過篩網(wǎng)裝置篩出每檔RAP集料，再經(jīng)過傳送帶輸出，篩分后的分段集料進行分倉堆放。要得到較好的級配，篩網(wǎng)安置角度、振動頻率尤為重要，為了能得到較好RAP集料級配料，對篩網(wǎng)安放角度進行試驗，同時對銑刨料篩分料進行取樣，根據(jù)篩分結(jié)果級配符合要求，并且效率最高的是將篩網(wǎng)安置角度為30~35度之間，頻率為50HZ能達到RAP的配比要求。篩網(wǎng)工作原理：RAP進入冷料斗，通過傳送帶輸入至最上層篩網(wǎng)內(nèi)，篩分的同時通過一對電機對篩網(wǎng)進行振動，通過最上層篩網(wǎng)對大于32mmRAP進行第一次篩出，然后進入第二層篩網(wǎng)，篩出20-30mmRAP，在經(jīng)過第三層篩網(wǎng)篩出5-10mmRAP，最后0-5mm落入最下層，篩分出的每檔料經(jīng)過傳送帶篩出（詳見圖1）。圖1篩分機篩分過程示意圖根據(jù)篩網(wǎng)安放角度、高度及振動頻率，RAP通過每種孔徑的篩網(wǎng)均勻的篩出較好的級配，通過傳送帶送出。篩分后的RAP分為三種級配，分別是0～5mm、5～10mm和10～30mm。RAP存儲，RAP篩分后需要分倉存儲，存儲時堆放高度是十分重要的，如果堆放高度過高，由于RAP附著了少量瀝青，會讓RAP結(jié)塊，那樣對冷料倉進行堵塞，如果堆放高度過低，會極大程度上浪費存儲料倉資源，需要對RAP堆放高度進行確定，因此采用模擬試驗對堆放高度進行確定。經(jīng)過模擬預壓得出2.5m，3m兩組堆載實驗RAP狀態(tài)較為松散，考慮到大面積存儲，避免不必要的浪費，因此選擇2.5-3m堆放高度，最大程度上利用存儲空間，料倉隔墻應大于3m進行砌筑，堆放天數(shù)為4天，堆放高度不得大于3m，符合規(guī)范要求。3.乳化瀝青生產(chǎn)方法與生產(chǎn)制備RAP經(jīng)過改裝篩分機進行篩分，得出不同分段的RAP集料級配，通過對RAP瀝青抽提試驗得出需要新加入制備的乳化瀝青，增加其粘附性、改變破乳速度及提升后期的新拌混合料力學等技術(shù)性能，為了得到需要的乳化瀝青，對常規(guī)的乳化瀝青生產(chǎn)方法及其乳化瀝青加工設備進行研究。3.1乳化瀝青生產(chǎn)方法研究乳化劑與基質(zhì)瀝青的配伍型以及乳化瀝青的破乳時間，并與加入水泥的初凝時間及施工時間的關系，通過調(diào)整摻配比例、PH值、液體溫度、水的占比得到新制備的乳化瀝青加工配比，經(jīng)混合料性能檢測分析總結(jié)，形成一種新生產(chǎn)的乳化瀝青配比及加工方法。乳化瀝青加工用的基質(zhì)熱瀝青溫度在135-140℃之間，皂液溫度控制在35-40℃之間，加工時，基質(zhì)瀝青與皂液通過各自管道按比例匯聚于膠體磨，出磨的乳化瀝青在進罐前應增加一套降溫控溫設備，控制乳化瀝青在進罐前的溫度在60-70℃，防止因溫度偏高出現(xiàn)破乳現(xiàn)象。其RAP冷再生乳化瀝青要具有裹覆型、柔性、比表面積大等特點，其作為一種綠色、低碳環(huán)保經(jīng)濟的再生技術(shù)，既能大量利用廢舊瀝青混合料，節(jié)約資源，降低成本；還能夠提高大中修路面品質(zhì)，消除路面病害，減少反射裂縫。3.2乳化瀝青生產(chǎn)制備乳化瀝青生產(chǎn)要依據(jù)皂液和基質(zhì)瀝青按照一定的配方來完成，生產(chǎn)乳化瀝青的摻配比例一定要控制精確，其中皂液包含鹽酸、水、乳化劑三種材料，嚴格控制皂液的PH值，乳化瀝青生產(chǎn)制備時的配比根據(jù)試驗驗證的配方，把基質(zhì)瀝青、乳化劑、水、鹽酸通過膠體磨剪切構(gòu)成（見圖2所示）。圖2乳化瀝青生產(chǎn)制備過程4乳化瀝青冷再生混合料配合比設計及驗證通過對馬歇爾擊實試驗擊實數(shù)據(jù)分析，根據(jù)空隙率、劈裂強度等指標與配合比的關系，調(diào)整新制備乳化瀝青、水泥、RAP等各種材料配合比例，得到適合乳化瀝青冷再生廠拌要求的配合比。通過旋轉(zhuǎn)壓實試驗和馬歇爾擊實試驗擊實數(shù)據(jù)對比，驗證了新制備乳化瀝青、水泥及RAP的摻入比例及該配合比的可行性。5冷再生混合料拌合設備改造及工藝技術(shù)5.1冷再生混合料拌合設備改造冷再生拌合設備目前市場未有現(xiàn)成的裝備，根據(jù)冷再生瀝青混合料的設計性能要求，通過改造傳統(tǒng)拌合站，形成階梯型拌合設備（詳見圖3），兩個拌缸階梯型布置，減小設備負荷，通過末端調(diào)節(jié)裝置可調(diào)整拌缸長度，從而合理控制攪拌時間。圖3階梯拌缸圖5.2冷再生混合料拌合工藝技術(shù)RAP再生瀝青混合料拌合時，首先將兩種粗集料傳送至上階梯拌缸的前部，拌合兩種粗集料，然后將兩種細集料礦粉和水泥傳送至上階梯拌缸的中部，分撒在已初拌合粗集料上，混合集料經(jīng)再次拌合后，由連接料斗傳送到下階梯拌缸內(nèi)；下階梯拌缸內(nèi)的兩個乳化瀝青及水噴灑裝置分段多次噴灑乳化瀝青和水并充分拌合，成品混合料經(jīng)第二攪拌軸推送至下料口，由下料斗送出，由運輸皮帶運送至成品倉，裝車運輸至現(xiàn)場。6結(jié)束語隨著我國高速公路瀝青路面、城市市政瀝青道路的改擴建和路面大中修的項目增多，伴隨著國家環(huán)保政策執(zhí)行力度的加大，原先道路瀝青銑刨料作為廢棄材料的現(xiàn)象將被嚴禁，RAP的再利用是瀝青道路施工企業(yè)當前面臨著的主要技術(shù)難題。本文作者就本公司首次承攬的國內(nèi)京臺高速、滬陜高速等瀝青路面改擴建項目的施工，展開了RAP再利用的有關主要性能指標研究，形成一種適合于冷再生施工的乳化瀝青加工制備的成套技術(shù)、一種性能優(yōu)異的