重庆市高速公路沥青路面就地热再生设计与施工技术指南Word格式文档下载.docx
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2.7再生沥青
在旧沥青中掺入适量的再生剂、新沥青后,经混合所得到的符合路用性能的沥青。
2.8再生沥青混合料
旧沥青路面材料按设计配合比加入新矿料、新沥青和适量再生剂,经再生生产后得到的符合路用性能的沥青混合料。
3材料与设备
3.1一般规定
3.1.1沥青混合料就地热再生所使用的材料,主要有道路石油沥青、液体石油沥青及改性沥青等沥青材料,各种规格的粗细集料、填料等矿料,以及由这些材料组成的浙清混合料,还有用于改善再生沥青混合料性能的再生剂、改性剂、纤维等添加剂材料。
3.1.2沥青路面再生混合料使用的各种材料,运至现场后必须进行质量检验,经评定合格后方可使用。
不同料源、品种、规格的集料不得混杂堆放;
不同路段、不同沥青含量、不同级配的旧沥青混合料应分开堆放,不得混杂,保证材料均匀一致。
新集料、旧沥青混合料应堆放在预先经过硬化处理的地面上,且排水通畅,多雨地区宜采用防雨篷遮盖。
3.1.3除了就地热再生技术使用的特殊技术需要外,所使用材料的技术要求还应符合《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2006)、《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)、《公路沥青路面再生技术规范》(JTGF41-2008)的规定。
材料试验应遵照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)、《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)和《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的规定执行。
3.1.4路面加热机
(1)当环境温度在10℃以上时,能够将旧路面铺层要求深度范围内的混合料加热到要求的温度。
一台或多台加热机对旧路面实施加热时,必须实现连续加热、保证路面受热均匀;
单机(或加热机组)的工作能力必须大于480m2/h。
(2)加热机必须配置两组以上的加热器,应能形成前后两个以上的加热室;
在将热能渗透(或辐射)到路面表层理想深度的同时,不会烧焦沥青,不产生不必要的污染;
燃料的燃烧过程必须在全密封的装置内进行,整个路面加热过程严禁任何明火。
3.1.5路面加热铣刨机
(1)能够对已经预热的路面实施二次加热,加热过程不烧焦沥青,不产生不必要的污染;
燃料的燃烧过程在全密封的装置内进行,加热过程严禁任何明火。
(2)配备有铣刨(或耙松)装置,能够将旧路面沥青表层均匀地铣刨(耙松)至规定的深度,并使耙松后的旧混合料形成料垄;
铣刨深度能够准确调整,旧路面经加热铣刨后,在整个工作宽度上,下层表面具有要求的横坡度及平整度。
3.1.6路面加热复拌机
(1)能够连续完成新沥青、再生剂与新旧沥青混合料的搅拌;
混合料搅拌均勻;
再生沥青混合料出料温度满足要求;
能以间隙出料方式向沥青混合料摊铺机供料,供料过程不产生集料离析与温度离析。
(2)配备有新沥青混合料添加与控制装置,能够完成新沥青混合料的连续添加与控制;
能够连续对新沥青、再生剂、新旧沥青混合料进行初次搅拌与摊平,并对摊平的混合料连续、持续的再次加热;
能够连续对初次搅拌并再次加热后的混合料进行提升,并向搅拌缸连续、稳定供料;
再次加热后的混合料被提升后,其暴露出的铣刨面上,不应遗漏有混合料颗粒或其他材料;
采用连续(或间隙)搅拌的方式,将被搅拌材料拌合成符合要求的再生沥青混合料,并以间隙卸料方式向摊铺机料斗卸料;
能够对热铣刨后的铣刨面边沿与铣刨面进行加热,便于实现优良的边界粘结与热接缝。
3.1.7沥青混合料摊铺机
要求与新沥青混合料摊铺作业设备相同。
3.1.8碾压设备
要求与新沥青混合料碾压作业设备相同。
3.2新添加材料的技术要求
3.2.1新沥青
(1)应选用符合要求的道路石油沥青,不应用液体石油沥青、煤沥青、乳化沥青和改性乳化沥青;
如选用改性沥青,应通过试验分析确定。
(2)原则上新沥青和改性沥青的标号,应与被修复路面初始设计采用的沥青标号一致;
也可采用针入度大一级的沥青,但对于原路面车辙较明显的路段,不宜采用;
对于原路面采用基质沥青混合料,而再生料采用改性沥青混合料的,需要进行试验验证后方可使用。
(3)新沥青必须按品种、标号分开存放,沥青在储罐中的储存温度不宜低于130℃,并不高于170℃。
在储运、使用和存放过程中应有良好的防水措施,避免雨水或者加热管道蒸汽进入沥青中。
(4)新沥青和改性沥青在选择、生产、运输、储存等方面,均应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)、《公路沥青路面再生技术规范》(JTGF41-2008)规定的注意事项。
3.2.2再生剂
(1)沥青再生剂应具有良好的流变性能,有较好的相容性和较广的适应性,能够对老化沥青中的沥青质起溶解和分散作用,能有效改善或恢复老化沥青的各种技术指标。
(2)从保证施工安全考虑,要求再生剂有足够高的闪点,一般应在220℃以上。
(3)应根据旧沥青材料(RAP)中沥青的老化程度、沥青含量、RAP掺配比例、再生剂与沥青的配伍性,综合选择再生剂品种。
沥青老化严重、旧沥青含量高、RAP掺配比例大时,应选择标号低、黏度小的再生剂品种。
(4)再生剂生产者或供应商应提供产品的名称、代号、标号与质量检验单,以及运输、储存、使用方法和涉及健康、环保、安全等有关资料,不同批次产品的性能一致,且在运瀚、储存过程中,性质不发生变化。
(5)热拌沥青混合料再生剂技术要求宜满足表3-1的要求。
表3-1热拌沥青混合料再生剂的质量要求
检验项目
RA-1
RA-5
RA-25
RA-75
RA-250
RA-500
实验方法
60℃动度黏度(10-6m2/s)
50~175
176~900
901~4500
4501~12500
12501~37500
37501~60000
T0619-2011
闪点(℃)
≥220
T0633-1993
饱和芬含量
(%)
≤30
T0618-1993
芳香芬含量
实测
记录
薄膜烘箱实验
前后黏度比
≤3
前后质量变化
≤4,
≥-4
≤3,
≥-3
T0609-2011
或
T0610-2011
15℃密度
T0603-2011
注:
薄膜烘箱试验前后黏度比=试样薄膜烘箱试验后黏度/试样薄膜烘箱试验前黏度。
(6)不同的再生剂,对同一种老化沥青的技术指标改善可能会呈现不同的效果,所以,再生剂品种的选择应以实验室试验为基础,将能够采集到的多种再生剂与需要维修的旧路面回收沥青做再生试验,选择改善再生混合料及旧沥青各项技术指标效果最好的再生剂。
(7)检验再生沥青和再生剂效果应进行常规试验(针入度、15℃延度、软化点等),并采用(旋转)薄膜老化试验或压力老化试验,模拟使用沥青再生剂的再生沥青的长期老化过程,进行老化试验(质量变化、残留针人度比、15℃残留延度),汇总对比不同剂量的再生沥青试验结果,确定符合技术要求的几组添加比例;
检验再生沥青混合料效桌应用符合技术要求的几组再生沥青,分别进行沥青混合料马歇尔试验及验证试验(动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂试验残留强度比、小梁弯曲),最终汇总不同配合比再生沥青混合料的试验结果,确定最佳添加比例的再生剂和再生沥青混合料级配。
3.2.3新矿料
(1)宜选用耐磨性较好的集料(如辉绿岩、玄武岩等)和黏附性较好的石灰岩矿粉。
(2)粗集料破碎作业时,不得采用颚式破碎机加工,应采用反击破式破碎机轧制的碎石,严格控制细长扁平颗粒含量。
(3)细集料宜采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质、并有适当级配机制砂。
(4)粗集料、细集料、矿粉的质量标准应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)的要求。
3.3施工机械
3.3.1就地热再生设备基本性能要求:
(1)路面加热宽度:
≯4500mm
(2)路面再生深度:
≮60mm
(3)路面最大再生宽度:
≮3750mm
(4)施工作业速度:
0〜6m/min
(5)拖行速度:
≤60km/h
(6)轮胎应具有耐高温性。
3.3.2各单机基本性能要求:
就地热再生机组整体性能应满足以上各点要求外,各单机还应分别满足下列要求。
(1)路面加热机
持续向配置的加热器提供低热源的热量,所形成的前后加热室温度能够自动控制;
路面加热过程中,不允许产生燃气外泄,严禁出现任何明火。
加热室所产生的热量,应能使路面均匀受热;
严禁路面由于受热不均出现的烧焦沥青现象。
加热器采用自动点火方式,并保持点火的稳定与可靠;
在路面加热过程中,严禁采用人工明火点燃加热器,
当多台加热机以单向纵队方式对路面实施连续加热时,各台加热机的加热室能够实现不同的温度控制,让路面表层形成不同的稳定温度梯度。
各台加热机之间的间距能够控制,当间距过小时,能够报警提示。
(2)路面加热铣刨机
持续向配置的加热器提供低热源的热量,加热室的温度能够自动控制;
采用的铣刨(或翻松)方式,能够将旧路面热铣刨(或翻松)至预定深度,并在铣刨(或翻松)中,保持铣刨深度稳定。
热铣刨(或翻松)中,能够保持旧路面沥青混合料集料与油石比的整体稳定,不破坏集料的级配。
添加的新沥青、再生剂能够依次通过添加装置添加到翻松后的旧沥青混合料中;
添加量能够自动控制;
能够对新沥青、再生剂进行加热,新沥青、再生剂的喷洒方式可以是滴状、射流状或自流状,并能实现顺利、准确的喷洒;
铣刨装置铣刨后的旧沥青混合料,能够将添加的新沥青遮盖,并形成料垄;
喷洒的再生剂应覆盖整个料垄,铣刨装置能够将旧沥青混合料与再生剂充分混合。
当与加热机以单向纵队方式对路面实施连续热铣刨时,铣刨机与加热机之间的间距能够控制,当间距过小时,能够报警提示。
(3)路面加热复拌机
料斗刮板的刮料速度能够自动控制,能够根据新旧沥青混合料的设定比例与复拌机的行进速度,自动调整刮料速;
在混合料提升机向拌缸输送混合料过程中,提升速度应连续、稳定,不卡料;
混合料提升与搅拌缸搅拌中,能够保持并升高混合料的温度,进一步降低混合料中的水分;
复拌的加热过程,严禁出现任何明火。
混合料搅拌缸应采用强制搅拌方式,对混合料实施连续搅拌;
搅拌好的再生沥青混合料采用间歇卸料方式;
相邻两次卸料的时间间隔,由试验路试验效果决定,以混合料拌和均匀,色泽一致,所有集料颗粒全部裹覆沥青结合料为准;
卸入摊铺机料斗的混合料应无花白、无离析和结团成块等现象。
复拌机的行进速度、复拌机料斗的刮料速度、搅拌缸一缸混合料的搅拌时间,应与沥青混合料摊铺机的混合料摊铺能力相协调,以保证复拌机刮料、搅拌缸搅拌、向摊铺机料斗卸料、摊铺机摊铺等作业连续稳定进行。
当与加热铣刨机以单向纵队方式对路面材料实施复拌过程中,复拌机与加热铣刨机之间的间距能够控制,当间距过小时,能够报警提示。
4旧路调查分析及评价
4.1一般规定
4.1.1复拌再生型沥青路面就地热再生技术对原路面状况有一定的要求,因此,在选择适用就地热再生技术之前,必须对原有路面进行详细的调查和评价,以判定原有路面状况是否适合使用就地热再生的方式进行处理,并为接下来的材料和路面设计提供依据。
4.1.2就地热再生施工路面状况调查一般流程如图4.1所示。
图4.1路面状况调查一般流程
4.2旧路面信息调查
4.2.1原始设计资料
设计资料的调查,应该包含初始设计过程中的详细信息,如交通状况、气候条件,路面结构和材料类型及设计等。
应着重了解的资料如下:
(1)路面结构组成及强度。
(2)旧沥青混凝土路面的平均厚度。
(3)面层沥青混合料类型与材料组成。
图4.2历史资料调查流程图
4.2.2工程施工资料
施工记录能够提供更多相关的信息。
许多工程在修建过程中都必须详细记录采用的施工方法、使用的材料和最终交工验收的情况。
(1)基层材料类型、材料性质、稳定性及压实情祝。
(2)沥青混凝土路面特别是上面层沥青混凝土的材料类型、拌和生产情况、施工方法、厚度及压实情况。
(3)预期热再生处理厚度内面层所用沥青胶结料类型、用量、材料性能及来源,以及集料的级配、性质、来源等原材料状况。
(4)施工资料与设计资料之间存在的变动情况及原因。
4.2.3养护记录调查。
养护记录不仅能够反映路面的病害情况及路面的材料组成现状,同时还会记录原始路面的材料情况及病因分析,因此是沥青就地热再生路面调查中不可缺少的一个环节,应着重了解以下信息:
(1)各种养护操作的原因、时间、类型、位置、规模以及具体实施过程中采用的方法、材料类型、数量及应用范围。
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(2)需特别注意碎石封层、稀浆封层或微表处、封缝和热塑塑胶类标线。
表面处治、封缝和热塑塑胶类标线可加人到热再生混合料中,但需在配合比设计过程中加以考虑。
这些材料会影响再生剂类型、外掺料(级配、等级、数量和沥青用量)及掺加量的确定。
4.2.4旧路面现有状况调查。
旧路面病害类型、数量调查,可分为以下几大类:
⑴龟裂
轻度龟裂:
主要裂缝宽度在2mm以下,主要裂缝块度在0.2~0.5m之间,损坏按面积计算。
中度龟裂:
主要裂缝宽度在2~5mm以下,部分裂缝块度小于0.2m,损坏按面积计算。
重度龟裂:
主要裂缝宽度大于5mm,大部分裂缝块度小于0.2m,损坏按面积计算。
(2)块状裂缝
轻度:
裂缝宽度在3mm以内,大部分裂缝块度大于l.0m,损坏按面积计算。
重度:
裂缝宽度在3mm以上,主要裂缝块度在0.5〜1.0m之间,损坏按面积计算。
(3)纵向裂缝
裂缝宽度在3mm以内,损坏按长度计算,检测结果要用影响宽度(0.2m)换算成面积。
主要裂缝宽度大于3mm,损坏按长度计箅,检测结果要用影响宽度(0.2m)换算成面积。
(4)横向裂缝
主要裂缝宽度大于3mm,损坏按长度计算,检测结果要用影响宽度(0.2m)换算成面积。
(5)坑槽
轻度:
有效坑槽面积在0.lm2以内,损坏按面积计算。
有效坑槽面积大于0.lm2,损坏按面积计算。
(6)松散
路面细集料散失、脱皮、麻面等表面损坏,损坏按面积计算。
路面粗集料散失、脱皮、麻面、露骨,表面剥落,有小坑洞,损坏按面积计算。
(7)沉陷
沉陷是指大于lOnun的路面局部下沉。
深度在10~25mm之间,损坏按面积计算。
重度:
深度大于25mm,损坏按面积计算。
(8)车辙
车辙是指轮迹处深度大于lOmm的纵向带状凹槽。
深度在10~l5mm之间,损坏按长度计算,检测结果要用影响宽度(0.4m)换算成面积。
深度l5mm以上,损坏按长度计算,检测结果要用影响宽度(0.4m)换算成面积。
(9)波浪拥包
波峰波谷高差在10〜25mm之间,损坏按面积计算。
波峰波谷高差大于25mm,损坏按面积计算。
(10)泛油
泛油是指路面沥青被挤出或表面被沥青膜覆盖形成发亮的薄油层,损坏按面积计算。
4.2.5旧路面强度调查。
宜采用贝克曼梁或自动检设备检测。
自动检测时,宜采用具有可靠数据标定关系的自动化检测设备,检测结果应能换算成我国相关技术规定的回弹弯沉值。
自动检测设备必须定期标定,每年至少标定一次。
标定的相关系数不得小于0.95。
弯沉检测数据应以100m为单位,对弯沉值大的特异路段,应加密检测。
4.2.6路面平整度检测。
宜采用快速检测设备,可结合路面损坏和车辙一并检测。
单独检测路面平整度吋,宜采用高精度的断面类检测设备。
路面平整度检测设备必须定期标定,每年至少标定一次,标定的相关系数应大于0.95。
路面平整度检测数据以l00m(人工检测)或l0m(快速检测)为单位。
4.2.7路面抗滑性能检测。
宜采用基于横向力系数的路面抗滑性能检测设备或其他具有可靠数据标定关系的自动化检测设备。
检测设备必须定期标定,每年至少标定一次。
路面抗滑性能检测数据(横向力系数)应以l00m为单位。
4.2.8旧路面基层状况调查。
按照一定的频率,采用取芯机钻探或人工挖坑的方法对旧路面基层进行取样检测,重点调查基层的完整性,掌握破损状况、数量、位置并分析破损原因,量测基层厚度,同时掌握基层下面部位出现的病害类型、数量、位置及原因。
对路面出现病害的部位要加强检测频率。
4.2.9沥青面层材料调查、检测。
按照一定频率,采用小型加热机或挖掘的方法对沥青路面面层进行取样,对旧路面沥青混合料进行室内试验分析,检测旧路面沥青混合料的质量,包括油石比、矿料级配、矿料质量、旧沥青的各项技术指标等,用这些数据综合分析路面病害产生的原因;
量测旧沥青路面厚度。
一般情况下,沥青混合料取样应避免采用取芯机钻孔取芯的方法,因为取芯机钻孔取芯会损坏旧沥青混合料骨料,导致级配不准确。
4.2.10交通及环境调查如下:
(1)旧路面交通量调查的首要目的是为就地热再生结构设计和材料设计提供依据和参考。
调查内容有:
交通量的大小、重载情况、渠化交通情况,以及就地热再生工程设计使用年限内交通量发展的预测。
(2)交通量调查的第二个目的是为就地热再生施工制订交通组织方案提供依据,如果交通量太大,热再生施工时有可能影响车辆通行,应采取车辆分流措施;
如果交通量太大又无法分流车辆,可针对性地进行施工组织设计或选择其他路面养护维修方法。
(3)环境调查主要是调研就地热再生施工可能有影响的敏感点,这些敏感点是否对就地热再生施工造成干扰。
如沿线的桥梁、下水井盖、路缘石、防护设施、加油I(气)站、两侧的绿化设施等。
对周围敏感点做出安全评价,并采取相应安全防范措施。
4.3旧路面评价
4.3.1准确分析路面病害成因:
①路面结构本身引起的;
②材料不合格及疲劳引起的;
③施工工艺不完善引起的。
若总体方案采用就地热再生,应分析就地热再生不能解决的病害的所占比例,并采用有效方案进行解决。
4.3.2通过旧路面历史信息和旧路面的养护调查评价,应从工程技术角度判断旧路面是否适合采用就地热得生技术。
4.3.3通过路面的病害检测、强度检测、平整度检测、抗滑性能检测结果,依据相关规定,评定路面是否适合采用路面再生技术进行养护。
对确定沥青路面就地热再生的路段,要满足以下原则:
路段的整体强度要合格,达到中等及以上等级,强度等级达不到中等的,要将个别弯沉值大的点进行局部处理后也要达到中等级别。
对旧沥青路面实施不同的现场沥青再生措施。
现场热再生应按表4-1的规定实施。
表4-1就地热再生工艺适用条件
参数
适用范围
应用要点
旧沥青路面的平均厚度(cm)
≥5
要确保耙松时不得将非沥青混合料翻松
车辙
深度
沥青混合料向两侧的挤压变形(cm)
≤5
沥青混合料向两侧挤压所形成车辙深度超过3cm时,应事先将超过3cm的突出部分进行铣刨。
磨耗(cm)
部分铣刨或者整平时,车辙上限可达5cm
龟裂率(%)
≤40
(1)如果仅仅是表层龟裂时,不受此限制;
(2)当局部破损达到联结层一下时,应事先修补
旧路面沥青针入度(0.01mm)
≥20
4.3.4通过对旧沥青路面混合料相关性能的检测进行评价,确定是否适合进行沥青路面就地热再生:
①旧沥青混凝土路面的平均厚度不小于5cm,沥青路面再生层下面沥青厚度要大于2cm;
②原路面旧沥青25℃针入度不得低于20(0.1mm),宜在30(0.lmm)以上。
分析面层沥青混合料类型与材料组成,特殊混合料如开级配排水层、开级配抗滑层、大粒径沥青混合料以及路用组织或夹层、橡胶或橡胶封层等的存在,将影响就地热再生工艺的选择和施工,以及再生材料的设计,需要根据具体的情况作进一步详细评价。
4.3.5经济评价。
对采用不同的路面维修方法进行经济对比分析评价,分析各种方法路面设计使用年限内的平均成本,包括路面维修成本、养护成本、路面残值等。
对于收费公路,还应分析不同维修方法可能带来的施工期间的车辆通行费损失。
4.3.6交通及环境评价。
通过对现有路面平面几何尺寸、现有交通量组成调查、施工占道以及沿线各种设施、环境保护等综合因素的影响分析,评价是否适合采用路面就地热再生技术。
4.3.7综合评价。
通过工程技术、环境、交通、工程经济等各个方面的评价,选择是否适合就地热再生技术。
如果确定了采用就地热再生技术,还应初步确定采用哪一种类型的就地热再生方案。
一条道路的路面维修工程选择了就地热再生工艺,并不意味着整个工程只能采用就地热再生一种工艺,往往可辅以其他的路面维修工艺,进行配套综合使用。
5再生沥青混合料施工配合比设计
5.1—般规定
5.1.1进行配合比设计之前,必须首先对旧路面性能和旧路面材料进行详尽的调查评价;
在配合比设计中,应充分考虑原路面的病害
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