厂拌冷再生沥青混合料的生产工艺
摘要
关键词
再生沥青混合料;厂拌;生产工艺
正文
我国近些年的公路建设规模逐步增大,路网建设质量也有了很大的提升,但其中不乏一些早期修建的公路工程,受到通行压力的影响,部分公路路面病害问题严重,为了延长公路使用寿命,将一些早期公路路面的养护作业提上了日程,主要养护内容就是沥青路面施工。相关数据显示,仅在大型和中型的维修工程中,沥青路面的旧料年产量就可达1.6亿吨,但循环利用率仅为30%,这就造成了较大的资源浪费问题。一些发达国家的循环利用率可达90%,可见我国的再生沥青混合料技术还需不断完善。
一、厂拌冷再生技术的优势及发展现状
沥青混合料的再生技术根据生产工艺的不同可以被分成厂拌热再生和厂拌冷再生两种,在实际生产中,采用厂拌热再生技术的沥青混合料循环利用率仅为30%,相对来说,资源再利用率较低。而厂拌冷再生技术虽然起步较晚,但工艺成果较为突出,可以实现对80%旧混合料的应用,正是由于其在资源利用率方面的优势,在我国推出之后就备受各个生产厂家的关注。但从厂拌冷再生技术的应用现状来看,相关的技术设备和工艺方法还不够完善,并未形成较为成熟的生产标准,致使在一些生产活动中还会存在很大的弊端,限制厂拌冷再生技术作用的发挥。
在针对混合料的搅拌施工参数进行验证时,试验室所采取的搅拌设备为间歇式搅拌设备,而在实际工程中,除了间歇式设备外,还会采用连续式生产设备,这主要是由于一些工程中对混合料的供应效率要求较高,需要进行连续施工。间歇式的设备特点为,可以根据工程需求,合理拌合生产混合料,可确保混合料的性能与工程要求相符,而缺点为混合料的生产效率较低,无法满足连续摊铺的施工要求,在选用间歇式搅拌设备时,常见待工状态,将直接影响路面摊铺的进度。而连续式搅拌设备可有效改善间歇式设备的不足,但在施工中还未形成较为完善的施工标准和流程,致使施工时,仅能根据工程要求来进行拌合操作,这必定会引发混合料质量问题。在试验室验证的过程中所选用的搅拌设备和实际施工的工艺方法存在一定的差异,所给出的材料用量仅能作为参考,这也更加突出了对厂拌冷再生设备进行合理选用的重要性。
二、原材料准备
1、新添加材料类型
在厂拌冷再生混合料中采用的新集料为9.5-19mm的石灰石,水泥为普硅P-O42.5,掺量为1.3%,矿粉采取工地自磨。
2、RAP材料的应用
考虑到工程路面的结构层分别为岩碎层和石灰石碎石层,进行工程原路面处理时,应遵循逐层处理的原则,从上层的岩碎石入手,对其进行开铣刨处理,且将其堆放至指定位置进行集中破碎处理,其次才是对中层和下层的铣刨处理。之后根据破碎工艺参数,将其筛分为多个等级的材料,同时对材料的含水率进行有效控制。
3、乳化沥青的生产
可选取美国生产的NU-4S型乳化沥青设备,在进行乳化沥青生产时,表现出较强的稳定性和精度,可将沥青粒径控制在5μm以内。采用该设备产出的乳化沥青粒径较为均匀,且普遍偏小,在道路摊铺中,可有效包裹新旧集料,在上层形成较好的保护层,降低混合料的离析问题,可在一定程度上提升沥青路面的稳定性。该类混合料的应用,可以有效提升资源利用率,节约了大量的材料成本。同时,其自身的沥青含量较少,有助于提升路面的抗高温性能。
三、厂拌冷再生混合料的配比与计量控制方法
为提高冷再生混合料的性能,我们采用了考虑冷再生混合料矿料级配与RAP级配相结合的原则,即双级配控制方法来设计混合料,添加的新集料均为10-20mm的粗集料,这样大大改善了冷再生混合料的真实矿料级配,结合高性能的乳化沥青,提高了混合料的使用性能,尤其是其高温稳定性。经室内配比试验,得出最佳含水量为5.2%,最佳乳化沥青用量为4.0%。冷再生混合料在生产过程中新旧集料采用皮带秤称重方式计量,计量精度偏差不大于2%;水泥与矿粉均采用变频电机带动输送螺旋添加,使用螺旋电子称计量,计量精度偏差不大于2%;乳化沥青采用变频电机带动螺杆泵旋转添加,使用电磁流量计计量,计量精度偏差在1%左右;水采用变频电机控制水泵,用涡轮流量计计量。计量精度偏差不大于2%。
四、拌和设备和工艺选择
众所周知,废旧沥青混合料经过冷铣刨、破碎筛分后,其矿料级配比其原来在路上的级配要细很多,按双级配控制理论设计的冷再生混合料,需要加入较大比例且颗粒较粗的新集料。如果把这些粗颗粒新集料与旧沥青混合料一起拌和,必然会导致新集料表面裹覆的沥青少、沥青膜薄,甚至产生大量的花白料,不仅严重影响混合料的均匀性,其使用性能也大打折扣,甚至不能成型。传统的冷再生拌和设备就是这种一起拌和的生产工艺,根本满足不了现在对冷再生混合料均匀性、高性能的要求。本工程采用自主研发的全新的冷再生专用分层多步连续式拌和。
乳化沥青裹覆能力较弱的骨料先经皮带输送装置投入一级搅拌缸,然后依次加入水、乳化沥青、水泥,搅拌均匀后的半成品混合料转入二级搅拌缸。乳化沥青裹覆能力较强的骨料经另一皮带输送装置投入二级搅拌缸,依次加入水、乳化沥青、石粉进行短暂的预搅拌,然后与一级搅拌制成的半成品混合料再进一步搅拌均匀。采用这种拌和设备与工艺拌制的冷再生混合料非常均匀、稳定,色泽乌黑发亮,浆液饱满且不流淌,施工性能非常好、易于压实,成型后路面的现场空隙率远远低于设计标准,达到了10%以内,颜色、级配等外观及芯样与热拌沥青混合料基本一致。
结语:通过上述分析不难看出,拌合设备的合理选用对厂拌冷再生生产工艺水平具有直接影响,在拌合设备选用合理的情况下,可使混合料的性能得到有效保障,从而提升废旧沥青材料的应用率,增强其循环作用。而在采用分层多步连续拌合设备时,混合料的级配和性能稳定性均可得到保障,这也是厂拌冷再生技术的主要优势,对于提升废旧混合料利用率具有积极作用。
参考文献:
[1]王玉军,梁冰.旧沥青路面乳化沥青厂拌冷再生关键技术研究[J].山东交通科技,2016(4):52-55.
[2]李逢源.厂拌冷再生技术特性及施工工艺[J].山西建筑,2015(26):159-160.
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