典型沥青混合料搅拌站设备设施配套与布局研究

1、典型沥青混合料搅拌站设备设施 配套与布局研究 答 辩 者： 指导老师: 总结总结 论文主要研究内容和框架论文主要研究内容和框架 研究背景及意义研究背景及意义 论文主要研究内容分析论文主要研究内容分析 一、研究背景及意义一、研究背景及意义 研究背景研究背景 另外，国家鼓励各地就地热再生技术应用单位根据实际情况，在规范 的基础上建立适合各地工程养护实际的指南或者手册。本文基于这个 大前提，结合贵州省交通厅2013年重大科技项目山区国省干线公路 沥青路面就地热再生技术应用研究对该课题进行研究 山区国省干线公路作为我国重要的基础设施，在公路路网中发挥着不可 替代的作用。与此同时，山区公路沥青路面的使用

2、性能却日渐下降。当 前，我国山区公路养护的现状是规模越来越大，而资金却极度缺乏。在 这种情况下，选择合适的预养护技术对其进行养护，对提高山区公路养 护质量，降低养护中材料、能源、资金的消耗具有重要意义。 沥青路面就地热再生技术作为预防性养护的一种，近年来因其独特的优 势，已在我国高速公路建设和养护中逐步推广应用，但是该项技术在山 区国省干线的应用还较少。因此有必要结合山区公路的地质地貌、气候 特点进行系统研究，总结出一套适用于山区干线公路沥青路面的就地热 再生技术施工工艺及质量控制原则。 研究意义研究意义 1. 当前，我国山区国省干线公路需养护的路段里程长，使用 就地热再生技术对其进行预防性养

3、护， 一方面对拓展就地热 再生技术的应用范围具有一定的实用价值。另一方面，将创 造巨大的经济效益。 2. 鉴于我国山区国省干线公路的使用及养护现状，研究适用 于它的就地热再生技术施工工艺及质量控制措施。对提高山 区公路路面的养护质量，延长道路使用寿命，恢复路面使用 性能，降低路面养护中材料、能源消耗，具有重大的意义。 二、论文主要研究内容及框架二、论文主要研究内容及框架 主 要 研 究 内 容 1. 对山区公路路面破损状况进行分类调查，并分析各类病害发 生的机理。然后根据就地热再生技术的适用条件，结合山区公路的 特点及病害情况对该技术的适用性进行分析。 2.对HIR在施工准备阶段的技术关键再生

4、混合料的配合比设 计进行研究。具体包括：山区公路原路面状况对再生混合料的影 响；再生剂、新沥青、新集料的选择及用量分析等。 3.对就地热再生技术在施工过程阶段的质量控制关键进行研究， 并总结出适合山区公路的质量控制方法。主要包括温度的控制；热 铣刨的控制；复拌工艺的控制等 4.通过灰色关联度综合评价模型对就地热再生技术在山区公路的 实施效果进行分析，并用该法评价其在山区公路应用的技术可行性。 论文研究框架论文研究框架 第三章第三章 山区国省干线公路沥青路面山区国省干线公路沥青路面HIRHIR技术施工工艺及原理技术施工工艺及原理 第四章第四章 山区国省干线公路山区国省干线公路HIRHIR再生混合

5、料配合比设计研究再生混合料配合比设计研究 第五章第五章 山区国省干线公路山区国省干线公路HIRHIR技术施工过程质量控制关键技术施工过程质量控制关键 第六章第六章 山区国省干线公路山区国省干线公路HIRHIR预养护的实施效果评价预养护的实施效果评价 第二章第二章 山区国省干线公路沥青路面早期病害及预养护山区国省干线公路沥青路面早期病害及预养护 第一章第一章 绪论绪论 第七章第七章 结论与展望结论与展望 三、论文主要研究内容分析三、论文主要研究内容分析 1.突发性 2.高速公路发生重、特大 恶性交通事故多 4.具有事故高发路段 3.追尾碰撞事故多 5.夜间事故率高 公路整体强度满足设计要求，路面

6、病害主要集中在路表面。 病害类型：龟裂、块状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、坑槽、松散、 沉陷、车辙等 山区公路早期病害类型 纵向 裂缝 横向 裂缝 网状 裂缝 龟 裂 沉 陷 坑 槽 车 辙 麻 面 修 补 松 散 K135+000K136+00052.6 51.0 57.0 7.3 37.8 0.2 9.6 6.7 0.0 0.3 K136+000K137+00033.3 35.5 39.7 2.0 14.7 19.8 9.1 7.5 0.0 16.7 K137+000K138+00034.7 24.7 28.2 7.6 13.4 23.1 13.3 1.1 13.6 21.6 K150+000

7、K151+00092.8 24.0 66.8 8.2 39.7 10.1 33.2 7.5 0.1 8.6 K158+000K159+00051.7 34.1 38.1 20.3 15.2 25.4 50.7 9.4 3.0 20.6 K159+000K160+00075.8 25.6 94.0 2.7 3.9 12.9 40.6 3.7 80.7 11.0 K160+000K161+0008.7 10.9 20.3 3.6 4.7 9.1 23.8 3.6 64.4 10.3 K161+000K162+00071.7 12.0 68.3 12.6 67.8 93.9 7.0 13.1 29.

8、3 51.3 调查路段 病害 类型 比例 1.1 早期病害类型 预防性养护 1.2.1 预防性分类 1.2.2 就地热再生预养护方式的提出 HIR是对原沥青路面表层以下35cm的厚度范围进行再生，利用该技术实施 沥青路面养护时，原路面应具备一定的条件： （1）原路面病害集中在表面层； （2）旧沥青路面整体强度满足设计要求：路面结构和路基应当坚固， 并具有足够的强度、承载力和良好的排水能力。 技术适用范围分析 表面封层类：稀浆封层、微表处、同步碎石封等； 预防性养护 沥青再生类：就地热再生、厂拌冷再生、厂拌热再生 分类 裂缝填封类：封缝、灌缝； 薄层罩面类：热沥青混合料薄层罩面、超薄磨耗层; 1

9、.2 就地热再生预防性养护的提出 HIR需要使用专门的机械进行施工作业，这些机械体型庞大，单机重量达数 十吨，整机组作业长度能达100米。所以山区公路就地热再生施工现场应具有 满足这些大型设备作业的条件 道路适用条件分析 1） 作业条件 2） 路面状况分析 路面强度指数 （SSI） 路面状况指数 (PCI） 行驶质量指数 (RQI) 抗滑性能 (SFC或BPN) 就地热再生措施 优 良 优 良 优 良 足够 不足上面层热再生 中、次、差上面层热再生 中、次、差面层热再生 中 优 良 优 良 足够面层热再生 不足面层热再生 中、次、差 不得采用热再生中、次、差 次、差 检测指标检测指标检测结果检

10、测结果评定指标评定指标评定结果评定结果 路面强度指数（SSI）0.85JTJ0732-2001良 路面状况（PCI）76.7JTJ0732-2001良 行驶质量指数（RQI）6.8JTJ0732-2001中 抗滑性能（BPN）48JTJ0732-2001优 s201公路现有使用质量检测结果 对照就地热再生的使用标准， s201公路适合采用就地热再生技术进行处理 HIR技术优势 （1）它可以实现对原路面旧料100%的回收利用，以此减少对原材料的需求， 进而降低长距离运输新混合料的投入以及废料的二次运输，最大限度降低养护 的材料成本及运输成本，同时又能起到保护环境的作用； （2）它是一种快速养护技

11、术。一方面，再生施工不必封闭交通，对当地的交 通影响小；另一方面，养护完毕后可较快开放交通。 （3）能较好的处理原路面各类早期病害，且处理后路面满足相关规范对其性 能的要求。 （4）再生层具有一定的温度，能保证其与原路面有较好的热连接 2 就地热再生施工工艺及原理 施工工艺总流程 就地热再生施工工艺可根据路面破损状况和修复后形成路面质量等级的不同， 分为复拌再生法和加铺再生法两类。 1 ）复拌再生法 复拌型就地热再生施工工艺步骤可按以下方式进行：通过加热机加热软化现有 沥青层，而后采用铣刨机对旧路面铣刨翻松，最后在复拌机的搅拌器中将翻松的 材料与再生剂和新沥青混合料拌和均匀，接下来将再生料摊铺

12、到路面上，按碾压 工艺将其压实成型，最终形成再生路面。具体工艺流程如下图所示 复拌型就地热再生技术施工工艺流程 现场施工工艺 2）加铺再生法 加铺再生法是将旧路面材料翻松，然后通过专用机械将其搅拌均匀并整平，该整 平层将作为原路面的下面层。同时，将新混合料加铺到该整平层上，形成全新路 面的磨耗层。该法能有效处置裂缝、坑槽等早期病害，修复后的路面抗滑能力大 幅提高，强度得到加强，其工艺流程见下图所示： 加铺型就地热再生技术施工工艺流程 3 再生混合料配合比设计 山区公路再生混合料配合比设计流程 山区公路再生混合料配合比设计流程 根据图中的设计流程，可以将再生混合料配 合比设计具体分为以下几个步骤

13、： 1、旧沥青混合料性能检测与分析； 2、再生剂的选择和用量确定； 3、矿料级配的确定； 4、新沥青选择和最佳用量确定 5、再生沥青混合料性能验证 原路面混合料所含沥青和集料是再生沥青混合料的重要 组成部分，其性能特点对再生混合料的性能和就地热再生施 工效果影响非常大。山区国省干线公路原沥青路面材料的沥 青性质、矿料含量在交通、温度、水等的作用下都发生了显 著的变化。因此，必须对取样的旧沥青混合料进行系统的分 析与评价。 1）旧沥青混合料级配分析 旧沥青混合料性能检测与分析 筛孔尺寸（mm） 2） 沥青性能检测分析 三大指标试验 取样部位 针入度 （，） 软化点 （） 延度 （，cm） 动力粘

14、度 （Pas） 老化后3754.153.5882.4 老化前7147.4100424.6 备注沥青老化后变得脆硬，无法进行延度试验，采用延度表征其延性。 再生剂选择及用量 技术指标 黏度(25) / 流变指数 (25) 芳香分含量/% 播磨烘箱试验 黏度比 建议值0.01200.9030 3 再生剂技术指标建议值 用量分析 新沥青的选择 山区国省干线公路再生新沥青标号的选择，应考虑当地气候 条件、交通性质、原路面混合料类型、再生混合料所处的功能层 以及施工方法等。同时，应注意不同种类沥青之间的相容性 新沥青用量确定 就地热再生最佳沥青用量的确定方法是通过马歇尔设计方法 进行确定的，这与新拌沥青

15、混合料最佳沥青用量的方法是相似的 。不同之处在于，再生混合料配合比设计时，需要以新沥青用量 为中值，用 、 、 这五个沥青用量水平通过马歇尔方法来确定最 佳新沥青用量OAC 再生沥青混合料性能验证 考虑到西南山区公路一般都具备影响沥青路面损坏的主要三 因素：降水，高温，以及冻融循环。因此，在对热再生混合料设 计时，应特别注意对其高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性进 行分析。 在就地热再生施工过程中，温度贯穿于始终，是控制施工 质量最为关键的因素。 1） 影响因素分析 外界因素 内在因素 2） 作业模式 检查项目检查间隔检查频度检测点数 质量要求或允许 偏差 第一次加热软化后路面温度间隔随时5个

16、110 第二次加热软化后路面温度间隔随时5个110 第三次加热软化后路面温度间隔随时5个110 铣刨前路表温度间隔随时5个150180 铣刨旧料料堆温度间隔随时5个90 外掺新沥青 混合料温度 间隔随时5个135 新旧混合 料拌合温度 间隔随时5个120150 摊铺前地表间隔随时5个- 布料槽温度间隔随时5个120 摊铺温度间隔随时5个120 初压温度间隔随时5个110 终压温度间隔随时5个70 就地热再生施工过程温度控制技术指标 热铣刨工艺 复拌工艺 摊铺碾压工艺 接缝施工 铣刨厚度控制 再生剂添加计量控制 新料的添加量控制 新旧料热态拌合均匀性控制 摊铺控制 碾压控制 一般接缝处理 施工过

17、程质量控制 特殊接缝处理 完工接缝处理 5 实施效果评价实施效果评价 技术性分析 路面平整度 渗水系数 抗滑性能 国际平整度（IRI） 行驶质量指数(RQI) 构造深度 摩擦系数 综合性能评价 1） 评价方法（层次灰色综合评价模型） a 确定评价对象及评价标准 b 确定评价指标的相应权重 c 计算灰色关联度系数 d 计算灰色关联度 00 00 minmin( )( )maxmax( )( ) ( ) ( )( )maxmax( )( ) ii ikik i ii ik kkkk k kkkk 1 1 ( ) n iki k Gk n 若关联度i最大，则第i个方案优于其他方案 2） 实施效果评价

18、 再生路面综合性能评价层次图 方案类型就地热再生薄层罩面微表处 关联度0.930.810.62 各方案路面性能的加权关联度 选取了通过微 表处以及薄层罩 面的试验数据进 行灰色关联分析 ，以此对就地热 再生后路面的综 合性能进行评价 。 根据上表分析可知，s201公路在经上述各类方案 处理以后，经就地热再生后的路用效果最好。 6 结论 在考虑西南山区国省干线公路沥青路面不同病害类型、成因及山区 公路独有的地势地形特点的基础上，结合现有预防性养护技术适用范 围，确定西南山区国省干线公路适用就地热再生技术进行预养护 再生混合料配合比设计是影响山区公路再生路面性能的主要因素。 在再生混合料配合比进行设计时，应重点对再生剂、新沥青、新集料 的用量以及再生混合料的性能进行控制。 影响山区公路沥青路面就地热再生施工质量的主要因素与施工工艺 密切相关，主要包括全过程温度、铣刨深度、再生剂用量、新混合料 用量、新旧混合料均匀性、摊铺厚度、碾压次数、横接缝处理等，必 须在就地热再生施工过程中进行严格控制。 建立了以灰色关联分析为基础的山区公路沥青路面就地热再生后路 面综合性能评价的模型，并通过该模型对再生路面的综合性能进行了 评价，得出就地热再生在山区公路应用的