高速公路改扩建工程废旧道路材料再生利用技术

可修编-随着我国经济的快速发展，早期建设的高等级公路陆续进入大中修和改扩建时期，而旧沥青路面材料再生技术则可以将废旧沥青路面材料循环再生用于公路建设和养护，变废为工程XX公司和XX市公路处等单位共同合作，在国外研究的基础上，通过深入研究和工程市市政工程设计研究院等单位，分别在XX地区的津沧、京、津保、津滨高速和外环线、津践经验，对推动我国厂拌冷再生技术的发展及推广应用具有重要意义。①泡沫沥青冷再生基本原理在特定设备容器，通过向高温沥青中喷入水(室温)和压缩空气，水在高压气流的强可修编-图1沥青发泡原理示意图②水泥稳定冷再生基本原理将回收路面基层材料视为一种骨料，通过筛分试验和再生后的混合料矿料级配要求，定剂，经加水拌和、摊铺碾压后成为路面基层或底基层。1.主要技术容依托津沧高速、京高速、津保高速和外环线、津渝公路等大修工程及津滨高速公路改扩建工程，分别采用泡沫沥青冷再生和水泥稳定冷再生技术对现有道路废旧路面材料进行再准《公路沥青路面泡沫沥青冷再生技术规》(TJGF41-2009)和沥青路面再生施工技术指南。2.实施方案改扩建工程路面结构实施方案如图2所示，大修工程路面结构方案如图3。其修工程中的泡沫沥青冷再生基层采用就地冷再生方式。灰土基层水泥稳定再生基层材料调高水泥稳定再生面层材料30cm新加宽路面结构图2原路面结构和改扩建后路面结构灰土基层原路面补强结构22cm22cm20cm30cm改改性沥青混凝土(AC—13C)4cm沥青面层19cm改性沥青混凝土(AC—20C)6cm水稳基层20cm泡沫沥青冷再生基层(RAP)石灰土基层(12%)30cm泡沫沥青冷再生基层(CTB)石灰土垫层(10%)15cm原石灰土底基层(12%)30cm原石灰土垫层(10%)前路面结构后路面结构图3原路面结构和大修路面结构可修编-可修编-1)铣刨施工工艺及回收材料质量要求如下：同结构层材料分别堆放、分别使用。围要求(见表1)控制铣刨毂转速和铣刨机行进速度(建议控制围见表2)，确保铣刨回收材表1铣刨后沥青路面各结构层材料级配组成要求通通过下列筛孔(mm)质量百分率(%)36.590~10095~10080~10085~1004.7530~5530~5555~8055~850.0750~100~1065~185~2031.5表2不同层位沥青路面的铣刨机行进速度和铣刨机的铣刨毂转速铣刨股的转速(铣刨股的转速(rpm)2000~25002000~25002000~2500定碎石基层石灰粉煤灰碎石基层铣刨速度(m/min)3~53~5和图5所示。可修编-图4原路面铣刨图5铣刨回收材料级配检查铣刨至石灰土底基层顶面后，原路面石灰土底基层顶面控制弯沉不满足设计要求时，需对病害区域进行戗灰或换填补强处理。对现场获取的回收路面材料分别进行室泡沫沥青冷再生和水泥稳定再生混合料配合比设计。对于泡沫沥青冷再生废旧沥青面层材料采用重型击实法和马歇尔法进行配合比设计，对于水泥稳定再生废旧基层材料采用振动压实法进行配合比设计。2)不同再生工程需要的主要施工设备配备情况不同再生工程需要的主要施工设备配备情况见表3。表3再生工程需要的主要施工设备配备情况泡沫沥青冷再泡沫沥青冷再生(大修工程)W2000铣刨机KMA200厂拌再生设备20吨以上单钢轮振动压路机10吨以上双钢轮振动压路机25吨以上胶轮压路机水泥冷再生(改扩建工程)W2000铣刨机W5000型以上稳定土拌和机22吨以上单钢轮振动压路机10吨以上双钢轮振动压路机25吨以上胶轮压路机3台3台可修编-2辆2辆18吨以上三钢轮压路机2台水车20辆5吨以上装载机5吨以上装载机3台30辆3)泡沫沥青再生混合料施工工艺如下：①单钢轮振动压路机静压1遍，每次错1/2轮；②双钢轮振动压路机碾压至要求的压实度，每次错1/2轮；③轮胎压路机碾压至无明显轮迹，每次错1/2轮；④轮胎压路机碾压过程中，可根据表面含水量决定是否进行洒水湿润；⑤养生2d后钻取芯样，直到能钻出完整芯样后施工下封层。图6泡沫沥青厂拌冷再生混合料生产图7碾压4)水泥稳定再生混合料施工工艺如下：①单钢轮压路机静压1遍，每次错1/2轮；②单钢轮振动压路机高幅低频压实2~3遍，每次错1/2轮；可修编-③单钢轮振动压路机高频低幅压实2~3遍，每次错1/2轮；④轮胎压路机压实2遍，每次错1/2轮；⑤三钢轮压路机压实至无明显轮迹，养生7d后施工上部结构层。5)养生①对于泡沫沥青再生路段，要求2d后每天都要进行钻芯取样，以及时检查养生效果，为及时铺筑上层结构提供可靠的时间保证。流式洒水方式养生，从而避免将再生层表面冲散而影响平整度。d3.技术创新点将泡沫沥青冷再生技术用②首次采用振动压实法进行水泥稳定再生混合料的配合比设计，在减少再生材料水泥用量的同时，显著改善了再生半刚性基层的抗裂性能；③明确了不同路面结构层的铣刨施工工艺及不同路面结构层铣刨回收材料组成控制④编制了泡沫沥青冷再生技术规和沥青路面再生施工技术指南。对国公路沥青路面再生技术的完善和发展具有重要意义，为我国公路沥青路面再生技术的进一步推广应用奠定了试验研究和工程实践基础。4.技术关键点可修编-①在满足不同路面结构层铣刨回收材料组成控制标准的前提下，适时调整不同路面结构层的施工工艺，即铣刨施工工艺技术；②提出泡沫沥青冷再生废旧半刚性基层材料的设计技术要求；③采用振动压实法进行水泥稳定再生混合料配合比设计的设计方法；④厂拌水泥稳定(泡沫沥青)再生施工碾压技术及施工质量管理与检查验收等沥青路1.推广条件针对高等级公路大修及改扩建工程开展的冷再生利用技术，通过室试验和工程实际应用，出台了地方标准《公路沥青路面泡沫沥青冷再生技术规》(TJGF41~2009)，形成了比较完善的沥青路面再生施工技术指南，为进一步推广应用提供了技术保障。该技术具有技术容易掌握、国设备条件具备、废旧道路材料利用率高、再生材料路用性能好的优势，还具有可缩短工期、节能减排、降低工程造价等特点，因此，可稳定推广应用于本行业的各等级沥青路面的大修和改扩建工程中。2.应用情况目前，该技术已在XX的津沧、京、津保高速和外环线、津渝公路等大修工程及津滨高m准备开工的唐津高速和京津塘高速改扩建工程将继续推广应用。1.节能效益①泡沫沥青冷再生混合料节能量主要体现在节约矿料加热与沥青加热所需要的燃料消耗。以每公里四车道高速公路计算的节能减排效果见表4。可修编-表4以泡沫沥青再生层替代沥青稳定碎石时的节能量计算cm)燃料消耗(kg/t混合料)燃料消耗总量(t)CO排放(t)27602.5356996.6.545.4864.976134502.0547086.300.000.000.00T2②与新购进碎石材料相比，废旧沥青路面材料不必长途运输而且比废弃处置时运输距石的运输能耗比较计算见表5。表5废旧道路材料替换新矿料节省能量计算结果平均油耗(L/100km)燃料消耗总量(t)CO排放(t)20000.000.00021.9353.87可修编-注：矿料运输车用燃料为柴油，按照原国家经委、国家统计局《1986年重点工业、交通燃烧1t标准煤会排放2.4567t的CO。2XXm产泡沫沥青再生料30.8万t，节约燃料消耗2824.8t标准煤，减少CO排放6939.6t。推广应用2水泥稳定冷再生技术施工面积约90.26万m2，生产水泥稳定再生料38.86万t，节约燃料消耗1953.6t标准煤，减少CO排放2846.6t。2XX市每年平均有30km公路和城市道路需要大修，每年可生产21万t泡沫沥青再生料，年节能量达1900t标准煤，年减少CO排放量可达到4700t；每年可生产水泥稳定冷再生材料229万t，年节能量达1400t标准煤，年减少CO排放量可达到2100t。该项节能技术可广泛应用2于各等级公路的大修和改扩建工程建设中，具有巨大的节能潜力。2.经济效益①水泥稳定冷再生津滨高速改扩建工程中半刚性基层下基层全部以水泥稳定冷再生废旧基层材料替代水泥碎石，按最小厚度19cm比较，节约投资计算见表6。表6水泥稳定冷再生废旧基层材料替代水泥碎石工程投资比较2707.705359.452651.75单价(元/m2)30.0059.38总面积(m2)902568②泡沫沥青冷再生泡沫沥青冷再生一般用于路面大修的上基层或替代柔性基层。施工面积约100万平方可修编-米，按15cm厚度泡沫沥青再生层与12cm沥青碎石比较，节约投资计算见表7。表7泡沫沥青冷再生材料替代柔性基层工程投资比较7100.0013500.006400.00单价(元/m2)71.0000