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沥青路面就地热再生在高原地区高速公路养护中的适用性分析.pdf
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1、2023年6 月石油沥青PETROLEUMASPHALT第37 卷第3期沥青路面就地热再生在高原地区高速公路养护中的适用性分析易守春,张登科2(1.四川省公路规划勘察设计研究院有限公司,成都6 10 0 0 0;2.四川攀西高速公路开发股份有限公司,西昌6 10 0 51)摘要:研究沥青路面就地热再生在高原地区的适用性,有利于该技术在高原地区高速公路养护中的推广应用。通过对高原地区高速公路沥青路面就地热再生在实体工程中再生前后的回收沥青三大指标检测情况,确定了就地热再生在高原地区的适用条件。然后,通过对不同摊铺温度下压实情况分析,得出了高原地区压实温度控制范围。最后,经过对就地热再生路段运营3
2、年后的跟踪检测,表明就地热再生技术在一定条件下,可以在高原地区高速公路养护工程中进行推广应用。关键词:沥青路面就地热再生高原地区适用性交通运输部绿色交通“十四五”发展规划中提出,在全国高速公路、普通国省干线公路、农村公路改扩建和修复养护工程中,积极应用路面材料循环再生技术,高速公路、普通国省干线公路废旧沥青路面材料循环利用率分别达到95%和8 0%以上。而沥青路面就地热再生是指采用专用设备对沥青路面就地进行加热、翻松,掺人一定数量的沥青再生剂、新沥青混合料、新沥青等,经热态拌和、摊铺、碾压等工序,一次性实现对一定深度范围内的旧沥青路面再生的技术。与传统养护方式相比,就地热再生中,旧沥青路面混合
3、料可10 0%得到再生利用,具有良好的经济效益和环境效益,因此,在各地得到了广泛的应用。有研究表明,对旧沥青路面再生利用,可节省6%6 7%的费用 2-3在目前对就地热再生的研究中,主要是针对平原地区。高原地区由于空气稀薄,大气层对紫外线的吸收相对更少,所以射到地球表面的紫外线就比较强,因此沥青路面老化更为严重。其是否适合采用就地热再生技术,研究相对较少。在四川高原地区高速公路的实际应用中,测试了各路段表面层沥青再生前后的三大指标情况,总结了就地热再生技术在高原地区的适用条件,并通过对不同摊铺温度下压实度的检测结果分析,明确了摊铺温度控制范围。另外,连续三年对再生路段路面技术状况指数进行了跟踪
4、检测。1项目概况项目位于四川?山州地区,海拔150 0 m以上,年均日照时间大于2 40 0 h,昼夜温差较大,可达10 15。项目于2 0 0 8 年底建成通车,建成时路面结构为4cm抗滑表层改性沥青AK-13A+6cm中粒式沥青混凝土AC-20C+6cm粗粒式沥青混凝土AC-25F+20cm水泥稳定碎石基层+30 cm水泥稳定碎砾石底基层,其表面层采用了SBS改性沥青。通车后未进行过大中修养护,经调查,通车10 年后其主要病害是位于主车道的纵横向裂缝,基本为层间粘结不好导致沥青层单层受力引起的开裂和沥青混合料老化、抗疲劳、耐久性降低产生的疲劳开裂,以及收稿日期:2 0 2 2-12-2 1
5、。作者简介:易守春(198 5一),男,硕士研究生,高级工程师,研究方向:路面结构与材料。E-mail:2 7 7 6 8 8 552 。基金项目:四川省交通科技项目(2 0 19A0 2),项目名称:改性沥青混合料就地热再生关键技术研究。第3期少量半刚性基层反射裂缝。整体路面结构强度满足要求。原路面表面层回收沥青针人度平均值为21.1(1/10 m m),沥青老化情况较为严重。后经方案论证,选择采用就地热再生的方案,以恢复原路面沥青性能。2适用条件分析2.1原路面沥青老化情况在再生施工前,对每施工路段表面层沥青混合料进行取样,共计2 3组,采用旋转蒸发回收设备分别回收沥青,测试沥青的针人度、
6、延度和软化点,见图13。回收沥青三大指标统计见表1。回收结果表明,原路面针人度在1530(110mm)之间的路段约占8 0%,局部路段针人度小于15(1/10 mm),仅一个路段大于30(1/10mm),主要与原路面部分位置进行过修补,以及原路面施工差异等因素有关。15延度平均值仅6.7 cm,原路面老化严重。2.2室内再生分析为评价路段是否适合就地热再生,抽取原路段2 3组中不同老化程度的5组回收沥青(路段编号4、7、13、16、19),按配合比设计的再生剂添加量进行换算,在室内对回收沥青添加再生剂。加人再生剂后,沥青性能均得到了一定程度的恢复,沥青针人度平均值由原来的16.4(1/10 m
7、m)提升到36.2(1/10 mm),软化点平均值由原来的69.7下降到6 2.5,15延度平均值由原来的4.9cm提升到12.1cm。但当原路面沥青老化严重(2 5针人度小于15(1/10 mm))时,加不同剂量的再生剂均达不到设计要求(要求再生后2 5针人度不小于35(1/10 mm),当原路面沥青针入度达到或接近2 0(1/10 mm)时,按配合比要求加入再生剂,均能达到设计要求。室内再生后项目7再生前针人度(2 5)(10-lmm)软化点/延度(15)/cm再生后针人度(2 5)(10-1mm)软化点()延度(15)/cm再生剂掺量/%易守春等沥青路面就地热再生在高原地区高速公路养护中
8、的适用性分析沥青三大指标试验结果见表2。50(u1-0)/4030201000 2468101214161820路段编号图1原路面针人度分布情况80r760./草726864600246810121416182202224路段编号图2原路面软化点分布情况3052.5105002 4 681012141618202224路段编号图3原路面延度分布情况表1原路面回收沥青三大指标统计指标平均值最小值最大值针入度(2 5)/(10-1 mm)21.1软化点/67.7延度(15)/cm6.7表2 室内再生后沥青三大指标试验结果425.766.013.951.156.618.34.049222410.44
9、0.363.575.60.025.5131619.613.265.970.76.6脆断43.731.460.367.611.813.74.04.01910.413.272.773.1脆断3.928.026.762.166.08.78.15.03.0平均值16.469.74.936.262.512.1502.3现场再生分析现场施工过程中,对原路面不同老化程度的10个路段,在加人再生剂的复拌机后方进行取样,并对其进行沥青回收试验,试验结果见表3。由表3看出,再生后沥青2 5针人度平均值达到40.8(1/10 mm),软化点为6 1.5,15延度为16.5cm,沥青性能明显恢复。再生前后针入度、软化
10、点、延度比较见图46。项目针人度(2 5)(10-1mm)软化点/延度(15)/cm60再生后针入度50(u-01)/特再生前针入度408810012910111219202122路段编号图4再生前后针人度75再生后软化点再生前软化点700./草6560555012910111219202122路段编号图5再生前后软化点30再生后延度25再生前延度/.920155105012910111219202122路段编号图6 干再生前后延度石油沥青从图4 6 可以看出,除原路面老化特别严重的路段19外(再生前2 5针人度小于15(1/10 m m),再生后基本能达到2 5针人度大于35(1/10 mm
11、),软化点大于55,15延度大于10 cm的要求。在后续施工中,对原路面25针人度小于15(1/10 mm)的路段不再选择再生方案。因此,建议在高原地区,原路面沥青2 5针人度不小于15(1/10 mm)的情况下,可以进行就地热再生。表3现场再生后回收沥青三大指标试验结果1236.340.766.060.111.923.62023年第37 卷91036.337.163.063.59.910.33再生摊铺温度控制项目沿线的气候特征表现为一天内相差较大,试验段施工当日气温在17 32,地表温度从37 6 7 变化,从早上开始至中午两点,地面温度变化最大。所以在试验段施工过程中,使用三台维特根HM4
12、500加热设备对原路面进行加热。但在施工过程中,过于关注单点温度检测数据,以致频繁调整加热机及复拌机气压、行驶速度,使得温度极不稳定。据统计,摊铺温度从116155变化,平均值为134.7,变异系数达到7.7%。施工后对试验段的检测中发现,在温度低于130 处,渗水严重,压实度也仅92%。试验段施工摊铺温度情况见图7。160155150145140135130125120115110100200 300400500600 700800试验段桩号图7试验段施工摊铺温度情况对此,在正式施工路段,对加热机组及复拌机组进行了以下调整:(1)在加热板周围设置防风帘,并增设保温棉,减少加热板边部路表温度的
13、损失;(2)调节加热板边部与中部的气压,1155.757.628.41235.563.09.51930.163.111.72053.558.621.82145.259.420.02237.661.118.1平均值40.861.516.5第3期边部的气压范围为1.8 2.0 bar,中部的气压范围在1.5 1.8 bar,并根据路表温度逐渐增加或减小气压;(3)各加热机组间距基本保持在1m范围以内,并以2 2.5m/min的速度匀速行驶。调整后,再生摊铺温度得到了较好的控制。摊铺温度从12 8 159变化,平均值为141,变异系数仅4.7%。其中处于130 145之间的占到7 4%,大于150
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