京福高速厂拌热再生技术概述.docx
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京福高速厂拌热再生技术概述
摘要:
近年来随着我国高速公路通车里程的增加,且路面结构大为柔性路面,促使路用原料需求增长,从而出现原料的卖方市场,原材料成本提高,在整个路面工程中所占支出比例越来越大,使得建设投入日益上升。
另外随着运营期的增长,国内大量高等级路面已经或即将进入维修或改建期,如果用传统的方法将大量翻挖、铣刨的沥青混合料废弃,一方面造成环境污染,另一方面对于我国这种优质沥青较为匮乏的国家来说是一种资源的极大浪费。
而且,大量天然石料的需求刺激势必进一步引发森林植被减少、水土流失等生态环境破坏隐患。
而应用厂拌热再生沥青混凝土正是缓解这一矛盾的有效方法。
本文结合京福高速公路济德路厂拌再生的应用,作为部分叙述。
关键词:
厂拌再生技术厂拌再生沥青混合料(RAP)的设计厂拌再生沥青混合料(RAP)的施工工艺
Summary:
Inrecentyearswithofourcountryexpresswayincreaseoftrafficmileage,androadsurfacestructureveryflexiblepavement,impelthewaytoincreasewithrawmaterialsdemand,thustheseller'smarketofrawmaterial.Inadditionwithgrowthtorunissue,ourcountryalargenumberofhighgraderoadsurfaceenter,maintainorreconstructonesoonalready,ifwillturnoveranddig,millthebitumenmixtureplanedtodiscardinalargeamountbytraditionalmeans,ononehandcausetheenvironmentalpollution,ontheotherhanditisthewasting
Keyword:
ThefactorymixesregeneratedtechnologyThefactorymixesthedesignofthemixtureofregeneratedbitumen(RAP)Thefactorymixestheconstructioncraftofthemixtureofre
目录
1、厂拌再生技术……………………………....………..……4
2、厂拌再生设备………………………………………..……4
3、厂拌再生沥青混合料(RAP)的设计……………..……7
4、厂拌再生沥青混合料(RAP)的施工工艺………….….14
5、参考文献………….……........................…………………19
6、致谢词………….…….....................…………….....…....20
京福高速厂拌热再生技术概述
厂拌再生技术:
沥青路面的再生技术,是将旧沥青路面经过翻挖、回收、破碎、筛分后,与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌和混合料,使之能够满足一定的路用性能并用其重新铺筑路面的一套工艺技术。
厂拌再生设备:
本工程采用的是意大利TSR3000双滚筒式旧沥青混合料再生设备。
一、TSR3000旧沥青混合料回收利用再生设备功能:
1、在新沥青混合料中加入10%~50%加热后的旧沥青混合料(简称RAP)
2、在新沥青混合料中加入0%~50%的RAP,级配视情况调整
与常规主机配套使用,以解决常规主机在使用再生料生产过程中出现的明火加热加速了再生料中沥青的老化、在筛分时因沥青使用造成的筛网堵塞、不经筛分造成骨料配比失调等问题。
二、厂拌再生料加热方式:
为了避免明火加热造成的再生料中的沥青老化现象,在本工程设备中使用了RFL-250直燃型结构热风炉。
热风炉的功能是保证火焰在炉内正常燃烧,形成高温烟气,由高温烟气进入再生料干燥筒对再生料进行加热,以保证再生料加热过程中避开明火和过热加热的特性,以减少再生料中沥青老化的程度。
三、厂拌再生料加热过程中有害气体的处理:
因再生料在干燥筒内加热烘干时,再生料中沥青会产生大量的有害气体,这些气体随高温热气被排出干燥筒会造成对大气的污染,同时也浪费了高温气体中的热能,为此将这些有害气体直接引入主机干燥筒内,让主燃烧器对此烟气进行二次燃烧,以解决再生料干燥筒排出烟气中的有害气体和烟气中热能再利用的问题。
四、厂拌再生料拌和机操作参数:
1、主拌和楼:
溜槽温度:
150~170℃
除尘器入口温度:
150℃
除尘器出口温度:
95~110℃
沥青温度:
140~155℃
除尘器压差:
7~15cmofwater
干燥滚筒负压:
5~10mmofwater
引风机风门开度:
45~55%
鼓风机风门开度:
40~50%
2、再生料拌和楼:
溜槽温度:
145~160℃
热风炉温度:
300~350℃
烟道温度:
100~150℃
干燥滚筒负压:
5~10mmofwater
引风机风门开度:
45~55%
鼓风机风门开度:
40~50%
冷风机风门开度:
40~50%
3、燃油压力:
一级泵压力:
4~4.5bar
二级泵压力:
18~25bar
回油压力:
3~5bar
五、厂拌再生料的产量:
热再生料的使用与冷再生料的使用不一样,因为进入搅拌器的再生料是经过干燥筒加热烘干的,所以其生产能力与再生料中的含水量无关,但因为防止再生料中的沥青进一步老化,所以再生料加热的温度最高为130℃,而成品料的最终温度为施工要求温度,所以提高新骨料加热温度是必须的。
同时当新骨料温度超过额定工况时,干燥筒的生产能力也会因而下降,其下降公式如下:
生产能力下降百分比={(新骨料温度-140)/140*100}/2%
再生料含水量为2%,温度为130℃,添加比例17%;新骨料温度180℃;新骨料的含水量为3%;成品料出料温度150℃;T220干燥滚筒的生产能力为200t/h。
计算使用再生料后的生产能力如下:
再生料干燥筒生产能力:
112t/h
新骨料干燥滚筒生产能力下降百分比为:
14.3%
新骨料干燥筒的实际生产能力为:
200×(1-0.143)=171t/h
而实际成品料只需要新骨料166t/h;再生料34t/h,所以整套设备生产能力达到要求。
骨料含水量
%
骨料添加比例
%
回收旧料含水量
%
回收旧料添加比例
%
生产能力
吨/小时
3
83
2
17
200
标准拌和周期(秒)
50
标准每锅重量(公斤)
2800
小时锅数(时)
70
厂拌再生沥青混合料(RAP)的设计:
一、概述
沥青路面再生有多种形式,本工程采用热拌工厂再生。
RAP的设计方法的基本概念是与RAP的用量有关:
——当RAP含量小于15%时,胶结料等级不变
——当RAP含量在16-25%时,高低温等级均低一个等级,例如原来使用PG64-22,现在加了RAP,胶结料是选用PG58-28
——当RAP含量大于25%时,使用专门的混合图来确定高低温等级
——混合新的集料和RAP集料性质、级配和体积性质必须满足混合料标准要求
——使用RAP的有效相对密度
——当RAP含量较大时要考虑RAP中的沥青用量。
二、本工程RAP的运用
当RAP含量低时(小于20%时)RAP对性质影响很小
小梁疲劳试验和间接抗车辙试验表明,含有RAP混合料。
总的来说与新混合料有类似的结果也就是疲劳性能和低温性能没有什么变化,实用上热拌再生RAP比例13-20%是最普遍的,当RAP比例高时,RAP集料的级配将限制RAP的用量。
RAP中的集料性质可能会限制应用RAP的数量、RAP集料性质,除了砂当量外,应视为一个新的料堆,这些集料性质或混合料性质过去都认为是满足规范要求的,在混合料设计中,RAP中的胶结料也应该考虑在内,也就是新沥青胶结料用量必须减少。
三、RAP材料质量控制
1RAP变异性
许多单位关心的一个问题是RAP的变异性,因为RAP从旧路铣包括了原有路面材料和填补材料或其它养护自治材料,也可能表面层、中面层和底面层混在一起了,甚至若干个项目RAP堆在一起。
对料堆进行适当的管理和自治是十分有益的。
本工程在拌和场分类存放,严禁混放。
2RAP取样
RAP取样与以前的取样没有什么差别,取样方法可从路上取、料堆取样和从卡车上取样。
料堆取样与普通集料料堆一样,但RAP料堆会“结壳”,所以在取样应铲除上面150mm的RAP,并至少在料堆的10个位置取样,在每个随机取样点上面150mm的RAP都要铲掉。
RAP也可以从铣刨下来运回拌和厂的卡车上取样,从底部平均开三条沟,然后用铲取样。
样本的大小取决于取样的目的,为了试验RAP级配和沥青含量或质量控制试验监测变化,通常10kg足够了,如果要进行混合料设计,那么要多得多,Superpave比马歇尔或维姆要的样多,25kg也足够了。
3从RAP中抽提和回收胶结料和集料
RAP混合料设计过程中,我们不但要知道RAP中的沥青含量,有时也需要测试存胶结料的性质而集料级配是混合料设计的重要资料。
要知道沥青含量通常使用抽提或燃烧法,要知道残存胶结料性质,通常用阿伯松AASHTO和旋转蒸发器法(AASHTOTP2)对于RAP最好使用改进的AASTHOTP2,抽提或燃烧后的集料用作部分,但燃烧法偶尔会使级配略有变化,应与当地的经验结合起来。
4测定集料性质
沥青含量测定后剩下的集料用作筛分和测定某些集料性质,如果渗抽提,那么一定要将集料彻底烘干或在电风扇吹干,如果用燃烧法,那么集料要彻底冷却。
5RAP集料相对密度
为了计算VMA或用Superpave方法来估计混合料的胶结料用量,必须知道混合料的毛体积密度,混合集料的毛体积密度用各个集料堆,包括RAP集料堆的毛体积密度来计算。
然而要精确测量RAP集料的毛体积密度是很困难的,测量RAP集料的毛体积密度要求把沥青抽提出来,然后分成粗、细部分,然后测定各部分的密度,然而抽提过程可能改变集料性质,也可能导致改变细集料的数量,因此都会影响相对密度,过去有用RAP的有效密度来代替毛体积密度,而有效密度可以从RAP的最大相对密度来计算,而最大相对密度可用AASHTOT209测定,RAP的沥青用量可用溶剂法或燃烧测定。
对于某种集料来说有效密度(Gse)总是比毛体积密度(Gsb)小,因此用Gse代替Gsb会导致超估,混合集料的毛体积密度和VMA,当RAP用量高时,这种误差会更大,因此改变最小VMA的要求来考虑这种误差。
某一种替代方法是假定RAP集料的吸收,如果对某种集料很有经验,那么可以估计得很精确。
RAP集料与新集料一样也可测量它的认同性质,不过一定要记住总的混合集料而不是单个集料的性质。
6RAP中的水分
当我们在实验室进行料设计时,RAP已经彻底烘干,但现场RAP是不加热的,因此一定要知道RAP中水分是多少,然后在称量中扣除水分的重量。
RAP含水量也是厂拌生产中的一个致约因素,含水量大、烘干时间长,消耗能量多,会影响生产率,由于生产时RAP不直接烘干而是靠新集料的热传递给它烘干,因此新集料必须加热到非常高的温度,另外水分高产生大量的蒸汽所以拌和锅要有通风装置。
7混合料设计
RAP用量可能受下列因素制约
——混合料类型的规范范围、拌和厂类型或其它原因
——级配
——集料性质
——胶结料性质
——拌和厂加热:
干燥和排气能力
——RAP和新集料的含水量
——新集料必须深度加温
——RAP和新集料的大气温度
——其它因素
制约因素可以是与材料有关因素和与生产有关因素,与生产有关的因素例如RAP和新集料加热与干燥能量,如果气温低,含水量高,那么就需要更多的能量,会影响HMA的生产率。
8确定合成集料级配
一旦RAP级配测定与新集料混合的级配必须符合总的混合料级配要求,混合级配必须在控制点之间通过,建议避开限制区,Superpave设计方法要求至少三种级配,也可固定RAP比例变化新集料,也可不同RAP比例,建议的混合物除了满足级配要求外还必须满足认同性质要求,另外,最后选择的混合料必须满足要求的体积性质,如VMA、VFA粉胶比和4%的空隙率。
RAP作为一个新的料堆来处理。
9实验室RAP的处理
RAP必须加热使能与新的材料,一般加热时间越短越好,建议1-2kg的样品加热温度为110C时间不超过2小时,温度太高时间太长会改变某些RAP的性质。
新集料应加热到比拌和温度高10C,拌和、老化、压实与平时相同。
10标准混合料设计方法的修正
加入RAP后的混合料设计过程与以前基本相同但有一些不同包括:
——RAP集料作为一个料堆来混合与称重,但加热时必须缓慢避免改变RAP胶结性质。
——RAP集料的相对密度必须估计
——RAP中的胶结料重量必须在称量时考虑
——总的沥青用量应减少,因为RAP中含有一定数量的胶结料
——新胶结料等级可以需要改变,取决于加入RAP的数量,要求的胶结料等级和RAP胶结料劲度
四、场质量控制(QC)—质量保证(QA)试验
含水量有RAP(W)混合料的QC/QA怀常规混合料相同,至于RAP的含水量或变异性问题,一般也可从再生混合料的QA试验检测某些料在混合料设计阶段或在施工中会要求作一些附加试验。
RAP混合料至少应该与新混合料的性能一样好,过去的经验也证明,如果RAP混合料设计生产和施工得当的话,这个目标是可以达到的,RAP最大的问题是变异性但可以控制。
典型的RAP混合料接受混合料试验,包括混合料组成试验(如胶结料用量、级配、最大理论密度)和体积性质(如空隙率、VMA;VFA等),含有RAP混合料的这些性质不会变化,一个例外就是级配,因此有些州要求从冷料传送或料仓或热料仓中取样,这些州也可能要求使用RAP混合料的抽提级配。
RAP混合料附加的QC方法
要满足实验室含有RAP的级配不是一件容易的事,RAP的变异将转化为混合料的变异,尤其是RAP含量高时。
在综合考虑上述制约因素下,本工程所采用的生产配合比如下:
粗骨料:
1—3、1—2、0.5—1
细骨料:
石粉
填充料:
石灰岩磨制的矿粉内掺25%的石灰
铣刨料:
9cm铣刨料
沥青:
加德士AH—70
生产配合比:
沥青含量3.5%
1—3:
1—2:
0.5—1:
石粉:
矿粉:
铣刨料=26:
28:
12:
16:
1:
17
厂拌再生沥青混合料(RAP)的施工工艺:
一、拌和机操作
在调试生产配比以前,对骨料和沥青计量称都进行了标定,符合招标文件的要求。
1、冷料仓流量的确定
拌和站有5个冷料仓,最靠近烘干筒的1号仓装最细集料,依集料粒径从小到大编号,5号仓装最粗集料,五个冷料仓中装5种规格的集料的用量比例在目标配合比设计中确定。
生产时,5个冷料仓应按设计比例和一定速度向拌和机供料。
冷料仓的流量实验结果附后。
2、振动筛的选择
根据以往的经验和生产配比的调试结果,振动筛的筛孔选定为35mm、20mm、11mm、6mm、3mm。
筛网的布置方式为三层式布置法。
3、热料仓供料比例的确定
此项试验在生产配比的调试中已详细说明,在做试验段的拌和过程中如发现待料或溢料,再根据试验结果作出调整。
4、加热温度及拌和时间的确定
沥青加热温度150℃,集料加热温度180℃,铣刨料加热温度130℃,拌一锅需50s.搅拌最小拌和时间确定为30s。
二、沥青混合料拌和质量检查
1、拌和质量的直观检查
质检人员在料车装卸的过程中每车进行目测,以便随时发现混合料中存在的问题。
沥青混合料生产的每一个环节都是特别强调温度控制。
这是质量控制的首要因素,我们要求每车必测。
2、拌和质量测试
中心实验室分别在3、6、9车取样,做抽提试验、击实试验、理论最大密度试验、稳定度流值试验,路面压实情况采用压实度和现场空隙率两个指标控制。
三、厂拌热再生的摊铺工艺和压实工艺
1、施工准备
①机械提前做好机械的检修,确保所用机械以良好的状况投入施工。
根据实际需要,施工段配备的机械如下:
13吨双轮双振动压路机2台
26吨胶轮压路机2台
11吨钢压路机1台
伸缩式摊铺机1台
大型进口摊铺机1台
以上机械已准备好,开工前均可到位。
②人员实行定岗、定员,制定出明确的岗位目标,开工前进行厂拌热再生技术人员培训。
③材料材料充足,分类存放,管理得当,能保证沥青混合料的质量。
2、运输
拌和站拥有50多部大型自卸式运料车,每辆运输车的车厢打扫干净,在车厢板和底部涂1:
3的柴油水混合液。
为减少混合料出现离析,装料的过程中,先前面,再后面,最后装中部。
用蓬布覆盖沥青混合料。
保温防雨。
3、施工
1)施工顺序
测量放样挂线沥青混合料拌和运输摊铺压实检测
2)沥青混合料摊铺
沥青混合料摊铺采用一台ABG-423摊铺机摊铺,按基准线行驶控制高程、自动调节厚度和找平,在倒换车辆过程中能连续摊铺,并有足够的功率推动料车前进,具有可加热的振动熨平板及振动夯等初步压实、熨平装置,摊铺宽度可以调整。
下层摊铺时,摊铺机走基准线行驶速度用来控制高程、横坡度,明显高低不平的地方在下面层时就用人工筛洒细料找平,下面层平整度控制在3mm以内。
(用三米直尺测量)
抗滑表层施工时,为了更好的控制平整度,减小走基准线人为因素的影响,采用同已铺下面层保持一定高差的雪橇式控制方法进行摊铺,摊铺机安装美国B-K公司生产的均衡器,实践证明在多个重点工程建设中效果良好。
摊铺机摊铺过程中以3m/min的速度匀速前进,不随意中途变速或停顿。
拌和站的能力、运输能力同摊铺机的摊铺能力密切配合,选定合适的摊铺速度,注意松铺厚度及路拱,中途少做变更,必要时细致加以调整,务求平顺,以求不影响平整度。
机械摊铺过程中,不用人工反复修整,但当出现以下问题时,断面不符合要求、局部缺料、局部混合料明显离析、摊铺机后有明显拖痕、表面明显不平整等,在施工人员专门指导下认真调整,局部换料,仔细修补,同已摊铺混合料接顺,不留明显印迹和差异。
如属摊铺机本身原因居致严重缺陷,及时停止摊铺。
3、压实
本此的热再生料是根据SUPERPAVE配制而成,属于密实嵌挤结构。
为克服内摩檫力和颗粒间的锁嵌力,用振动压实更有效。
碾压紧跟摊铺机进行。
碾压过程按初压、复压、终压三个阶段进行。
初压:
用13吨振动压路机采用高频强震2遍,速度3~5km/h,在115℃以前完成.
复压:
用26T胶轮压路机碾压2~3遍,复压温度不低于100℃前完成。
终压:
用DD130振动压路机静压2遍赶光。
在90℃以前完成.
碾压时压路机驱动轮面向摊铺机,从低侧向路中心碾压,相邻碾压重叠1/3~1/2轮宽,最后碾压中心部分,压完全幅为一遍。
对操作手进行培训,不允许压路机在沥青混合料转向、调头、左右移动位置或紧急刹车和停在温度高于70℃已压过的混合料上。
振动压路机倒车时先停止振动,在另一方向正常运动后再开始振动,避免发生拥抱。
沥青混合料随拌随用,贮存时间不超过24小时,贮存期间降温不大超过10℃。
沥青混合料摊铺后,采用振动压路机压实时压路机轮迹的重叠宽度不应超过200mm。
用静载钢轮压路机时,压路机轮迹的重叠宽度不应小于200mm。
4、施工中平整度的控制
严格控制好底面层层的平整度,另外要尽量减少其他对平整度有影响的不利因素,如摊铺机的行进速度要均匀,保证摊铺的连续性,减少运料车载倒车时对摊铺机的撞击,压路机停止时要先停振动,在减速慢停,启动时要慢启动,达到匀速后再开振动。
根据大量的应用经验,采用厂拌热再生方法施工,路面的厚度、路面的类型、交通负荷、以前的维修处理、路面现有条件和周围的环境温度必须都被考虑。
其中新加沥青、再生剂与旧混合料的均匀充分融合是关键问题,在设计施工工艺中应充分考虑拌和机械设备。
6结束语
综上所述,采用沥青再生技术,可以充分利用旧料,通过选择适当的配比及新旧料掺和比例,可以再生得到质量相当不错的再生混和料。
初步的研究和实践均表明,这种再生混合料可以使用于高等级公路的沥青面层。
同时,利用沥青再生技术可以取得相当可观的经济效益和显著的社会效益。
参考文献
〔1〕吕伟民、严家及,沥青路面再生技术,人民交通出版社,1989
〔2〕桂希衡、徐孝蓉、黄秀,废旧沥青的再生利用,《中国公路》,2003,11
谢词
三年来,得到了各位教师的支持和关心,通过院各位老师的指导,不但掌握了专业理论知识,还学到了工作上的宝贵经验,在此深深谢意。
通过此设计的撰写,使我巩固了对所学知识的基础理论基本技能和专业知识的掌握,使之系统化,综合化。
培养了我的独立工作,独立思考和综合运用所学知识解决实际问题的能力,尤其注重培养了获取新知识的能力。
尤其是使我进一步熟悉了文件编辑、计算机应用、工程绘图等基本工作实践能力。
让我体会到作为一个新一代大学生应树立严谨认真、实事求是的工作态度。
此过程中,老师们给予了细心的指导,他们丰富的工作经验和诲人不倦的工作作风,使我终身受益,在此我向所有支持和关心我的人表示衷心的感谢。
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