冷再生添加剂的应用分析

Maintenance Machinery & Construction Tchnology养护机槭&施工技术RMCM冷再生添加剂的应用分析Analysis of Application on Cold Recycling Additive朱得斌,赵展",马振海3ZHU De-bin', ZHAO Chen2, MA Zhen-hai?1.山西交通职业技术学院工程管理系,山西太原0300312.西安工业大学电子信息工程学院,陕西西安7100323.新疆公路管理局，新疆乌鲁木齐8300001.Department of Engineering Management, Shanxi Vocational and Technical College of Communications,Taiyuan 030031,Shanxi, China2.School of Electronic and Information Engineering. Xi"an Technological University, Xi'an 710032, Shaanxi, China3.Highway Administration Bureau of Xinjiang, Urumqi 830000, Xinjiang, China|摘则基于冷再生添加剂的应用问题,对冷再生技术原理几种冷再生添加剂的适用范围，选用原则.再生机理及其施工工艺等进行了系统分析。结果表明:冷再生添加剂在冷再生施工中起着关键作用,其应用前景广阔。L Abstract J Based on the problem that exists during the applying of cold recycling additive, the theory of coldrecycling technology, sphere of application, selection principle, recycling mechanism and construction technique ofseveral cold recycling additive are analyzed generally. The results show that the cold recycling additive plays animportant role in the cold recycling construction and has wide prospects.|关键词|冷再生;添加剂;乳化沥青;泡沫沥青l Key words U cold recycling; additive; emulsified asphalt; foamed asphalt中图分类号:U414.1文献标识码:B文章编号:1000- -033X(2008)05- 0061- 040引言形成的摩擦阻力。在道路的使用过程中,沥青面层材料会在温度、车辆荷载.水等因素的影响下老化而失去粘聚作用,随着公路交通事业的蓬勃发展，中国的公路网络已基进而基层材料也会遭到病害破坏。因此,冷再生添加剂的作本形成。2006年 年底中国公路通车总里程达到3.48x10* km用 就是恢复面层或基层材料中结合料的粘聚作用，进-步(包括从2006年开始纳入统计范畴的1.55x100 km村道),高恢复 其强度和稳定性,恢复沥青路面材料的路用性能。速公路达4.54x10* km。截至2007年年底,中国高速公路通车总里程已达5.36x10 km。伴随着汽车工业的飞速发展,车2 常用添加剂的应用辆的大型化、行车渠道化以及超载现象使中国公路在使用过程中出现不同程度的破坏，尤其在大修养护过程中,养护沥青路面冷再生过程中,常用的添加剂主要有水泥、乳工作的质量直接影响到道路的使用寿命。近年来,冷再生技化沥青 、改性乳化沥青、泡沫沥青、石灰、粉煤灰和高炉炉渣术迅速发展起来,并在公路养护过程中得到了广泛的应用。等。 石灰、水泥以及它们与粉煤灰的混合物、高炉炉渣的添冷再生施工中,再生添加剂的加入起到了关键的作用。加可以采用预撒的方式，也可以通过机载-体式擻布装置撒布。在实际应甲时针对不同的且休情况可有不同的再生0再生添加剂的作用方式。中国煤化工主要用作基层，只是在低交YRCNMHG沥青面层及基层的强度,一部分来 自于沥青、水泥.石灰、二灰等材料发生一系列的物理、 化学反应而形成的胶凝0 永泥漆加别的应湖产物的粘聚作用;另-部分来自于骨料之间的嵌挤作用所水泥冷再生技术主要应用于沥青路面基层的施工中。61RMCM养护机槭&施工技术Maintenance Machinery & Construction Technology沥青混合料路面基层遭破坏需要进行翻修，在充分利用旧振动压路机, 碾压原则为先轻后重，自路边向路中依次碾路原有资源的前提下，加入部分新骨料及-定量的水泥、压。第2个阶段使用三轮压路机,碾压原则要求与第1阶段相水,在常温下对1旧路面材料进行铣刨、破碎并与加入的新骨同。 最后使用胶轮压路机碾压,碾压至密实度不低于97%(重料、水泥及水充分拌和后就地碾压成型,经养生形成满足使型 击实)。用要求的新路面基层。水泥的初凝时间不少于4 h,终凝时(5)养生。始终保持冷再生结构处于潮湿状态,养生时间为6~10 h,应保证施工时间。添加剂的用量必须通过对路间不少 于7天,养生期间应封闭交通。面材料的样品进行配合比设计试验来确定。使用水泥作为添加剂时,一般用量为4.0%-5.0%, 不宜超过5.5%。2乳你沥青的远制在就地冷再生施工中采用水泥作添加材料，主要有将乳化沥青冷拌再生是指把旧路面的面层翻松并破碎过固态粉状水泥撒布在再生机前的被再生路面上、用专用水筛后 ,掺入- -定量的乳化沥青(按实际情况和要求,也可加泥稀浆搅拌输送车按比例连续地将水泥与水拌和成稀浆入- 定量的新矿料和再生剂),拌和后将其摊铺在具有足够(悬浊液)、采用专用水泥撒布车布料3种添加方式2。强度和平整度的基层碾压，使其恢复到黑色路面性能的路2.1.1施工准备面施工工艺。乳化沥青冷再生混合料根据其性能和工程要(1)旧路结构状况调查。沥青混凝土旧路路面冷再生是求 可以作为高等级公路的中、下面层或基层,或者作为低、将旧路沥青混凝土及上基层(石灰土)破碎后加入水泥均匀中交通 量道路的面层，必要时加铺热拌沥青混合料作为磨拌和,在最佳含水量条件下碾压获得的半刚性结构[(]。耗层或封层。这种冷拌技术在环境保护和社会经济效益方(2)机具准备。工程开工前.应保证设备机具完好并满足面具 有热拌沥青混合料无法具备的优点。它不仅可以节约施工需要,主要设备有:冷再生机、平地机、洒水车.运送水泥能源和资源, 而且可延长可施工季节,改善施工条件,减少汽车、振动压路机胶轮压路机、三轮压路机.推土机等。环境污染。(3)材料要求。经破碎旧路面沥青混凝土面层及上基层2.2.1 乳化沥青的选择获得的混合料作为冷再生结构的骨料及填充料,大于5 mm乳化沥青(简称乳液)是由2种互不相溶的物质一沥的骨料质量分数应在40% -75%之间,否则应添加骨料或填充青和水通过机械分散而制得的沥青乳浊液,沥青以细小的料;采用强度等级为32.5级、初凝时间4 h以上和终凝时间较微粒状态 分散于含有乳化剂的水溶液中。乳化沥青主要由长(宜在6 h以上)的水泥(建议采用缓凝水泥),应采用不含有沥 青、乳化剂稳定剂和水组成。害物质的水或饮用水。改性乳化沥青与普通乳化沥青相比,力学性能(高温稳(4)级配和配合比。对取好的混合料由试验人员编号后定性 耐疲劳性、低温抗裂变等)得到改善,所以改性剂-般筛分,确认混合料的实际级配;根据级配对每一编号试块在 为聚合 物,改性乳化沥青-般是指聚合物改性乳化沥青。试验室按含水泥量(质量比)5%、6%、7%试配,获取3种水泥当采用乳化沥青作为再生添加剂时，按质量百分比为含量的最大干密度和最佳含水量,并在规定温度下,保湿养0.5%~7.0%添加,一 般采用2.0%- 4.5%。生6天,浸水24 h后，按<公路工程无机结合料稳定材料试验2.2.2 乳化沥青冷再生原理规程》进行无侧限抗压强度试验,获取7天标准抗压强度,根乳化沥青冷再生原理主要是指乳化沥青的破乳和混合据试验结果最终确定设计添加水泥量。料强度形成的机理。2.1.2施工程序在常温条件下存储时，乳化沥青是具有良好流动性的(1)路面清理。冷再生施工前应清理旧路路面,清除路液态悬浮混合物，即乳化沥青的颗粒在重力和表面电荷的面垃圾,拆除旧路侧石,由测量人员根据设计要求进行高程排斥力 共同作用下悬浮在水中。在沥青颗粒互相碰撞的过测量并标线,确保规定铣刨宽度及深度。程中,也会出现少量的颗粒接触团聚的现象,但这种团聚现(2)人工摊铺水泥。按设计含灰量计算摊铺1 m路面的水象 很少出现,不会影响乳化沥青的质量和使用效果。这时的泥用量,现场应采取打格计量的方式卸水泥,人工均匀摊铺。乳 化沥青所处状态见图1(a)。(3)冷再生机破碎与速度的控制。冷再生机铣刨使旧路乳化沥青与石料(或回收料)拌和时,由于乳化沥青颗路面及基层破碎后形成均匀混合料,铣刨速度应根据旧路粒表 面的电荷与石料表面的电荷发生了中和反应,沥青颗结构状况及混合料破碎后的配合比确定,建议为6-8m/粒相互靠近粘结。此时的沥青颗粒间存在着水分,沥青颗粒min。冷再生铣刨过程中应随时检查铣刨深度及速度,以保的 电荷没有完全消失，还没有牢固地结合成具有强度的沥证冷再生铣刨度及破碎的混合料级配合理。冷再生机拌和青膜。中国煤化工比沥青刚刚拌和成冷速度较快,拌和时必须留有足够的工作面。再生泪MHCNMHG(4)整型找平及碾压。使用推土机进行前期找平,并均经过压路机的碾压，在水分完全蒸发和沥青颗粒电荷匀排压,然后使用平地机找中平细平至设计高程,横坡平完全中和后 ,沥青颗粒进一步结合,部分沥青已经完全连接整度要符合规范要求。碾压分3个阶段进行第1个阶段使用成沥青膜。 此时冷再生混合料的强度已经达到开放交通的06Maintenance Machinery & Construction Techology养护机槭&施工技术RMCM .要求,但是还没有达到最大强度,见图1()。160C-180 C热沥青经过一段时间的交通碾压和高温作用，沥青颗粒会进一步结合 ,形成完全固态的坚实沥青膜。这时混合料强度达到了最大值,而且混合料结构也变得相当稳定,见图1(d)。蜀张腔(a)自由流动状态头-(b)粘稠状态图2 沥青发泡原擅被再生材料本身含有较多沥青时,可降低为2%~3%。在采用泡沫沥青作添加剂时,同时加入少量水泥(1%~2%)可以10)半固体状态使再生层在获得所需强度的同时提高表面质量,防止裂缝产生。2.3.2 泡沫沥青在沥青路面冷再生中的应用(d)完全国体状态利用泡沫沥青对现有道路进行冷再生具有较好的经济圈1净再生乳化沥青破乳成型的4个阶段性,可提高道路的等级和道路的承载能力。泡沫沥青混凝土乳化沥青成型的过程分为上述4个阶段，这样可以比的施工工艺如下。较容易理解再生混合料的强度增长模式(”。(1)对旧有路面进行铣刨破碎,也可加入其他碎石骨料2.2.3乳化沥青就地冷再生工艺和再利用的原有沥青混合料。就地冷再生工艺包括对经过破碎后的旧沥青路面材料(2)泡沫沥青产生后直接喷洒在再生机的拌和罩壳内,进行再加工处理,新混合料的配合比设计,添加用于校正骨料与 路面材料充分拌和,在粒料中加入适量的泡沫沥青,也可级配特性曲线的新骨料。粘合剂可使用水沥青或其他混合型以在 使用泡沫沥青同时加入少量的水泥。的液体。若乳化沥青用于增加路面结构强度,处理厚度为10~(3)摊铺、压实成型,即使用轮胎式压路机进行初压,钢15 cm;若用于改善原有路面性能,处理厚度为5~12 cm。混合轮压 路机进行终压。型的粘合剂(为沥青、水和水泥的混合物)主要用于增强路面的(4)最后进行表面处理或用热拌沥青混合料加铺一层刚性,可以大大缩短道路重新开放所需的时间。新的沥青表面层即可。23跑沫沥青的应用2.4二灰的应用高温沥青中加入少量水就会产生细微的泡沫，从而膨以二灰为添加剂处治I旧沥青路面材料形成道路基层或胀。此时沥青的物理性质会发生变化,其黏度显著降低,容底基层属于沥青路面冷再生的范畴。其原理是:以破碎后的易与冷湿粒料拌和均匀,不必像乳化沥青那样要经过额外I旧 料(包括1旧沥青混合料和部分旧灰土基层)为主体,加入的乳化加工，也不必像热拌料那样加热至高温而耗费许多适量 的石灰粉煤灰和水,经搅拌,压实和养生,形成与二灰能源,使用方便且效益高,这种状态下的沥青即称为泡沫沥稳定 类半刚性材料类似的基层或底基层材料。青。其发泡原理见图2。2.4.1 石灰2.3.1 泡沫沥青的选用石灰有生石灰与消石灰之分。在使用石灰时,通常将泡沫沥青能够将粗糙的材料粘结在一起，抗变形和抗生 石灰块加水消解,过筛后使用。生石灰块中常含有欠火疲劳性都较好,铺设的路面强度较高,可以立即开放交通，石灰和过火石灰,为了消除过火石灰的危害,-般石灰应但饱和或者缺少细料的路面材料不适合采用泡沫沥青。为提 前7~10天消解钱石龙和延万龙由于不易消解,在使用了提高旧路面的综合性能,可根据实际情况采用2种稳定剂时需延中国煤化工曼,陆续加入,以湿润混合使用。为主,MHCN M H G前10~15天为宜,以使用泡沫沥青作为稳定剂时，沥青罐车与再生机相连使氧化镁得 到充分的消解。工地上可采用分层浇水法,每进行喷洒,但需要使用特别的加热装置将沥青加热到层生石灰块厚 为50 cm。消解后的石灰应保持一定的温度,170 C左右。沥青在粒料中的质量百分比一般为3% -5%,当以免过于 飞扬。6:RMCM养护机槭&施工技术Maintenance Machinery & Construction Technology石灰露天堆放会对石灰质产生较大影响，应尽量缩预先徽市预先撇布短石灰的存放时间(不超过1个月)。石灰露天堆放时间较长三灰添加剂旧铺屈的钱糊、破碎时,应覆盖防潮。或连续动态加入」[*}2.4.2粉煤灰[新、旧材料的拌和粉煤灰是火力发电厂的副产品，是磨细煤粉燃烧后从烟道排出的废品。为了防止露天中的粉煤灰堆中的干灰在[再生层摊铺]空气中飞扬,往往对其浇水。在浇过水的料堆中,粉煤灰可再生层压实成型能产生粘结性并结成块,如果粉煤灰已经结块,在使用前要将其粉碎并过筛粉煤灰是一种火山灰材料,同时也是一种[再生层后处理 ]硅质或硅铝质材料。它本身没有粘结性或者粘结性很小,但圈3二友作潭 加剂的净再生工艺流瞿是当它以细分散的状态与水和消石灰或水泥混合时，在常| 3] 结语温下与氢氧化钙发生反应能形成-种具有粘结性的化合物。粉煤灰颗粒是实心或空心的球状颗粒,玻璃含量(非晶随着冷再生技术的广泛应用、冷再生工艺的不断发展、质材料)占719%-88%。粉煤灰的主要成分是硅和铝,其次要冷再生机械施工质量的不断进步，冷再生添加剂的种类和成分是碳.钙、铁.镁及硫的氧化物，也可能还有钠钾、钛、再生质量也在不断地发展和提高。因冷再生工艺显著的经锰和磷的氧化物。济、社会和环境效益,冷再生添加剂的发展必将有着更加广粉煤灰的含碳I过多会影响其活性，室内试验表明:阔的前景。含碳量超过约30%时,混合料的强会明显降低。粉煤灰中参考文献:的氧化物的含量对石灰粉煤灰混合物的强度有明显影响。[1]侯劲汝,张继锤.赵紫苓.道路再生混凝土基本性能的探讨[].筑路粉煤灰颗粒的粗细直接影响与石灰或水泥混合后反应生机械与施工机械化2007.24(8):30 -33.成物的数量，从而影响混合料的强度。粉煤灰的颗粒愈[2]常魁和,高群.公路沥 青路函葬护新技术[M].北京:人民交通出版细,表面积愈大,粉煤灰的活性愈强,混合料的抗压强度就社,2001.愈大。[3]张憬宏.沥青路面冷再生工艺在施工中的应用[].科技情报开发与2.4.3 施工工艺经济2060.6122283.二灰作添加剂的冷再生工艺如图3所示。预先在经过初[4] 拾方治，马卫民乃青路面再生技术手册[M].北京:人民交通出版步修整的旧铺层上撒布二灰添加剂和新骨料(或在铣刨破社,2006.碎过程中动态连续加入),然后在对旧铺层铣削破碎的过程[5] 崔钩,高雁北, 胡得义氧化沥青就地冷再生工艺)].筑路机械与中加入适量的水。在铣刨破碎的同时也将新集料.二灰添加施工机械化2006.2310):4-6.剂、水和旧铺层材料-起拌和,进--步进行摊铺、压实和养收稿日期:2007-10- -20生等工作。[责任编辑:张宗涛]查询《筑路机械与施工机械化》稿件处理请访问5http://www.roadm-china.com中国煤化工MYHCNMHG