沥青路面就地热再生关键技术

沥青路面就地热再生施工工艺
施工前准备
施工前，对旧沥青路面的病害进行维修，以提高原路面结构的稳定性。主要有：坑槽修补、唧浆病害开挖、横向排水盲沟的设置等。清除已修补裂缝的压缝带和压缝贴，铣刨并清理旧路面标线，清除旧路面反光道钉等。并对旧路面表面进行高压清扫，保证路面干燥清洁。 
再生剂掺量确定
再生剂主要用来补充老化沥青的不同组分，实现改性沥青及其再生混合料性能的恢复。
回收的沥青路面材料中的矿粉会影响沥青延度试验的准确度，经常无法完全恢复到规范要求，因此，主要根据针入度和软化点指标进行再生剂掺量的确定，掺量值为4%。
再生混合料级配设计
再生混合料级配设计时，需要根据RAP抽提试验结果，确定新沥青混合料的添加量，根据试验结果确定新沥青混合料的添加量为15%。RAP和新沥青混合料的级配组成均满足规范级配范围要求。
新添加沥青混合料与回收沥青混合料的用量比为15:85 
根据确定的再生沥青混合料级配，对不同类型的再生沥青混合料对比分析。按照以往经验，油石比初定为4.7%和5.0%(不包含再生剂掺量)，拌和并击实为马歇尔试件，依照规范，测试各试件的体积指标和性能指标。对于再生沥青混合料不能按照新拌沥青混合料来严格要求体积性能指标，更应注重其路用性能，可适当放宽体积指标要求。
试验结果可以看出：马歇尔技术指标均符合要求，即回收料的级配良好，但是从工程实际施工的角度出发，为了补充原路面病害和变形造成的损耗，采用添加15%新料的方案进行后续试验。 
新沥青混合料拌制和运输 
新沥青混合料的拌制 
新沥青混合料生产之前检测沥青的各项技术指标，均满足技术要求。拌和时沥青及各档石料由拌和站电脑控制计重，每盘料各个热料仓的矿料量、矿粉、沥青和拌和时间满足要求。并严格按照生产配合比确定的比例拌和，干拌时间设定为10s，湿拌时间为45s，合计拌和时间为55s。拌制时，沥青加热温度控制在165~170℃之间，石料加热温度控制在190~220℃之间，混合料出厂温度控制在170~185℃之间。拌和过程中检查沥青混合料的均匀性，保证不出现花白和离析的混合料。 
沥青混合料运输 
运输车采用自卸卡车，装料前须对其进行彻底清洗，并涂刷1:4植物油和水混合液。在拌和站装料时，按照前、后、中的顺序装料，以减少沥青混合料的离析。为了减少沥青混合料在运输和等待过程中的热量损失，造成温度离析，须进行棉被或篷布覆盖，车厢四周用棉被裹紧，并用铁皮二次裹覆包牢。 
沥青路面加热 
沥青路面的加热直接影响到旧沥青的使用性能、工程成本以及环境保护等，其加热方法的好坏对路面再生修复后的质量起到关键性作用。因此，要想提高经济效益和再生路面质量，采用合适的加热方式和适当的加热工艺就尤为重要。 
起步时加热机前加热板后端位置放在选定的起步线上，进行点火加热，待加热的路面开始轻微冒烟时则快速向前移动一个加热板的距离继续加热，如此继续逐步向前推进，直到后加热板后端完全移动到选定的起步线上时再点燃后加热板，加热机根据实际加热情况来回移动，以保证路面的受热均匀。正常加热后排放的气体是白色以水蒸气的形式散失，加热过程未发现有蓝色或黑色烟气冒出。 
加热机操作时按照快退慢进的方式，在保证对沥青路面加热足够的同时还要防止局部路段重复加热时间过长而导致沥青老化，或者由于加热不够在铣刨时发生集料破碎造成级配控制困难。因此，在整个再生加热过程中应严格控制再生机组的加热温度，对沥青路面温度进行实时监测，根据监测温度实时调整加热机的加热强度、行走速度、离路面的高度等施工参数。
再生机组加热时，沿导向线(本试验路为标线)行驶，两边横向加热宽度均超过再生施工宽度20cm，以保证再生面纵向接缝为热接缝。 
新沥青混合料添加 
卸料时，现场指挥加热机快速向前行驶加热，当第二台加热机与复拌机距离15m左右时，再指挥运料车在超车道与第二台加热机并排停下，然后后退入施工的行车道内，并在复拌再生机前10~30cm处停车，不得撞击复拌机；卸料过程中运料汽车应挂空档，靠摊铺机推动前进，以确保摊铺层的平整度。卸料过程中，车顶棉被移开但篷布仍然覆盖；每卸完一斗料后，运料车开出施工车道，停靠在超车道并做好覆盖保温工作。此时第二台加热机立即后退到复拌机前加热，以减小机器之间的距离，从而减少路面热量损失。当复拌机料斗中混合料快卸完时，再按照上述步骤，料车重新退到复拌机料斗前卸料。 
混合料的再生摊铺与碾压 
混合料的再生摊铺 
加热机将路面加热到预定温度后，将复拌机前加热板移动到起步线上点火加热，同时料车到复拌机料斗前向料斗卸料，料车后轮要紧贴机器推辊，车厢尾部在料斗中间，两者协调动作，同步行进，以防止混合料遗撒并避免运料车冲撞复拌机。 
该工程采用复拌再生工艺，所需的新拌沥青混合料较少，所以在料斗装满料后，料车盖好保温帆布在复拌机组前方停放待命，此时加热机后退对复拌机前沥青路面进行加热，以减小机组间的距离，降低热量损失。 
复拌机紧随加热机缓慢行驶，当其中间加热板后端到起始线时，停机点燃中间加热板。当复拌机耙松器中间部分后端过起步线10cm时，下降耙松器到施工指定深度，同时根据设计结果按比例添加再生剂。对耙松后的沥青混合料进行收集并提升至搅拌锅内，同时将前料斗中的新混合料移动到搅拌锅内进行共同搅拌。复拌机继续前行，当复拌机熨平板的前立面到达耙松线时，落下熨平板，调整仰角参数。当料位达到设定高度时，开始摊铺，并同时打开熨平板夯锤及振动器，检测摊铺厚度是否合适。复拌机开始摊铺后，对起始线处的横向接缝进行处理，耙松品字形接缝的两侧成一条横向直线，保证起步处的整个横向断面松铺一致。并给接缝处用细颗粒混合料填补大骨料颗粒留下的孔隙，确保接缝平顺、美观、便于碾压。复拌机施工时，密切观察摊铺面情况，若发现离析、拉料、刮痕，立即查明原因进行处理，人工补撒细料。就地热再生时，确保各机构协调工作，必要时进行相应的调整。对摊铺速度、铣刨速度等参数一经选定，不得随意更改，并尽可能减少停车次数，以保证复拌机连续作业。 
加热机组的加热速度决定了再生料的温度，因此对整个复拌机组速度控制在1.5~2.5m/min之间。施工结束时，需控制运料车的卸料速度正好满足摊铺需求。施工结束抬起耙松器时，需人工清除耙松器下方未经拌和的混合料。 
在就地热再生施工过程中，需实时监测机器的工作速度、供料速度、耙松深度、结合面、摊铺厚度、再生料温度以及螺旋布料器的匹配情况，并进行实时调整确保摊铺平整度、摊铺厚度等技术指标满足设计要求。若复拌机工作过程中因故必须停机时，须提升中间加热板，调低或关闭各系统的供气压力，防止沥青混合料因温度过高发生老化。
再生混合料的碾压 
就地热再生施工碾压分为：初压、复压和终压。 
碾压注意事项： 
(1)当复拌机摊铺5m之后，进行初压，采用振动压路机。压路机应紧跟复拌机，保持碾压段长度较短。碾压时喷水雾化要良好，水量要以不粘轮为原则尽量调小，避免温度过快散失。碾压时从外侧向中心碾压，超高路段由内侧向外侧碾压。
(2)为保证较高的碾压质量，在避免出现严重推移和裂缝的前提下，初压和复压都保持在较高的温度下碾压，并禁止在低温下反复碾压。压实的原则为“紧跟、慢压、高频、低幅”。在振动碾压过程中，做到先起步后振动，停机前先停振。
(3)胶轮碾压时易发生粘轮，需用拖把沾植物油擦拭轮胎，防止粘轮，待胶轮温度升高且粘轮现象消失后，可停止擦拭轮胎。
(4)碾压速度与复拌再生机应协调，但当碾压速度大于摊铺速度时，压路机不得停止等待，要适当降低速度持续碾压，保证再生路面的压实度。
(5)为避免碾压时混合料推挤产生拥包，碾压路线及方向不要突然改变；压路机起动、停止必须减速缓行，严禁急刹车制动。碾压后的路面上不得停放任何机械或放置材料。
(6)复压应紧跟初压，不得随意停顿，压路机碾压段长度控制在30~50m为宜，相邻碾压带应重叠1/3~1/2的碾压轮宽度。
(7)压路机每次由两端折回的位置随摊铺机阶梯形向前推进，使折回处不在同一横断面上。终压应紧跟复压，碾压至无明显轮迹为止。
施工停止后的工作安排
施工完毕，关闭液化气的液相及气相的气动及手动开关，待管道中残留气体完全燃烧后，再关闭配气柜中的其他开关。清理复拌机各工作装置和运转机构；清洗并检查找平装置传感器的各个元部件并加注润滑机油。向复拌机料斗、推辊、刮料板送料器、螺旋布料器、熨平板各部位喷洒柴油，并防止明火。清洗工作在作业场地外进行，机器下面要铺塑料布，以防止柴油损害沥青路面。复拌机在施工路段停靠时，要尽量靠边并折叠两侧加热板，以缩小机器宽度。停靠时要先放下料斗，再放下中间加热板、铣刨装置、第一熨平板。停靠完毕后必须在机组周围按照要求设置明显的安全标志，夜间设有灯光信号，并派专人守护。
施工缝的处理
起步接缝的处理：由于机组施工时，机器主耙松器在后，可伸缩耙松器在前，故会在路面横向留下一个呈“品”字形的接头，从而使开始再生路段的横断面高程有所不一，影响了接头的平顺与美观。因此，在耙松开始后，人工挖出没有耙松的两侧部分，使起始段的横向接头形成一条直线，深度与耙松深度一致，并及时用新料中的细料对其填补，以保证整个起始段的松铺高度均匀一致，摊铺面轮廓平直整齐。
起步接缝的碾压：起步接缝处理结束后，立即指挥双钢轮压路机进行压实。一般采用45°角斜压横向接缝，具体步骤为：压路机碾压方向与摊铺方向呈45°斜交，先压横向接缝和纵向接缝的直角，确保压路机钢轮大部分在原路面上，钢轮一侧约20cm反复碾压此直角；初步稳定后，再向中间推进；当横向接缝一半得到稳压后可用同样方法压实另一个直角，当两个直角压实完成后立刻开始正常的初压。
施工结束后的接缝处理：该试验路终点以后将不再进行就地热再生施工，终点与旧路面的接缝处理方法与起步接缝相同。
纵向接缝的处理：就地热再生施工路段和原路面之间会形成一条施工纵向接缝，加热时应保证加热宽度大于施工宽度20cm左右，以保证该缝为热接缝。接缝处容易出现沟槽或缺料现象，须进行人工补料，具体为：一名工人先沿纵向接缝适量补料；另一名工人用耙子推齐、推平接缝，并把接缝处表面的大颗粒骨料除去，保证接缝处填补的细料边缘饱满，接缝线形平直，原路面上不能逸散料粒，以免影响接缝处的压实与美观。
纵向接缝的压实：压实纵向接缝时，压路机钢轮第一遍在相邻的未施工路面上行走，并搭接碾压新铺层20cm左右，实行跨缝碾压，然后再压实新摊铺部分。碾压时应遵循先两边后中间、先外侧后内侧的原则。
有机硅防水材料施工
为了增强就地热再生施工后接缝处和路面的抗渗性，对纵向接缝处进行有机硅防水材料施工。 
交通标线及道钉施工 
路面再生施工结束后，继续封闭施工区域让其自然冷却，待路面温度下降到50℃以下时，方可开放交通。开放交通前要做好标线恢复、反光道钉安装等工作，保证行车安全。标线、导向箭头的布设应确保车流分道行驶，起导流作用，保证昼夜的视觉诱导良好，车道分界清晰，线形清楚、轮廓分明。
施工过程中关键环节的质量控制
再生机参数的控制
施工过程中要保证施工质量，就需要对热再生机的行走速度和再生深度进行监控，试验段安排专人对再生机的参数进行检测。 
可以看出：再生深度基本控制在4.1cm左右，行走速度为1.5~2.5m/min，现场施工情况表明：施工质量控制良好。 
施工过程中温度的控制 
试验段施工过程中对就地热再生施工各环节的温度进行实时检测，平均每50m检测6个数据。
可以看出：试验路的路面加热及新料温度得到了很好的控制，可以达到就地热再生施工温度要求，再生混合料的碾压温度平均值达到141℃，与配合比设计时的室内成型温度接近。再生机行走速度宜按照1.5m/min作为目标值进行控制，应不高于2.0m/min。
结论
以实际工程为依托，完整地对沥青路面就地热再生施工工艺与质量控制进行了研究，得出以下结论：
(1)施工前，根据施工交通组织设计方案，对旧路面的病害进行处治修复，提高了原路面结构的稳定性。
(2)旧路面的加热是沥青路面现场热再生的关键，加热到位是复拌主机对原路面进行再生作业的重要保障。
(3)摊铺厚度的控制宜根据翻松深度、熨平板前再生沥青混合料堆积量的变化情况以及再生混合料摊铺的厚度综合判断翻松厚度，及时预见翻松厚度的变化趋势，提前予以调整和纠正。
(4)碾压时从外侧向中心碾压，超高路段由内侧向外侧碾压。压实的原则为“紧跟、慢压、高频、低幅”。在振动碾压过程中，应先起步后振动，先停振后停机，换向缓慢平稳。
(5)再生过程中的质量控制主要对加热机行走速度与加热温度进行控制，以保证施工质量。
旧路面级配分析
分别提取行车道、超车道上面层沥青板块，对其性能进行检测。
由数据可发现，A工程中的数据基本符合《公路沥青路面施工技术规范》的相关要求，但旧沥青的含量较低，且呈现老化趋势，必须对路面进行处理。
确定再生剂用量
根据结果，分别对沥青路面实施不同剂量的再生剂试验，确定再生剂用量。研究发现，再生剂用量不断增加，沥青逐渐软化，主要表现为延度、针入度提高，软化点降低；当再生剂用量达到5%时，除延度以外的其他指标皆满足沥青路面养护的相关要求。考虑到A工程的行车量大、大型栽重车辆多，因此进一步提高再生剂用量，将再生剂用量调整至6%。
喷洒再生剂
在喷洒再生剂时，应根据再生机组行走速度控制再生剂喷洒速度。一般情况下，当加热温度处于120~140℃之间时，再生剂能够均勻地喷洒在路面上，并保证混合材料能够充分吸收。与此同时，喷洒再生剂的装置应设有自动调节设备，能根据不同施工要求调节喷洒量。
沥青路面就地热再生方案与施工流程
A工程路面再生方法统计
A工程在施工建设过程中，对旧路面进行统一处理，其施工流程为：封闭交通（单幅车道）——铣刨挖除旧路面——清扫路面——洒透层沥青（或铺设复合层）——摊铺粗粒式沥青混凝土下面层——洒黏层油——摊铺沥青混凝土上面层——养护——进入下—道工序。
A工程路面再生方法创新分析
结合A工程路面修复的相关要求，对其路面再生处理方法进行创新，基本施工流程如下。
（1）设备选择
采用加拿大Martec公司AR2000超级再生机组，包括：加热机（大于等于2台）、铣刨机（大于等于1台）、ABG423摊铺机（2台）、复拌机（1台）、DD130双钢轮振动压路机（大于等于2台）。 
（2）施工流程 
施工流程为：封闭交通——将上述设备开至施工现场——加热预热机至指定温度——翻松指定路面——根据本文研究结果喷洒适当比例的再生剂——收集旧面材料——拌和沥青、生产沥青材料——混合新拌和材料——摊铺混合材料——碾压处理——路面检测——开放交通——进入下——道工序。 
（3）注意事项 
在施工过程中，必须认识到再生剂添加方式对再生混合料品质的影响。在现场施工中，应该先对热再生设备进行加热处理，再喷洒再生剂；要注意再生剂用量的准确性，不同地区之间的铣刨深度差值不能过大。由于A工程的车行量较大，因此要选择高质量的再生剂。 
在选择旧路面材料时，要注意材料的代表性，从多个位置提取原材料，才能保证配制分析的准确性。
在加热过程中，要注意安全，相关工作人员必须佩戴安全防护设备才能进行施工。
结语
从沥青路面就地热再生技术的发展来看，不同的加热技术的施工效果各不相同。例如，热风循环加热方式的安全性优于红外线辐射加热方式，但局部地区的加热效果不佳。因此，如何科学地应用这些新型加热方式将是沥青路面就地热再生技术未来研究的重点。
沥青路面就地热再生关键技术是路面养护中的重点。从沥青路面就地热再生技术的应用情况来看，与传统技术相比，该技术具有明显优势，不但能够减少施工过程中的环境污染，也能够充分利用旧材料，进一步降低施工成本，具有良好的施工效果。本文分析了现阶段沥青路面就地热再生关键技术，并结合A工程，对在公路路面养护中应用沥青路面就地热再生关键技术进行分析。从A工程的应用结果来看，上述结论具有一定的可行性。但对于施工单位而言，应根据施工技术要求、总成本要求，合理控制选择施工技术形式，保证技术应用的可行性。
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