高速公路改擴(kuò)建舊路瀝青銑刨料回收質(zhì)量控制技術(shù)研究

宋金鋒

摘? 要：舊路瀝青銑刨料作為瀝青再生施工的主要材料，其再生回收利用對(duì)于高速公路改擴(kuò)建工程具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。銑刨料的技術(shù)性能將直接影響整個(gè)再生技術(shù)的可行性和工藝方法，本文以濟(jì)青高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目為研究對(duì)象，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段對(duì)高速公路改擴(kuò)建舊路瀝青銑刨料回收質(zhì)量的影響因素及控制技術(shù)進(jìn)行研究，研究結(jié)果可供濟(jì)青高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目及其類似工程的銑刨料回收利用提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：高速公路改擴(kuò)建? 瀝青銑刨料? 回收利用? 質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：U416.26 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）02（c）-0046-06

Study on the Quality Control Technology of Asphalt Milling Material Recovery for Highway Reconstruction and Extension

SONG Jinfeng

（Engineering Development Co.， Ltd.， of China Railway 14th Bureau Group， Rizhao， Shandong Province， 276826? China）

Abstract：As the main material of asphalt recycling construction， the recycling and utilization of the old road asphalt milling planer has significant economic and social benefits for the reconstruction and expansion of expressway. The technical performance of the milling planer will directly affect the feasibility and process method of the whole regeneration technology. Taking Jiqing expressway reconstruction and expansion project as the research object， this paper studies the influencing factors and control technology of the recovery quality of the asphalt milling planer from the reconstruction and expansion of the old highway through the field test section. The results can be used for reference for milling material recycling of Jiqing expressway reconstruction and expansion project and similar projects.

Key Words： Highway renovation and expansion; Bituminous milling planer; Recycling; Quality control

隨著汽車使用量和重載超載現(xiàn)象的大幅增加，使原有高速公路路面出現(xiàn)嚴(yán)重破壞，大量高速公路需要進(jìn)行改擴(kuò)建。因此如何通過(guò)技術(shù)手段采取有效措施對(duì)高速公路改擴(kuò)建施工中銑刨料進(jìn)行高效率的回收利用并減小對(duì)環(huán)境的污染至關(guān)重要。

在銑刨料方面的研究中，目前主要集中于研究其再生利用[1-4]。此外，高攀等[5]通過(guò)研究選用不同摻量下的銑刨料進(jìn)行碎石材料的配合比設(shè)計(jì)，利用力學(xué)指標(biāo)的結(jié)果對(duì)摻銑刨料后的材料相關(guān)性能的變化規(guī)律進(jìn)行探究。魏義仙[6]將銑刨料總共劃分為3個(gè)級(jí)別，并基于原料的合成方式對(duì)銑刨料進(jìn)行分級(jí)研究，實(shí)驗(yàn)表明，銑刨料的分級(jí)技術(shù)可以顯著的減少集料在使用工程中的變異性出現(xiàn)。吳忠濱[7]經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，基層銑刨料利用率達(dá)到96%以上，很好地解決了舊路銑刨料的儲(chǔ)存占地及污染環(huán)境的問(wèn)題，提高了資源的二次利用率。馬在宏等[8] 通過(guò)有效結(jié)合宏觀和微觀兩種研究方式，對(duì)銑刨料跟新集料的相關(guān)表面特性進(jìn)行分析。田源[9]等研究了銑刨料的摻量大小及摻加的具體形式對(duì)路用性能的整體影響大小。

綜上所述，目前對(duì)銑刨料已有較多研究，但在高速公路改擴(kuò)建施工中銑刨料回收質(zhì)量的影響因素及其控制技術(shù)方面研究較少。本文基于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)銑刨料回收質(zhì)量進(jìn)行研究。研究結(jié)果可供濟(jì)青高速公路及類似工程的銑刨料回收借鑒參考。

1? 工程概況

濟(jì)青高速公路作為山東省首條高速公路，為雙向四車道公路，在1993年11月建設(shè)投入使用，公路設(shè)計(jì)年限為15年。道路面結(jié)構(gòu)層的總高度在63～71cm之間，主要由基層、瀝青面層、底基層組成，面層總共分成上、中、下三個(gè)部分。

2003年以前主要進(jìn)行灌封、填補(bǔ)坑槽等小修保養(yǎng)。2003年以后隨著使用年限的增長(zhǎng)，交通量增大，路面出現(xiàn)了各類病害，影響路面行駛質(zhì)量，在2005—2013年間對(duì)全線公路進(jìn)行了修復(fù)施工。根據(jù)交通運(yùn)輸部有關(guān)批復(fù)文件，于2016年開始進(jìn)行改擴(kuò)建施工，原路基寬度為23m，擴(kuò)建后路基寬度42m（雙向八車道）。

2? 瀝青銑刨料質(zhì)量影響因素

2.1 銑刨設(shè)備類型

目前市場(chǎng)中的銑刨機(jī)種類繁多，其中影響銑刨機(jī)性能的運(yùn)行指標(biāo)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、銑刨刀頭的數(shù)目及分布方式，最大銑刨深度和銑刨寬度等。銑刨鼓刀具的分布間距和數(shù)目對(duì)銑刨料質(zhì)量控制有著較大的影響。

2.2 銑刨施工工序

由于濟(jì)青高速公路舊路面每層瀝青結(jié)構(gòu)層級(jí)配類型不同，若銑刨深度變化頻繁將導(dǎo)致銑刨料不能有效的進(jìn)行分類存儲(chǔ)，最終導(dǎo)致后期篩分后的RAP級(jí)配的穩(wěn)定性結(jié)果偏差。

2.3 銑刨機(jī)前進(jìn)速度

銑刨速度主要通過(guò)銑刨鼓轉(zhuǎn)子（圖1）刀尖線速度及前進(jìn)速度來(lái)進(jìn)行衡量。銑刨鼓在銑刨過(guò)程中的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與行走速度二者間存在相互影響牽連，二者的有效工作共同維持銑刨機(jī)的功率平穩(wěn)。其銑刨速度主要控制的是RAP級(jí)配特性，是影響RAP質(zhì)量的關(guān)鍵原因之一。當(dāng)銑刨深度保持一定時(shí)，銑刨機(jī)前進(jìn)速度的增加將導(dǎo)致其進(jìn)刀量增加，繼而導(dǎo)致銑刨阻力增加和銑刨鼓轉(zhuǎn)速減小，刀尖銑刨軌跡偏向銑刨結(jié)構(gòu)層底部，易導(dǎo)致銑刨料偏粗，超粒徑部分及未破碎分離部分偏多。

2.4 銑刨機(jī)刀頭磨損

銑刨鼓的耗損功率約占總功率的70%～80%，銑刨刀頭的銑削作業(yè)是銑刨鼓功率耗損的主要點(diǎn)。銑刨刀頭的磨損會(huì)增大瀝青混合料受力接觸面積，增大銑刨阻力，易造成RAP的 19.5mm以上含量增加，級(jí)配易整體偏粗，燃油經(jīng)濟(jì)性偏差，在較高行進(jìn)速度的情況下會(huì)更加凸顯。

2.5 銑刨料含水量

RAP中的含水量對(duì)篩分及混合料生產(chǎn)過(guò)程都將會(huì)產(chǎn)生影響，銑刨料含水偏大易造成篩分困難，篩分料篩分不徹底，比例失調(diào)。生產(chǎn)環(huán)節(jié)易導(dǎo)致用水量控制不準(zhǔn)確，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)碾壓過(guò)程中軟彈或松散。

2.6 RAP的堆放及篩分工藝

RAP若隨意堆放將導(dǎo)致RAP篩分料級(jí)配波動(dòng)，露天存放易導(dǎo)致銑刨料含水量變化，造成后期篩分及拌和工序難以準(zhǔn)確控制。由于舊路銑刨料中細(xì)集料易粘附在粗集料表面，特別是堆積一段時(shí)間后更為明顯，篩分過(guò)程中易導(dǎo)致細(xì)集料偏少，中間檔集料偏多，與室內(nèi)篩分相比產(chǎn)生篩分比例失調(diào)問(wèn)題。同時(shí)篩分設(shè)備振動(dòng)力不足或給料料位偏厚時(shí)，易導(dǎo)致堵孔現(xiàn)象，影響篩分效率。

3? 瀝青銑刨料質(zhì)量控制措施

3.1 設(shè)備及施工工序

現(xiàn)場(chǎng)施工宜盡量采用品牌、性能一致的銑刨機(jī)，并根據(jù)施工節(jié)點(diǎn)計(jì)劃選擇合理數(shù)量。施工前根據(jù)舊路結(jié)構(gòu)層，結(jié)合銑刨機(jī)性能，確定并統(tǒng)一舊路瀝青結(jié)構(gòu)層銑刨深度，確保舊路瀝青銑刨料的級(jí)配組成盡可能平穩(wěn)。銑刨過(guò)程中在消除夾層的同時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制半剛性基層材料的混入率小于2%。

3.2 銑刨機(jī)施工參數(shù)

施工前通過(guò)選取試驗(yàn)段，針對(duì)不同銑刨速度分別進(jìn)行銑刨，取樣篩分后分別進(jìn)行級(jí)配及含水量檢測(cè)，對(duì)銑刨進(jìn)深下的最佳銑刨前進(jìn)速率及施工用水量進(jìn)行確定。

本項(xiàng)目4cmSMA-13+4cmLH-20舊路結(jié)構(gòu)層施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)對(duì)5m/min、7.5m/min、11m/min和13.6m/min四類不同銑刨機(jī)的行走速率分別采用了銑刨料級(jí)配的篩分試驗(yàn)，篩分試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，5m/min的行走速度下的0～5mm粒徑比例最高，13.6m/min行走速度下的粒徑范圍在19mm以上所占比例最大，而9.5～19.0mm粒徑的比例大小隨著銑刨速度的增加而增加，5～10mm粒徑比例隨著銑刨速度的增加而表現(xiàn)為降低的趨勢(shì)（見圖2）。結(jié)合相關(guān)規(guī)范的級(jí)配范圍要求，在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中將銑刨機(jī)的行走速率穩(wěn)定在5～8m/min的范圍，銑刨作業(yè)時(shí)需要盡量恒定保持銑刨機(jī)行進(jìn)速度，同時(shí)要減少銑刨鼓的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定問(wèn)題。同時(shí)銑刨過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)銑刨機(jī)司機(jī)用水量的控制，以達(dá)到銑刨料或銑刨后作業(yè)面潮濕但無(wú)明顯水跡為宜，RAP含水量控制應(yīng)不大于3%。

3.3 篩分工藝

宜選擇圓振動(dòng)篩或高頻振動(dòng)篩作為試驗(yàn)的篩分設(shè)備，并且使用較小的頻率進(jìn)行分析。篩網(wǎng)長(zhǎng)度宜不小于4.5m，在提高篩分速度的同時(shí)，增加集料通過(guò)篩面的時(shí)間，便于級(jí)配控制。采用較小的安裝角增加集料滯留篩面的時(shí)間，增加集料振動(dòng)及過(guò)孔頻次，便于粘附集料的分離及篩分效率的提高。進(jìn)料速度宜覆蓋進(jìn)料口篩網(wǎng)為宜，盡量給予較薄的料位，同時(shí)加強(qiáng)篩分前后篩網(wǎng)檢查，有堵孔現(xiàn)象時(shí)及時(shí)處理。篩分過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)各檔篩分料的級(jí)配檢測(cè)，級(jí)配偏差時(shí)及時(shí)查找原因并進(jìn)行調(diào)整。

3.4 施工過(guò)程控制

施工過(guò)程做好現(xiàn)場(chǎng)施工人員技術(shù)交底，嚴(yán)格控制銑刨行進(jìn)速度及用水量，試驗(yàn)人員按照規(guī)范要求頻率現(xiàn)場(chǎng)取樣對(duì)RAP級(jí)配進(jìn)行篩分并進(jìn)行對(duì)比分析，及時(shí)查找原因。銑刨料應(yīng)分層堆放，分層厚度不大于1.0m，最大堆放高度不大于3.0m，露天存放時(shí)應(yīng)覆蓋防雨材料。為便于篩分，應(yīng)盡量減少RAP堆放時(shí)間。

4? 結(jié)語(yǔ)

本文以濟(jì)青高速公路為研究對(duì)象，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段對(duì)高速公路改擴(kuò)建舊路瀝青銑刨料回收利用控制技術(shù)進(jìn)行研究。本文從銑刨設(shè)備、銑刨施工工序、銑刨料及施工過(guò)程等方面對(duì)瀝青銑刨料質(zhì)量的影響進(jìn)行分析，并基于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果提出相應(yīng)的控制措施，有效提高了濟(jì)青高速公路舊路瀝青銑刨料回收質(zhì)量。本文的銑刨料質(zhì)量控制研究結(jié)果可供類似工程作為借鑒參考。

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