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沥青路面就地热再生施工,案例分析

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工程概况

国道G319某路段路面为沥青混凝土路面,随着使用寿命的增加,原路面出现了较多横缝、纵缝、龟裂等病害,为改善路面行驶质量,采用就地热再生技术对该段路面进行大中修改造。施工过程中,陆续出现了不同程度的施工质量问题。从路况调查结果看,该路段沥青路面结构强度、路面状况为“良”;路面病害主要以轻微横、纵裂缝为主,且大多只发生在上中面层;局部有龟裂及坑槽,面层、基层出现了一定程度的破坏,需进行局部处治。基于此,可以认为病害经局部处治后整个路段适合采用就地热再生技术进行路面改造。


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施工详解
就地热再生技术施工设备
施工设备采用英达就地热再生机组,该机组采用以丙烷气体为燃料的红外线加热方式,加热快且施工操作简便。该机组包括4台加热车、1台沥青路面耙松车、1台混合料复拌机车、2台新沥青混合料运载车、1台摊铺机、2台钢轮压路机和1台胶轮压路机。
原路面沥青混合料性能分析
为分析原路面再生所用的沥青混合料性能,现场切割并取回RAP材料,将其重新拌和并击实成型,测试其材料性能。
可以看出,原路面RAP材料的空隙率、流值和残留稳定度都不满足要求,说明该种RAP混合料的抗变形和抗水损害能力偏低;然而其动稳定度远大于规范值,说明该种RAP混合料高温稳定性良好。为使再生沥青混合料满足相关规范要求,在进行沥青路面预防性养护时,应基于原路面沥青混合料检测性能进行再生沥青混合料配合比设计和再生剂掺量确定。
就地热再生施工常见问题与原因分析

对国道G319预防性养护工程路段进行了现场监测,发现采用就地热再生技术施工时,主要存在施工温度不稳定、路面集料易破碎和施工过程中污染水处理不当等问题。这些常见施工问题体现在工程不同时期和不同位置,其对就地热再生施工质量造成了不利影响。

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施工温度不稳定
就地热再生施工温度对再生沥青混合料质量有明显影响,高温或低温对再生沥青路面均不利。为研究设计配合比下温度对沥青混合料性能的影响,本文分析了150、140和130℃条件下再生沥青混合料的稳定度和空隙率。
可以看出,随着拌和温度的降低(150~130℃),混合料空隙率从5.3%增至8%,稳定度从15.8kN降至11.2kN,致使沥青混合料抗变形能力降低,水稳定性和高温稳定性降低。由此可知,不恰当的拌和温度将对混合料产生显著不良影响。
对就地热再生施工14d内每天加热机给沥青路面加热温度极值进行了统计,发现:1)14d内,沥青路面平均加热温度达到了222℃,最高温度达到244℃;2)就地热再生施工温度变化明显、不均匀,统计值的标准差达到44℃。
路面集料易破碎
采用就地热再生机组对该养护路段的沥青路面上面层4cm厚混合料进行了加热耙松。该路段路面结构层采用石灰岩,在高温下集料的物理力学性能有所降低。现场监测发现,当加热温度过高时,石灰岩在原碾压方式下出现了不同程度的破碎现象。
可以看出,摊铺机摊铺后,路面中部沥青混合料出现破碎,不仅降低了摊铺质量,同时还对路用性能产生影响。这是由于:1)再生机组起扬装置下降不到位,中部耙松底层残留少量混合料,使得新摊铺沥青路面中部凸起,当摊铺机初次振压时,中部混合料承受压路机主要压力而发生明显破碎;2)加热温度偏高,使得石灰岩集料物理力学性能降低。
除了以上常见施工质量问题外,部分路段也存在层间水污染,这也与规范相矛盾,且在一定程度上加速了路面温度下降。这是因为该养护路段沿线多雨且地下水丰富,故施工时需多加注意,需增大加热机间隔,通过加速层间水分蒸发来减少影响。
施工质量控制方案与要点研究

应用就地热再生技术时出现的主要质量问题是在施工过程中,这是由于沥青路面就地热再生施工时,参与机组多,施工过程复杂,变异因素较多所导致。因此,针对这些问题制定施工质量控制方案,包括关键施工温度控制、新沥青混合料质量控制和摊铺碾压质量控制。

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关键施工温度控制
就地热再生施工时,关键施工温度主要包括各台加热机温度、外掺新沥青混合料到场温度、新旧混合料拌和温度、摊铺温度。国道G319预防性养护工程就地热再生施工时对其全过程进行了关键工序温度控制,包括采用温度测试针、红外温枪等对路面加热温度进行监测控制。
与传统沥青路面摊铺工艺相比较,就地热再生施工时需进行多处关键温度控制。在现有条件下,为了提高施工质量,一方面应增加关键施工温度测量人员,及时监控现场施工温度;另一方面,应加强沟通,出现异常加热温度时及时调整加热设备,以使沥青混合料处于最佳施工温度范围内。
新沥青混合料质量控制
为了保证新摊铺路面路用性能,避免石灰岩集料因破损而出现“花白料”,需对新沥青混合料进行质量控制。养护施工前,对现场再生混合料多点取料并进行室内试验以检测混合料各项物理和力学指标。试验结果和工程实际应用表明,当再生沥青混合料空隙率、稳定度、流值、残留稳定度满足规范要求时,路面高温稳定性也就比较好,且路面混合料抗水损害能力也能较好地达到规范要求。
沥青路面就地热再生施工时,需对新沥青混合料的各项性能指标进行全程取样检测,以确保其满足路用性能要求。路面施工过程中,应对现场新沥青混合料取样并进行室内试验,以检测其各项物理和力学指标是否满足规范要求。当新沥青混合料不符合规范要求时,应及时对其进行修正和改进。
摊铺碾压质量控制
就地热再生混合料受加热温度影响明显,现场摊铺时容易出现混合料离析和结团现象,其不仅不利于沥青路面表观,而且还会降低再生沥青路面使用性能。因此,应经常检查沥青混合料的出料情况,人工铲除混合料团,并应注意摊铺位置与轮迹带的相对位置,尽量避免纵向接缝出现在轮迹带下方。

另外,沥青混合料压实应坚持如下原则:高频低幅、高温紧跟。初压时,首次碾压应采用静压方式,避免高温下石灰岩集料发生破碎,待新沥青混合料嵌挤后,返回时采用振动碾压。在给钢轮压路机和胶轮压路机喷洒有机清洁液时,应严格按照规范要求作业,尽量减少喷洒量,避免新沥青混合料过快降温。

沥青路面就地热再生施工咨询热线:027-83838889/18271460629(同微信)

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