高速公路改擴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，其再生回收利用對于高速公路改擴建工程具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。銑刨料的技術(shù)性能將直接影響整個再生技術(shù)的可行性和工藝方法，本文以濟青高速公路改擴建項目為研究對象，通過現(xiàn)場試驗段對高速公路改擴建舊路瀝青銑刨料回收質(zhì)量的影響因素及控制技術(shù)進行研究，研究結(jié)果可供濟青高速公路改擴建項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：高速公路改擴建? 瀝青銑刨料? 回收利用? 質(zhì)量控制

中圖分類號：U416.26 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：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)嚴重破壞，大量高速公路需要進行改擴建。因此如何通過技術(shù)手段采取有效措施對高速公路改擴建施工中銑刨料進行高效率的回收利用并減小對環(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]通過研究選用不同摻量下的銑刨料進行碎石材料的配合比設(shè)計，利用力學指標的結(jié)果對摻銑刨料后的材料相關(guān)性能的變化規(guī)律進行探究。魏義仙[6]將銑刨料總共劃分為3個級別，并基于原料的合成方式對銑刨料進行分級研究，實驗表明，銑刨料的分級技術(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)過統(tǒng)計分析，基層銑刨料利用率達到96%以上，很好地解決了舊路銑刨料的儲存占地及污染環(huán)境的問題，提高了資源的二次利用率。馬在宏等[8] 通過有效結(jié)合宏觀和微觀兩種研究方式，對銑刨料跟新集料的相關(guān)表面特性進行分析。田源[9]等研究了銑刨料的摻量大小及摻加的具體形式對路用性能的整體影響大小。

綜上所述，目前對銑刨料已有較多研究，但在高速公路改擴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)場試驗段的試驗結(jié)果，對銑刨料回收質(zhì)量進行研究。研究結(jié)果可供濟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、下三個部分。

2003年以前主要進行灌封、填補坑槽等小修保養(yǎng)。2003年以后隨著使用年限的增長，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年間對全線公路進行了修復施工。根據(jù)交通運輸部有關(guān)批復文件，于2016年開始進行改擴建施工，原路基寬度為23m，擴建后路基寬度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

目前市場中的銑刨機種類繁多，其中影響銑刨機性能的運行指標包括：發(fā)動機的功率、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

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

2.3 銑刨機前進速度

銑刨速度主要通過銑刨鼓轉(zhuǎn)子（圖1）刀尖線速度及前進速度來進行衡量。銑刨鼓在銑刨過程中的轉(zhuǎn)動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的功率平穩(wěn)。其銑刨速度主要控制的是RAP級配特性，是影響RAP質(zhì)量的關(guān)鍵原因之一。當銑刨深度保持一定時，銑刨機前進速度的增加將導致其進刀量增加，繼而導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。銑刨刀頭的磨損會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，級配易整體偏粗，燃油經(jīng)濟性偏差，在較高行進速度的情況下會更加凸顯。

2.5 銑刨料含水量

RAP中的含水量對篩分及混合料生產(chǎn)過程都將會產(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)易導致用水量控制不準確，導致現(xiàn)場碾壓過程中軟彈或松散。

2.6 RAP的堆放及篩分工藝

RAP若隨意堆放將導致RAP篩分料級配波動，露天存放易導致銑刨料含水量變化，造成后期篩分及拌和工序難以準確控制。由于舊路銑刨料中細集料易粘附在粗集料表面，特別是堆積一段時間后更為明顯，篩分過程中易導致細集料偏少，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)問題。同時篩分設(shè)備振動力不足或給料料位偏厚時，易導致堵孔現(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)場施工宜盡量采用品牌、性能一致的銑刨機，并根據(jù)施工節(jié)點計劃選擇合理數(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配組成盡可能平穩(wěn)。銑刨過程中在消除夾層的同時，應(yīng)嚴格控制半剛性基層材料的混入率小于2%。

3.2 銑刨機施工參數(shù)

施工前通過選取試驗段，針對不同銑刨速度分別進行銑刨，取樣篩分后分別進行級配及含水量檢測，對銑刨進深下的最佳銑刨前進速率及施工用水量進行確定。

本項目4cmSMA-13+4cmLH-20舊路結(jié)構(gòu)層施工現(xiàn)場通過對5m/min、7.5m/min、11m/min和13.6m/min四類不同銑刨機的行走速率分別采用了銑刨料級配的篩分試驗，篩分試驗結(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（見圖2）。結(jié)合相關(guān)規(guī)范的級配范圍要求，在實際作業(yè)過程中將銑刨機的行走速率穩(wěn)定在5～8m/min的范圍，銑刨作業(yè)時需要盡量恒定保持銑刨機行進速度，同時要減少銑刨鼓的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定問題。同時銑刨過程中應(yīng)加強對銑刨機司機用水量的控制，以達到銑刨料或銑刨后作業(yè)面潮濕但無明顯水跡為宜，RAP含水量控制應(yīng)不大于3%。

3.3 篩分工藝

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

3.4 施工過程控制

施工過程做好現(xiàn)場施工人員技術(shù)交底，嚴格控制銑刨行進速度及用水量，試驗人員按照規(guī)范要求頻率現(xiàn)場取樣對RAP級配進行篩分并進行對比分析，及時查找原因。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，露天存放時應(yīng)覆蓋防雨材料。為便于篩分，應(yīng)盡量減少RAP堆放時間。

4? 結(jié)語

本文以濟青高速公路為研究對象，通過現(xiàn)場試驗段對高速公路改擴建舊路瀝青銑刨料回收利用控制技術(shù)進行研究。本文從銑刨設(shè)備、銑刨施工工序、銑刨料及施工過程等方面對瀝青銑刨料質(zhì)量的影響進行分析，并基于現(xiàn)場試驗結(jié)果提出相應(yīng)的控制措施，有效提高了濟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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