路面再生技术发展与应用

路面再生技术发展与应用马峰博士、副教授长安大学公路学院2016年3月郑州一、沥青路面再生技术主要内容:一、再生技术发展概况二、分类和适用性分析三、再生路面施工简介四、国内应用情况和实例技术发展背景近70年以来，人口与经济的发展使道路总里程爆炸式增长，形成成熟的道路网。在道路总里程增加的同时汽车荷载也呈几何式上升，因此现有公路的养护、维修和重建成为一个重大课题。但是在许多地区，道路维护资金的投入并不足以维修已破坏的道路。在此基础上，再生路面作为一种新型环保方式应运而生。全国高等级公路里程2011-2014全国公路里程国外研究现状发达国家早在上个世纪初就开始研究沥青路面的再生技术。但真正的规模应用开始于上个世纪70年代。国外研究现状美国：在上个世纪80年代末，再生沥青混合料的用量就已占到全部沥青混合料的50%以上。旧路面材料的再生利用率超过80％。技术标准齐全。先后出版有《沥青路面热拌再生技术手册》、《路面废料再生指南》、《沥青路面冷拌再生技术手册》等技术手册在美国，仅在2007-2009年两年间，再生材料使用比率大幅度上升美国表面层再生材料使用比率2007年2009年日本：1974年开始进行再生技术研究1984年颁布《路面再生技术指南》2000年路面废料利用率已超过70%至今，日本每个拌合场均有生产再生沥青混合料的设备国外研究现状德国：是最早将再生料应用于高速公路路面维修的国家。早在1978年就实现了废弃沥青材料的全部回收利用。芬兰：几乎所有的城镇都组织旧路面材料的收集和储存工作。过去再生料主要用于低等级公路的路面和基层，近几年已应用于重交通道路。国外研究现状法国现在对再生技术的研究也颇为重视，在高速公路和一些重交通道路的路面修复工程中开始逐步推广应用这项技术欧洲沥青路面协会EAPA在互联网上公布，其成员国的废旧沥青路面材料已100%通过再生方式得以重复利用。国外研究现状前苏联：对沥青路面再生技术研究也比较早，1966年起先后出版了《沥青混凝土废料再生利用技术》、《旧沥青混凝土再生混合料技术准则》等规范，提出了适于各种条件下路面再生利用的方法。国外研究现状上个世纪80年代，再生料一般只用于轻交通道路、道路的垫层或非机动车道等。1991年，建设部发布了《热拌再生沥青混合料路面施工及验收规程》。交通部在《公路沥青路面养护规范》中提到了部分再生技术。国内研究现状从上个世纪80年代后期，伴随着高等级公路的大规模建设，人们的主要精力放在了新建公路上，路面再生技术的研究基本处于停滞状态。近几年，伴随着我国公路建设的快速发展和大量高等级公路沥青路面需要进行翻修和重建，旧沥青路面材料的再生利用问题重新得到重视和广泛关注。国内研究现状随着使用期的延长，我国的高等级公路大量进入维修期，维修养护、翻修重建的任务越来越重。公路建设和路面维修、重建、升级改造的任务将交织在一起。建设为主发展阶段建养并举发展阶段国内研究现状国内研究现状按照每10年左右翻修一次，路面平均宽度22m、翻修厚度10cm计算，8.5万km的全国高速公路网平均每年将产生接近5000万吨的旧沥青混合料。国内研究现状为促进沥青路面再生技术的广泛应用，规范再生应用技术，保证沥青路面再生工程质量，交通部公路司于2006年9月下达了《公路沥青路面再生技术规范》的编制任务，由交通部公路院等单位负责编写。2008年4月交通部发布了该规范,并于当年7月1日实施。国内研究现状主要内容一、再生技术发展概况二、分类和适用性分析三、再生路面施工简介四、国内应用情况和实例沥青路面再生就地冷再生全深式就地冷再生沥青层就地冷再生就地热再生加铺再生复拌再生厂拌冷再生厂拌热再生再生技术分类厂拌热再生厂拌冷再生沥青层冷再生再生技术应用场合沥青表层沥青层基层病害波及层位就地热再生再生类型全深式冷再生现场（就地）热再生是一种现场维修方法，由对现有道路的加热、软化、翻松、拌和、摊铺和碾压组成。1﹑修复沥青路面表面层病害；2﹑恢复沥青表面层物理力学性能；3﹑恢复沥青路面平整度，修复沥青路面车辙。应用场景就地热再生适用路况：路面有足够承载能力，沥青路面的病害仅发生在中、上面层(60mm以内)，一般用于高速公路，一、二级公路沥青路面的修复。HIR维修方法步骤表面再生：干燥和加热现有道路上面层翻松已加热/软化的沥青面层按照设计要求和配合比加入再生剂拌和松散的再生混合料用自由悬浮式刮铺机撒布和摊铺再生混合料压路机碾压再生混合料复拌：现有路面的干燥和加热翻松/加热/软化的沥青面层按照设计要求和配合比加入再生剂、新沥青、集料等彻底混合成均匀的再生沥青混合料用自由悬浮式刮铺机撒布和摊铺再生混合料压路机碾压再生混合料重铺：现有沥青道路再生，在HIR车组在刮铺但尚未碾压的再生混合料上加铺新热拌沥青混合料两层为一层碾压在HIR车组在刮铺和摊铺再生沥青混合料。增加单独的摊铺机加铺新热拌沥青混合料两层作为一厚层碾压重铺设备的再生过程示意图HIR主要优点保护不可再生资源节匀能源（运输、破碎、筛分）抑止和填补面层不平整和裂缝，处理车辙、坑槽和松散，恢复路表面的抗滑性能提高行驶质量新集料、沥青和再生剂一定程度调整级配现场施工，减少交通中断和用户不便，工期短环境效益（消除废料堆弃），经济节约（新料节省）厂拌热再生1﹑可修复沥青路面的几乎所有病害；2﹑恢复甚至改善沥青路面混合料的性能。适用场景厂拌热再生适用路况：适用于各等级公路沥青路面经铣刨、挖除下来的沥青层材料的再生利用，再生后的沥青混合料可用于各等级公路沥青路面的建设和维修养护工程。厂拌冷再生的摊铺厂拌冷再生1﹑以冷拌沥青混合料的形式实现旧路面沥青层材料的再生利用；2﹑恢复和改善旧沥青混合料路用性能。适用路况：可用于各等级公路旧沥青路面材料的再生利用，再生后的混合料适用于沥青路面的中、下面层及柔性基层。适用场景就地冷再生实现旧沥青路面的翻修、重建。再生混合料可用于中下面层或柔性基层。适用场景适用路况：一般用于病害严重的一、二级公路沥青路面的翻修、重建，冷再生路面一般需要加铺一定厚度的沥青罩面。全深式就地再生全深就地式再生化学稳定水泥、石灰、粉煤灰沥青稳定乳化沥青、泡沫沥青适用场景全深式就地再生将全部的沥青面层和一定厚度的基层进行再生处理，再生后的混合料可用于沥青路面的中、下面层或稳定基层。适用路况：一般用于病害严重的二、三级公路沥青路面的翻修、升级改建，再生材料可用于沥青路面的基层及轻交通量道路的下面层。就地热再生厂拌热再生厂拌冷再生就地冷再生优点实现了就地的沥青路面再生利用，节省了材料转运费用。再生工艺易于控制，再生后的沥青混合料性能比较理想，适用范围广。1.再生工艺易于控制，再生混合料性能较好；2.适用范围广；3.能耗低、污染小。1.实现了就地的再生利用，节省了材料转运费用；2.施工过程的能耗低、污染小；3.适用范围广。缺点1.再生深度通常限制在2.5-6cm；2.无法除去已经不合适进行再生的旧混合料，级配调整幅度有限。1.铣刨后的旧沥青混合料需要来回运输；2.RAP用量较少，一般为10-25%，连续式拌和可为30-50%。1.再生混合料强度的形成需要较长的时间；2.需要加铺一定厚度的罩面层。1.施工质量控制的难度较大；2.一般需要加铺沥青罩面层。几种方式优缺点比较主要内容:一、再生技术发展概况二、分类和适用性分析三、再生路面施工简介四、国内应用情况和实例1.表面冷处理过程简介将路面表层刨下冷刨后路面的路面非常粗糙，因此本方法也可以作为恢复路面摩擦力使用。也可以在此基础上摊铺新路面。2.厂拌热再生过程简介此方法是再生路面中运用最广泛的，主要过程为，将回收料运到拌合场，将回收旧料与沥青或者集料通过一定比例拌合之后，重新运到施工现场进行摊铺。厂拌热再生拌合场3.就地热再生过程简介现场热再生可以100%的使用回收旧料，过程分为：加热软化旧路面，刻痕，旧料回收，掺入新的沥青、集料或改性剂等步骤。因此，此方法需要使用“一串”机械联合施工，包括：预热器，加热器，刻痕机，拌合机，摊铺机，压路机等。加热机刻痕机旧料回收机各种机械联合施工：现场热再生施工“火车”3.现场热再生过程简介4.就地冷再生过程简介就地冷再生同样需要“一串”施工机械，包括刻痕机，回收料破碎机，搅拌机，摊铺机，压路机等。根据旧料回收方式和尺寸不同，施工机械可以分为三类：1.整体式，适用于旧料破碎后尺寸小于50mm此机械体积较小，，不包括路面刻痕破碎功能。施工效率比较低2.两节式：包括全幅道路刻痕破碎机以及混合拌合机。在这种机械中，破碎料尺寸控制比较好，因此施工效率有一定提升，处于中等水平。4.就地冷再生过程简介3.多节式：机械功能最全，包括全幅路破碎机，刻痕机，搅拌机以及拌合摊破机，压路机等。因此此机械的效率是三种里边最高的，但是价格最高，使用也最麻烦4.就地冷再生过程简介5.厂拌冷再生过程简介厂拌冷再生是将回收料运到拌合场，经过拌合后再运到现场摊铺，此方法的优点在于拌合过程控制较好，而且拌合好的混合料可以存放，等需要时再施工。拌合场主要内容一、再生技术发展概况二、分类和适用性分析三、再生路面施工简介四、国内应用情况和实例国内应用情况就地热再生京津塘高速公路：200多万平方米成渝高速公路：150多万平方米京福高速（山东）：30多万平方米京石高速公路：15多万平方米沪蓉高速、石太高速、石黄高速、长平高速、长营高速、·····应用面积超过500万平方米！宁沪高速、昌九高速、京沪高速（沧州段）、西阎高速、西潼高速、西户高速、京珠高速、连霍高速等应用面积超过500万平方米！厂拌冷再生国内应用情况总结再生技术在国外是一项成熟技术，已有三十年的应用经验，使用状况良好。近几年，我国对再生技术也进行了研究，取得了较多经验，实践证明可以推广应用。不同再生技术各有适用场合，没有优劣之分，是互补关系，不能相互替代。应用时要根据道路实际情况进行综合分析，选用最适宜的技术。二、水泥混凝土路面再生技术目录1.概述2.检测3.改造4.破碎技术5.再生集料6.研究方向范畴：路面养护问题：早期水泥混凝土路面面板较薄，由于车辆超载，路面已经破损严重；一旦破损，则很难修复；再生利用效率较低，每年不能充分利用的废旧混凝土超过千万吨；绝大部分未经处理，直接运往郊外或乡村采用露天堆放或填埋的方式进行处理，耗用大量费用，包括征地费、垃圾清运费、处理费等；清运和堆放过程中的遗散和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染，严重破坏了生态环境。1概述途径：水泥路改造再生利用技术方案优势：降低费用，同时解决环境污染问题案例：在广西、广东、湖北、河南等地试验成功，例如在广西平（果）至百色段、湖北仙桃、河南G106驻马店新蔡段水泥路改造试验。工程案例判定：以人为主，综合分析内容：交通量----自动观测站平整度----颠簸累计仪器或者激光平整度仪承载能力--落锤式弯沉仪路面破损--路面综合检测车检测2检测路面综合检测车图测量裂缝与传递荷载系数的落锤式弯沉仪位移传感器布置荷载板传感器FWD测量裂缝与接缝板边弯沉差路面雷达GPR检测路面小修：更换断板、压降处理、灌注聚酯胶类等。大修：白＋黑或白改黑或白+白，以原来的水泥混凝土路面为基层，在上面加铺其他的结构层。严重破坏：将原有的旧水泥板彻底打碎，打碎的混凝土可以作为基层或者顶层重新利用，或者作为再生集料利用。3改造材料再生利用贫混凝土、普通混凝土稳定基层再生集料重建铣刨翻修＋加铺层压稳、冲击压裂压稳）打裂压稳（门板式打裂冲击锤）＋加铺层碎石化（多锤头、共振现代方法普通水泥混凝土钢纤维混凝土加铺层纤维混凝土聚丙烯纤维混凝土普通沥青混合料沥青混合料改性沥青混合料纤维沥青混合料类别：现场破碎和工厂破碎现场破碎：人工凿除、长臂挖掘机、撞碎式破碎机、拍打锤等，旧的路面破碎后直接压实，作为新路面或者底层再生利用。工厂破碎：将旧路面破碎成可以搬运的小块，集中运往料场进行加工，经过破碎处理、剔筋、筛分得到再生