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全国首创,这项新技术让养护速度“飞”起来!

2020-10-14湖南长益高速公路有限公司姚童刚

中国公路 2020年16期
关键词:橡胶沥青路面湖南

文 湖南长益高速公路有限公司 姚童刚

11台大型养护设备在施工路段排成一串,像一组缓缓移动的列车。随着这组“养护专列”缓缓向前开动,原本陈旧的橡胶沥青路面,立刻焕然一新。压路机紧跟摊铺机,一路碾压过去,路面迅速成型……

这组“养护专列”由11台大型养护设备组成,包含3台热辐射加热机(HM16)、1台加热机(SY4500)、1台加热铣刨机(SY4500)、1台热风加热机(HM18)、1台复拌提升机(EM6500)、1台摊铺机(3880-L)、3台压路机。

4月28日,在G5513长张高速益阳段(以下简称“长益高速”)65公里至67公里路面上,首段橡胶沥青路面就地热再生养护工程试验成功,标志着橡胶沥青路面就地热再生成套技术在湖南应运而生。

据了解,本次施工应用的“养护专列”由11台大型养护设备组成,仅占据一条行车道,可最大限度地减少施工对交通的干扰,且施工完成30分钟后,路面温度可降至50摄氏度,并实现开放交通。

运行承压,大胆探索

长益高速地处洞庭湖南滨地区,东起湘江北大桥西直线端,西至益阳资江二桥南引道,与益常高速相连,全长76公里,工程总投资14.33亿元,于1998年7月1日建成通车,是湖南省第一条利用境外资金合作建设的高速公路。

近年来,随着沿线区域经济的快速发展、湖南省“3+5”城市群的融合以及益阳“东接东进”战略的实施,长益高速主线车流量迅速攀升,日均自然交通量高达10万辆次。在此背景下,若开展中小修养护作业,将会给沿线交通带来严重影响。此外,由于通车年限和重载交通的增加,长益高速每年的养护经费呈现快速增长趋势,制约了道路服务功能的发挥和服务水平的提高。

链接: 什么是就地热再生技术?

即采用专用设备对沥青路面就地进行加热、翻松,掺入一定数量的新沥青、新沥青混合料、沥青再生剂等,经热态拌和、摊铺、碾压等工序,实现旧沥青路面面层再生的技术。

为了解决路面养护作业与高速公路通行之间的矛盾,提升广大公众的出行体验,湖南长益高速公路有限公司(以下简称“湖南长益公司”)开启了大交通流量下的快速养护工艺探索,同时将目光聚焦在橡胶沥青路面就地热再生技术的研究上。

橡胶沥青就地热再生技术的研发及投入使用,粗略估计将至少实现15%(含)以上的成本降低。

链接: 橡胶沥青路面就地热再生技术研发难点及攻坚方向

【研发难点】

● 橡胶沥青就地热再生的配套设备选型及设备优化研究;

● 橡胶沥青+就地热再生外掺剂(再生剂、温拌剂)的开发、选型及掺配比例研究;

● 热再生施工对橡胶沥青老化机理以及橡胶沥青双改性复合沥青混凝土各项路用性能、疲劳性能的影响。

【攻坚方向】

● 选择适用于“橡胶沥青+就地热再生”加热方式的机组组合;

● 选择适用于“旧橡胶沥青+就地热再生”的配套设备及设备组合;

● 选择合适的旧橡胶沥青破碎方式及机组设备;

● 研究旧橡胶沥青就地热再生现场加热温度及复拌时间控制方法;

● 确定新添加沥青混合料的沥青结合料及级配类型。

创新之路,困难重重

任何新技术的研发、探索过程都是艰难的,每个环节都需要认真探讨、严谨试验,橡胶沥青路面就地热再生技术也是如此。

2011年,长益高速开展了路面养护大修工程,在选取路面加铺方案时,综合考虑原水泥混凝土路面病害和货载交通结构特点,并分析轴载当量适应能力后,决定在全线加铺橡胶沥青路面,以全面提高路面的高温抗车辙性能、抗疲劳老化性能、低温抗裂性能以及抗水损坏性能。

目前,我国关于沥青路面就地热再生技术的研究主要围绕普通道路石油沥青混合料展开,未对橡胶粉改性沥青、复合改性沥青等进行尝试和研究。随着我国高速公路事业的飞速发展以及高性能沥青路面的推广应用,针对高粘高弹沥青、环氧沥青混凝土、浇注式沥青混凝土等高性能沥青混凝土的再生利用研究已迫在眉睫。

由于长益高速的路面材料为橡胶沥青,如开展就地热再生施工,会面临旧路面难分散、混合料拌和不均匀、表面易出现油斑、再生施工温度要求高等诸多难题,且国内相关方面研究不足,橡胶沥青就地热再生施工并无可借鉴经验。为此,自2015年开始,湖南长益公司组织技术人员赴各省调研,通过与多家热再生企业接洽、邀请国外专家座谈研究、多次取样试验后,发现橡胶沥青路面就地热再生施工中依然存在旧路面难分散、混合料拌和不均匀、容易出现成片油斑等问题,且采用现有的再生设备难以达到施工要求。至此,该项技术的研究陷入了困境。

多方研讨,寻找突破

2018年,湖南省高速公路集团有限公司(以下简称“湖南高速集团”)正式由原湖南高管局整体转制为企业后,湖南长益公司主动适应新时代、新形势、新变化,在集团公司的指导下,再次组织湖南省内科研单位开展专项研究,寻求橡胶沥青就地热再生技术的突破口。

2019年5月,湖南长益公司正式委托湖南省交通科研院有限公司开展研发工作,并成立了由湖南长益公司总经理刘嵩牵头,湖南高速集团养护管理部、湖南长益公司养护工程部、途嘉公司等多单位人员参与的研发组。经过近12个月的试验与研究,湖南长益公司会同科研单位及热再生施工单位成功研发了“多机组加热+热耙松及铣刨组合工艺+新型溶剂型温拌技术+独特的新添加料级配设计+新碾压工艺”成套技术,即橡胶沥青路面就地热再生技术,并于2020年4月28日在长益高速65公里至67公里段成功试点。

图1.橡胶沥青路面就地热再生技术施工流程

推广应用,降本增效

与传统的养护方式相比,橡胶沥青路面就地热再生技术除了能解决道路养护造成的交通堵塞外,还具有环保节能的优势。原来,传统的路面养护维修技术,如铣刨

链接:

长益高速橡胶沥青就地热再生技术施工现场

橡胶沥青路面就地热再生技术诞生记

step1:2019年6月前,完成国内外沥青路面就地热再生相关技术的调研,对最新的就地热再生技术,包括设备、外掺剂、级配等进行全面的资料收集和分析;5月29日至30日,实地调研湖南高速已进行热再生处治路段的应用效果;6月12日,完成长益高速橡胶沥青研究及施工图设计的实施方案。

step2:2019年7月,对长益高速橡胶沥青旧混合料性能进行取样和分析,对比2011~2012年大修养护工程的相关资料,分析不同车道的旧料性能及老化情况,梳理老化程度与路用性能之间的关系,并于7月17日形成初步成果报告。

step3:2019年7月26日,召开初步成果研讨会议,确定下一步工作计划。

step4:2019年9月,确定橡胶沥青的加热方式以及就地就再生施工中需要达到的拌和、摊铺温度,并完成就地热再生加热机组的配备、优化组合;结合现有就地热再生设备,研究适应于旧橡胶沥青路面的旧路面破碎方式、设备提升及配套技术,保证旧料加热温度、复拌温度、摊铺温度等,解决旧料难以分散的难题。

step5:通过大量室内试验,研究或选择适用于橡胶沥青路面就地热再生技术的外掺剂(再生剂、温拌剂)及掺配比例。

step6:通过大量室内试验,研究或选择适用新添加沥青混合料的沥青结合料及级配类型。

step7:通过大量室内试验,研究再生后新混合料的各项路用性能以及耐久性提升技术。

step8:2019年11月8日,出具施工图设计及相关研究总结报告,确定采用“多机组加热+热铣刨工艺+温拌技术+单粒径新拌改性沥青混合料+新碾压工艺”进行长益高速65公里至67公里右幅试验路段试铺。

step9:2020年4月26日,完成试验路段施工准备工作,并召开工作会议。

step10:2020年4月27日至28日,完成试验路段铺筑。

step11:2020年5月8日,完成试验路段施工总结。重铺等会产生较多的废旧材料。如果把这些废旧沥青混合料随意倾倒、堆放,不仅会造成巨大的资源浪费,占用大量的堆放土地,还会污染水、土、大气环境,严重影响山水景观。此外,运输大量废旧材料也会产生巨额运费,给沿线区域造成交通、噪声、扬尘等污染。

此次,湖南长益公司将“高粘、高弹、富油、多粉”的橡胶沥青路面进行就地热再生处治,是国内沥青路面就地热再生预防性养护技术的一次重大突破。不仅能将废弃材料变废为宝,还能避免废料堆放对土地的占用和对环境的污染,同时对缓解高速公路通行与养护施工之间的矛盾、大幅降低高速公路路面维修综合成本、推行新工艺新技术、倡导绿色循环高速等都具有十分重要的作用与深远的意义。

“该项新技术的研发及投入使用,粗略估计将至少实现15%(含)以上的成本降低,是真正意义上的降本增效。”刘嵩表示。

据了解,就地热再生作为预防性养护措施,养护周期一般为2至3年,而湖南长益公司将对试验路段进行全方位的跟踪观测,为延长道路使用寿命奠定良好的基础。

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