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維特根泡沫瀝青冷再生工藝

   日期:2017-08-12    
2005年,在美國猶他州zion國家公園的景觀道路,采用的泡沫瀝青全深度再生工藝證實了該工藝可以在環(huán)保要求較高的區(qū)域應用,經(jīng)濟有效的完成道路重建,可以把對生態(tài)的影響降到最低。
  美國從1920年中旬的Glacier國家公園工程開始,到第二次世界大戰(zhàn)期間,NPS(美國國家公園服務機構)修建了很多公園道路,在每個工程中,NPS都堅持道路必須“輕鋪在地面上”,也就是說道路設計必須考慮到審美角度,并與自然環(huán)境搭配。
  由于這些公園令人沉醉的美景和便利的交通,近年來越來越多的人光顧這里,促使交通量日益增加,而大型卡車和娛樂車的比例又很高,遠遠超過了路面最初結構設計能力。
  根據(jù)美國公園保護協(xié)會的調查,全長8047km(5000英里)的國家公園道路中,65%處于情況惡劣或一般的狀態(tài)?,F(xiàn)在業(yè)主們一定會問: “這些損壞的道路采用什么工藝修復,才能經(jīng)濟環(huán)保且耐用呢?”簡單加鋪幾層熱拌瀝青混合料,既不經(jīng)濟又不美觀,也解決不了路面結構強度不足的問題。美國聯(lián)邦公路總署決定采用泡沫瀝青全深度再生(FDR)的工藝作為路面修復的解決方案。
  全深度再生時,瀝青層和指定深度的粒料基層被整體現(xiàn)場破碎,并在其中添加泡沫瀝青和水泥穩(wěn)定劑。添加一定量的泡沫瀝青和水泥的混合料作為堅固的柔性基層,這種工藝在全世界以及美國取得了成功的應用,包括美國聯(lián)邦公路總署在亞利桑那州Canyon de Chelly公路、蒙大納州Helena國家森林道路、新澤西州特拉華峽谷國家游樂區(qū)和科羅拉多州落基山國家公園。
  使用泡沫瀝青再生工藝修復Zion國家公園公路,可將旅游交通的影響程度以及噪聲和粉塵污染程度降到最低。無需使用運輸銑刨舊料和新瀝青混合料的運輸卡車車隊,從而節(jié)約了大量的汽油和柴油,也大大避免了施工引起的交通堵塞現(xiàn)象。
  景觀道路的疲勞和裂縫
  Zion國家公園最美的景點是Zion峽谷,這是由自然河流穿過科羅拉多高原紅色砂巖形成的804.67m(0.5英里)深的峽谷,峽谷內有一個8km(5英里)長的景觀道路。然而這條路上已有中到重度的裂紋和疲勞現(xiàn)象,車轍深度超過1.27cm(0.5英寸),需要進行結構性修復。
  然而,現(xiàn)在每年來這里的游客已經(jīng)超過25萬人,是過去20年內來訪游客的2倍還多。由于交通堵塞很嚴重,于1991年禁止汽車駛入,采用輪胎式豪華大巴服務。
  2005年,美國聯(lián)邦公路總署丹佛支部投資了公園路面再生工程。修復8km(5英里)的景觀道路,和從公園南入口到景觀道路之間的約1609m(1英里)的道路。
  工程總承包商是猶他州的州際颶風石公司,再生部分由科羅拉多州的Son-Haul公司分包。合同要求再生全深度瀝青層和20.32cm(8英寸)厚的基層。再生時,用泡沫瀝青和普通水泥作為添加劑。再生基層養(yǎng)生后,在其上加鋪6.35cm(2.5英寸)厚的熱拌瀝青混合料(HMA)。2006年初,采用單層石屑封層從而使路面顏色變?yōu)榧t色,達到NPS的預期效果。
  什么是泡沫瀝青
  “泡沫”或“膨脹”瀝青是一種基層再生工藝,對美國而言是一種新工藝。這種工藝在其他許多國家都廣泛應用,相對其他工藝而言,為路面基層提供了一種節(jié)約高效的再生方案。
  再生時,水以一定的比例添加到熱瀝青中,水大約占瀝青質量的2%~3%。當遇到冷水時,熱的液態(tài)瀝青迅速膨脹形成大量的泡沫,這與水滴落在熱爐上的熱油所產生的飛濺效果類似。水使瀝青產生霧化效果,僅在短短幾秒鐘內,瀝青的體積膨脹15~30倍。精確計量的水控制瀝青的膨脹比。膨脹的瀝青粘度降低,表面積增加,作為骨料和細料的粘結劑。
  發(fā)泡過程的質量和效果可通過控制一些物理條件(諸如大氣壓力和氣溫)來改善。這種控制也可以應用于由WR2500S冷再生機(WR2500冷再生機升級產品)或WR2000和WR2400冷再生機完成泡沫瀝青就地再生工藝。
  泡沫瀝青由WR2500S冷再生機的膨脹室內直接噴灑到轉子室內,并與回收的瀝青層和部分基層材料拌和。
  泡沫瀝青并不能將骨料的所有表面包裹,而是形成膠狀物或灰漿材料將粒料粘結在一起。尺寸小于75祄的細料有利于泡沫瀝青在材料中的分散效果。
  冷再生機和瀝青罐車配合使用,瀝青罐車在冷再生機前面,由冷再生機推動前進。瀝青被加熱到175℃(350°F),水罐車在后面,由冷再生機拉動前行。
  當熱瀝青粘結劑中噴灑少量的水時,瀝青的體積迅速增加形成黑色的泡沫狀。衡量發(fā)泡質量的2個參數(shù)是膨脹比和半衰期,這對道路基層再生質量至關重要。
  膨脹比是泡沫瀝青最大體積與初始瀝青體積的比值,這個指標可以表明泡沫瀝青在回收料中的分散和粘結效果。半衰期是泡沫瀝青由最大體積衰減到一半時所需的時間,可以表明泡沫瀝青的穩(wěn)定性。當瀝青溫度或噴入的水量增加時,泡沫瀝青膨脹比增加,而半衰期減小。冷再生工藝的最佳泡沫瀝青膨脹比為15倍,最佳半衰期為12s。
  然而,每個具體的泡沫瀝青混合料設計都不同,應以路面的具體材料為基礎。根據(jù)從工地取得的材料試樣作實驗室測試,最初的混合料設計要求添加3.0±0.3%的泡沫瀝青和1.0%的普通水泥,壓實度不低于97%修訂葡式最大干密度值。
  

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