路面現(xiàn)場冷再生法在河口采油廠的應(yīng)用

1、路面現(xiàn)場冷再生法在河口采油廠的應(yīng)用徐志勇中石化勝利油田分公司河口采油廠基建辦公室摘要：根據(jù)國內(nèi)外瀝青再生技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用情況，對舊瀝青路面再生施工的幾種常用方法及現(xiàn)場冷再生技術(shù)在河口采油廠的應(yīng)用和施工工藝加以簡要介紹。關(guān)鍵詞：瀝青路面；再生；施工工藝河口采油廠共有油區(qū)道路628余公里，并且逐年遞增，在勝利油田的二級單位中里程是最長的，跨越的地域也是最廣的。2007年以前管理局每年給河口采油廠劃撥519萬元專項資金用于油區(qū)道路的維修，07年以后專項資金納入采油廠的成本，而維修成本僅有2300多萬，主要用于管線維修，實際用于道路維修的成本僅占到了10%，單純依靠采油廠成本解決，杯水車薪。目前河口采油

2、廠很多主干公路已經(jīng)超過設(shè)計使用年限，公路處于超負荷運行。這些主干公路如果得不到及時地維護，屆時所付出的投資將會更大，面對這種現(xiàn)實，如何利用有限的成本來解決更多亟待維修的油區(qū)道路，成為了我們新的課題。瀝青路面的再生技術(shù)，是將舊瀝青路面經(jīng)過翻挖、回收、破碎、篩分后，與再生劑、新瀝青材料、新集料等按一定比例重新拌和的混合料，使之能夠滿足一定的路用性能并用其重新鋪筑路面的一套工藝技術(shù)，它對降低建設(shè)成本、保護生態(tài)環(huán)境以及對我們國家的公路建設(shè)都有極大的意義1。1 國內(nèi)外瀝青路面冷再生技術(shù)及發(fā)展趨勢歐美國家上個世紀(jì)70年代以來就對瀝青路面再生進行了的大量研究，包括再生瀝青混合料的拌制工藝、施工設(shè)備等，相應(yīng)編

3、制了多種瀝青路面再生技術(shù)手冊，使瀝青路面再生過程成為一套完整的再生實用技術(shù)。我國于上世紀(jì)80年代曾經(jīng)組織過對瀝青路面再生的研究，后來由于高速公路的建設(shè)熱潮，將再生技術(shù)暫時擱置，進入21世紀(jì)，該技術(shù)重又引起關(guān)注。目前，瀝青路面再生技術(shù)在我國還處于初期研究階段，再生設(shè)計和施工還處于初期研究階段，再生設(shè)計及施工的操作無章可循，多數(shù)實體工程主要借鑒國外經(jīng)驗。1.1美國對再生技術(shù)的研究 國外對瀝青路面再生利用研究，最早是美國從1915年開始的，后來由于大規(guī)模的公路建設(shè)而忽視了對該技術(shù)的進一步研究2。1973年爆發(fā)石油危機后，重新重視瀝青路面再生利用技術(shù)。20世紀(jì)八十年代末90年代初進入工業(yè)試驗階段，到9

4、0年代末再生瀝青混合料的用量幾乎占全部路用瀝青混合料的50%，并且在再生劑開發(fā)、再生混合料設(shè)計、施工設(shè)備的研究等方面日趨成熟?，F(xiàn)在在美國每年再生利用的瀝青混合料約為3億噸，可直接節(jié)約材料費1520億美元，材料的重復(fù)利用率高達80%。1981年美國交通運輸委員會出版了路面廢料再生指南，瀝青協(xié)會出版了瀝青路面熱拌再生技術(shù)手冊；1983年瀝青協(xié)會又出版了瀝青路面冷拌再生技術(shù)手冊；1998年聯(lián)邦公路局出版了州和地方政府用路面再生指南；2001年瀝青再生協(xié)會出版了瀝青路面再生基礎(chǔ)手冊；至今，美國仍在繼續(xù)進行研究，如全厚式瀝青路面的再生利用等。1.2日本、歐洲及前蘇聯(lián)對再生技術(shù)的研究1974年日本開始對瀝

5、青路面再生技術(shù)進行研究，1984年日本道路協(xié)會出版了路面再生利用技術(shù)指南，2000年全國再生的瀝青混合料生產(chǎn)量超過全部瀝青混合料的30%，達到約4700萬噸。歐洲國家也十分重視路面再生技術(shù)，70年代中期，德國將路面廢料全部加以利用。荷蘭所有城鎮(zhèn)都組織路面廢料的收集與儲存，并應(yīng)用于各類道路的路面工程。過去再生材料主要用于低等級公路的路面和基層，近幾年已開始應(yīng)用于重要交通道路上。法國現(xiàn)在對再生技術(shù)的研究也頗為重視，在高速公路和一些重交通道路的路面修復(fù)工程中開始逐步推廣應(yīng)用這項技術(shù)。上世紀(jì)60年代蘇聯(lián)開始瀝青路面再生技術(shù)的研究；1966年蘇聯(lián)出版了瀝青混合料廢料再生利用技術(shù)一書；1979年出版了舊瀝

6、青混凝土再生混合料技術(shù)準(zhǔn)則，用于指導(dǎo)推廣利用。1984年蘇聯(lián)出版再生路用瀝青混凝土一書，該書詳細介紹了再生技術(shù)，表明蘇聯(lián)在該領(lǐng)域也取得很大進展。1.3中國對再生技術(shù)的研究20世紀(jì)50到70年代，我國曾在不同程度上利用過廢舊瀝青混合料來修路，但均作為廢物利用考慮，所得的成品一般只用于輕交通道路、人行道或高等級公路的墊層。1983年建設(shè)部下達了“廢舊瀝青混合料再生利用”的研究項目，主攻方向是把舊渣油路面加入適當(dāng)?shù)妮p油使之軟化，來代替常規(guī)瀝青混合料。之后，由于全國各地忙于高速公路建設(shè)而未能使再生技術(shù)進一步推廣利用。近年來在京津唐、京石、滬寧、成渝高速公路上采用熱再生技術(shù)，河北、湖北、陜西、遼寧等省市

7、逐漸開展冷再生技術(shù)的研究和應(yīng)用。1.4再生技術(shù)的發(fā)展趨勢隨著各國對環(huán)境保護的重視，以及人們對瀝青再生技術(shù)優(yōu)點的認可，瀝青路面再生技術(shù)越來越受到人們的重視?，F(xiàn)主要著重于以下幾方面的研究3：1）再生設(shè)備、施工工藝及質(zhì)量控制；2）再生瀝青混合料的力學(xué)特性及使用性能；3）再生瀝青混合料的配合比設(shè)計方法；4）再生劑、穩(wěn)定劑的開發(fā)；5）再生劑、穩(wěn)定劑與舊瀝青的作用機理；6）再生瀝青的特性。 2 舊瀝青路面的再生方法  再生瀝青路面的施工按溫度可分為熱法施工和冷法施工。熱法施工按施工工藝又可分為現(xiàn)場熱再生法和廠拌熱再生法。2.1現(xiàn)場冷再生法現(xiàn)場冷再生法是用大功率路面銑刨拌和機將路面混合料

8、在原路面上就地銑刨、翻挖、破碎，再加入穩(wěn)定劑、水泥、水(或加入乳化瀝青)和骨料，用路拌機原地拌和，最后碾壓成型。這種方法主要應(yīng)用于冷法施工中，且新添加的結(jié)合料是乳化瀝青，這種方法對設(shè)施要求較低，生產(chǎn)成本不高，但同時再生路面的品質(zhì)不是很好，目前該方法使用較少，主要是用于等級低的道路或鋪筑基層使用，國外多用于鄉(xiāng)村道路的翻修。2.2現(xiàn)場熱再生法現(xiàn)場熱再生是一種就地修復(fù)破損路面的過程，它通過加熱軟化路面，鏟起路面廢料，再和瀝青粘合劑混合，有時可能還需要添加一些新的骨料。然后將再生料重新鋪在原來的路面上。一般用一臺大型“瀝青路面熱再生聯(lián)合機組”，先把瀝青路面烤熱軟化，再將舊瀝青層收集起來輸送到該機組中的

9、雙臥軸連續(xù)攪拌機上，添加新骨料、補充新瀝青，攪拌后排到機組的攤鋪器上，攤鋪、搗實、熨平，再用壓路機碾壓，鋪成一條新路。現(xiàn)場熱再生可以通過單次操作完成，把原材料和需修的路面重新結(jié)合?；蛘呤峭ㄟ^兩階段完成，即先將再生料重新壓實，然后在上面再鋪一層磨耗層。這種方法施工簡單方便，多用于基層承載能力良好、面層因疲勞而龜裂的路段，特別適用于老化不太嚴(yán)重，但平整度較差的路面。2.3工廠熱再生法工廠熱再生法在工廠中對回收的瀝青混合料進行集中處理，是一種實用、靈活、簡便而又能保證質(zhì)量的瀝青路面再生技術(shù)。工廠熱再生法就是將舊瀝青路面經(jīng)過翻挖后運回拌和廠，再集中破碎，根據(jù)路面不同層次的質(zhì)量要求，進行配比設(shè)計，確定舊

10、瀝青混合料的添加比例，再生劑、新瀝青材料、新集料等在拌和機中按一定比例重新拌和成新的混合料，從而獲得優(yōu)良的再生瀝青混凝土，鋪筑成再生瀝青路面。利用這種方法，可以方便對已被翻挖的基層甚至路基的一些地段進行有效的補強，瀝青層的重鋪則可以象新路施工一樣，分別按下面層、中面層、上面層(磨耗層)的不同技術(shù)要求進行配合比設(shè)計，確定舊瀝青回收料的添加比例。3 現(xiàn)場冷再生法在河口采油廠的應(yīng)用受資金和技術(shù)的限制，河口采油廠的油區(qū)公路目前主要是利用冷再生工藝，瀝青路面就地冷再生是新興的一種冷再生技術(shù)，它充分利用舊路現(xiàn)有資源，并加入部分新的混合骨料（視舊路破碎后的級配情況而定）及一定量的穩(wěn)定劑（水泥）、水，在自然環(huán)

11、境和常溫下，通過對舊瀝青路面材料的銑刨、破碎并與加入的新骨料、穩(wěn)定劑及水充分拌合后就地碾壓成型，經(jīng)養(yǎng)生形成滿足路用強度等指標(biāo)要求的新型路面基層4。中通公司是通海集團的改制企業(yè)，2000年從德國引進維特根（WINTGEN WR2500型）冷再生機，使冷再生這一新技術(shù)在河口采油廠的應(yīng)用成為現(xiàn)實。近幾年先后成功的應(yīng)用在：海防路、渤50#站進站路、501隊1#、2#站道路、206隊5#站工農(nóng)共建路等路面大修工程中。下面就2008年501隊1#、2#站1150米舊路維修中應(yīng)用冷再生技術(shù)的情況做一下簡介。3.1舊路狀況3.1.1路面結(jié)構(gòu)    羅八路501隊1#、2#站路段全

12、長1150米，寬7米，其中冷再生段分3段共計865米，其余為挖補罩面。1993年8月1日羅八路竣工時，路面結(jié)構(gòu)為：2cm細粒式瀝青混凝土+5cm中粒式瀝青混凝土+15cm10%石灰土+15cm12%石灰土+15cm12%石灰土。    3.1.2交通量及路況調(diào)查由于501隊油區(qū)路主要擔(dān)負油區(qū)送班車的上下班任務(wù)、作業(yè)及鉆井車輛的通行以及當(dāng)?shù)乩习傩杖粘＾r(nóng)作的通行任務(wù)，晝夜交通量300輛。2002年辛河路大修時，又擔(dān)負著東營至河口的交通任務(wù)，晝夜交通量增至3000輛并且超載現(xiàn)象突出。道路不同程度地出現(xiàn)網(wǎng)裂、龜裂等病害，局部路段出現(xiàn)了大坑，雨季來臨時，積水嚴(yán)重，送班司機都

13、不敢通行。3.2再生方案    1大修路段做15cm舊路就地冷再生隨后罩面3 cm細粒式瀝青混凝土；其余路段挖補后進行3 cm細粒式瀝青混凝土罩面。舊路瀝青混凝土水泥穩(wěn)定冷再生水泥含量由試驗確定為5%，7天無側(cè)限抗壓強度控制指標(biāo)定為大于1.5Mpa。2對舊路銑刨材料級配組成（表-1）分析，材料中粗骨料偏低。出現(xiàn)這種情況的原因是：瀝青混凝土面層材料含量為100%，而瀝青混凝土中粗骨料本身偏少。篩孔尺寸(mm)瀝青砼通過量(%)水泥穩(wěn)定碎石級配范圍37.5100.0010026.5100.0090-10019.096.7072-899.586.9047-675.755

14、9.1029-492.3634.417-350.612.48-220.0750.700-7   表一 舊路銑刨材料級配組成分析表3.3工藝流程1施工工藝流程預(yù)先撒布水泥及需要添加的骨料舊路面銑刨拌合,并在拌合過程中加水穩(wěn)壓整平碾壓養(yǎng)護2撒布水泥 據(jù)所確定的水泥用量及路面再生厚度，撒布石灰方格，以保證水泥用量的準(zhǔn)確性。在施工中水泥用量考慮到施工現(xiàn)場的各項損耗，在確定水泥用量時按組成設(shè)計加0.5%控制。撒布水泥應(yīng)薄厚均勻，且撒布長度一般保持再生機前60米左右。3銑刨拌合銑刨拌合機械為再生機，該機械拌合幅寬為4米，拌合壓實厚度15cm舊路面該機行進速度為5m/min，控

15、制破碎瀝青混凝土最大粒徑不大于30mm。由于碾壓工作必須在水泥的初凝之前完成，單幅拌合長度宜控制在200m以內(nèi)。拌合兩幅后進行穩(wěn)壓，采用振動壓路機關(guān)閉振動穩(wěn)壓一遍后，平地機整平、碾壓。拌合時由再生機機載電腦控制加水量。    4碾壓及養(yǎng)護振動壓路機小振幅、高頻率碾壓2遍，18/21t平碾碾壓3-4遍，達到要求壓實度。養(yǎng)護工作由專用灑水車來完成，灑水量及頻率以保證其表面濕潤為準(zhǔn)，禁止使用自流式灑水車。養(yǎng)護期7天，養(yǎng)護期間限制車輛通行，養(yǎng)護期滿后可適當(dāng)開放交通，使冷再生結(jié)構(gòu)表面由于行車的作用而露出大粒徑的骨料，增強與瀝青混凝土面層的聯(lián)結(jié)。3.4質(zhì)量檢驗 &#

16、160;  1水泥的質(zhì)量符合要求。重點檢測其初凝時間、終凝時間及強度。    2水泥用量準(zhǔn)確，撒布均勻，混合料拌合均勻。    3拌合深度達到設(shè)計厚度。    4碾壓達到要求的壓實度，強度符合要求。3.5強度形成機理探討從宏觀上看，水泥穩(wěn)定舊瀝青混凝土是由粉碎的舊瀝青混凝土粒料、水泥和舊石灰土粉末組成的復(fù)合材料，其中，舊石灰土粉末可以看作集料的一個組成部分。從微觀上看水泥水化后形成的水泥石是各種水化物、未水化顆粒、水、氣等多相復(fù)合體，水泥石與集料間存在一定厚度的過渡層，這個過渡層的薄厚影響著復(fù)合

17、材料的強度，過渡層厚，兩者間的結(jié)合強度就低。    由于集料表面被瀝青油膜包裹，減少了水分向集料表面的遷移，使集料與水泥石之間的界面過渡層減薄，因而減少了Ca(OH)2晶體的取向生長，同時由于水泥石中各種晶體的不斷成型，使Ca(OH)2、鈣釩石及水化硅酸鈣（C-S-H）等結(jié)晶體不斷嵌入集料表面的油膜，甚至穿透油膜在集料表面結(jié)晶，而使該種復(fù)合材料產(chǎn)生晶體嵌入連結(jié)強度。    在形成水泥舊瀝青混凝土復(fù)合材料的強度機理上，舊瀝青混凝土、舊石灰土等集料對周圍介質(zhì)及集料之間產(chǎn)生吸附、化合、機械咬合、粘結(jié)、稠化、強化、晶結(jié)等作用。晶體取向及晶體連

18、結(jié)等一切物理、化學(xué)效應(yīng)形成了該復(fù)合材料的強度。3.6工程造價與效益分析冷再生技術(shù)可以充分利用舊路資源，只是對舊路路面面層及少許路面基層進行再生利用，而形成一層穩(wěn)定的路面基層。而傳統(tǒng)的推除重建，是對原路的完全否定，既要挖除舊路重做結(jié)構(gòu)層，又要把舊路廢料運走堆放。二者相比，前者直接和簡潔，經(jīng)濟效益顯著。舊路挖除重建造價：    1舊路結(jié)構(gòu)挖除，廢料運走堆放：15.4元/m2    2舊路路基整平碾壓：           0.17元/m2&

19、#160;   315cm10%石灰土基層：         16.7元/m2    430cm12%石灰土底基層：         36.2元/m2    合計：68.47元/m2。    冷再生路面基層造價：21.6元/m2。    兩種方案相比，再生層為水泥穩(wěn)定結(jié)構(gòu)層，可用于高等級路面。利用路

20、面再生降低造價46.87元/m2。3.7冷再生優(yōu)點    降低成本：與傳統(tǒng)的施工工藝相比，可大大降低成本的40-50%，經(jīng)濟效益顯著。    再生層的質(zhì)量：舊路原有材料與水和穩(wěn)定劑的連續(xù)、高質(zhì)量的拌和確保了再生層的質(zhì)量，液態(tài)穩(wěn)定劑的添加因采用微機控制的輸送系統(tǒng)而非常準(zhǔn)確。    結(jié)構(gòu)的完整性：冷再生施工產(chǎn)生較厚的均勻路面，不存在傳統(tǒng)施工方法中有時出現(xiàn)的較薄路面間的薄弱界面。    不損壞路基：與傳統(tǒng)施工機械修復(fù)道路相比，冷再生施工很少損壞路基。典型的冷再生施工，均為一次性作業(yè)，再生機的高附著力的輪胎（輪胎式再生機）在暴露的路基上只通過一次。而采用傳統(tǒng)機械施工時，路基將承受頻繁的高應(yīng)力荷載，往往導(dǎo)致“局部隆起”的現(xiàn)象。    施工周期較短：現(xiàn)代再生機械具有很高的生產(chǎn)率，與其它施工相比，大大縮短了工期，降低了交通中斷時間。綠色環(huán)