Холодный ресайклинг асфальтобетонных покрытий: Ремонт дорог по технологии холодного ресайклинга от компании «Национальные ресурсы»

Холодный ресайклинг – эффективная технология восстановления асфальтобетоннных покрытий аэродромов и автодорог

Холодный ресайклинг – эффективная технология восстановления асфальтобетоннных покрытий аэродромов и автодорог

В. В. Ливитина, замначальника ФГУ «Главгосэкспертиза России», Б. П. Мамонтов, замначальника отдела объектов транспортного комплекса, А. В. Митрошин, гл. специалист

В практике строительства аэродромов и автодорог в качестве материала для верхних слоев нежестких покрытий и слоев усиления покрытий других типов широко применяется асфальтобетон. Многослойная конструкция таких покрытий в большинстве случаев состоит из тонких (4-9 см) слоев асфальтобетона, уложенных в разное время, как правило, в связи с намечающейся эксплуатацией более тяжелого типа самолетов либо выходом из строя ранее уложенного слоя.

Разрушение аэродромных покрытий — процесс закономерный и обусловлен большими эксплуатационными нагрузками и интенсивностью движения, изменением водно-теплового режима основания покрытий, воздействием природно-климатических факторов, а также встречающимися фактами нарушения технологии строительных работ и эксплуатационного содержания.

Нагрузка на аэродромное покрытие от воздушного судна (ВС) проявляется в виде колееобразования и трещин, а также деформации основания. Вследствие деформаций покрытия под нагрузкой частицы асфальтобетона смещаются ближе друг к другу, от повышения давления битум становится текучим, в результате чего асфальтобетон выжимается в боковом направлении, увеличивая колейность. От деформаций в нижней части слоя асфальтобетона возникают трещины, которые распространяются к его поверхности. Причиной возникновения поверхностных трещин является воздействие природно-климатических факторов. Ультрафиолетовое излучение вызывает твердение битума, который теряет свою эластичность, что при понижении температуры ведет к появлению трещин.

Процесс разрушения асфальтобетона ускоряется вследствие замерзания проникшей через трещины воды, а также из-за отслоения битумной пленки от инертного заполнителя.

Многослойные покрытия с неоднородными по толщине слоями, уложенными в разные годы, характеризуются недостаточным сцеплением между собой вплоть до образования полостей, содержащих воду. При усилении жестких покрытий асфальтобетоном с течением времени проявляется эффект отраженных швов и трещин нижележащего покрытия. Наличие перечисленных дефектов ведет к появлению на поверхности покрытия свободно лежащих продуктов его разрушения, что представляет опасность для взлетно-посадочных операций ВС. Таким образом, можно говорить о потере асфальтобетонными покрытиями эксплуатационной пригодности и необходимости их реконструкции.

Радикальным способом восстановления работоспособности асфальтобетонных покрытий может служить полная или частичная замена разрушенных слоев асфальтобетона, которая, однако, применяется нечасто, поскольку высокопроизводительная техника для холодного фрезерования покрытий не имеет широкого распространения и, кроме того, при этом требуется прекращение летной эксплуатации аэродрома, а при реконструкции автодороги — ее закрытие на длительный период для производства работ.

При полной или частичной замене разрушенных слоев асфальтобетона встает вопрос повторного использования материалов от разборки существующего покрытия. Это может быть решено фрезерованием на всю глубину поврежденного асфальтобетона и принудительным перемешиванием и уплотнением измельченного асфальтобетона (ресайклинг), что обеспечивает создание нового толстого гомогенного слоя, прочность которого может быть повышена путем добавки вяжущих. Поверх ресайклированного слоя укладываются дополнительные слои асфальтобетона. Задачей ресайклинга является максимально возможное использование материала существующего покрытия, при этом материал ниже уровня ресайклинга остается неповрежденным, имеющиеся разрушения удаляются вместе со слоем асфальтобетона, а высота покрытия практически не изменяется.

Технологию ресайклинга дорожных и аэродромных одежд как способ их восстановления широко применяют за рубежом.

Машины для ресайклинга были разработаны несколько лет назад путем модернизации дорожных фрез и машин для стабилизации грунта. Поскольку ресайклеры предназначены специально для реконструкции дорожных и аэродромных одежд на большую глубину за один проход, они представляют собой крупные мощные машины на гусеничном или колесном шасси с высокой проходимостью. Основным агрегатом машин является фрезерно-смешивающий барабан с большим количеством специальных резцов. Вращаясь, барабан измельчает материал дорожной одежды. При фрезеровании в рабочую камеру ресайклера впрыскивается вода, подаваемая из автоцистерны по гибкому шлангу. Ее количество дозируется насосом, управляемым микропроцессорной системой, чтобы после смешивания с измельченным фрезерным барабаном материалом влажность полученной смеси была оптимальной для уплотнения. Жидкие стабилизаторы (цементно-водная суспензия или битумная эмульсия отдельно друг от друга или в комбинации) также могут быть введены в рабочую камеру тем же способом. Кроме того, через специально разработанную распределительную систему в рабочую камеру может быть добавлен вспененный битум.

Порошкообразные стабилизаторы, например портландцемент, обычно наносятся перед ресайклером непосредственно на существующее покрытие. Ресайклер в процессе фрезерования за один проход смешивает его с измельченным материалом и водой.

Рис. 1а. Стабилизация гранулята цементно-водной суспензией.

Рис. 1 б. Распределение цемента на поврежденное покрытие, стабилизация гранулята водой.

Рис. 2 а. Стабилизация гранулята цементно-водной суспензией и битумной эмульсией.

Рис. 2 б. Стабилизация гранулята битумной эмульсией и водой.

Рис. 3 а. Стабилизация гранулята цементно-водной суспензией и вспененным битумом.

Рис. 3 б. Стабилизация гранулята вспененным битумом.

Состав группы машин для ресайклирования может быть различным в зависимости от его целей и типа используемого стабилизатора. В каждом случае машина для ресайклинга буксирует или толкает работающие вместе с ней машины, для чего предусмотрены толкающие брусья или буксирные скобы. Типичные группы машин для ресайклирования (на примере машин фирмы Wirtgen, специально разработанных для холодного ресайклинга) представлены на рисунках.

Представленная на рис. 1 группа машин предназначена для холодного ресайклинга с добавкой цемента. Ресайклер толкает перед собой установку (WM 1000), в которой цемент и вода смешиваются в дозированных количествах. Полученная цементно-водная суспензия по гибкому шлангу перекачивается на ресайклер и впрыскивается в рабочую камеру (рис. 1,а). Вместо использования установки WM 1000 цемент может распределяться перед ресайклером в сухом виде (рис. 1,6). После ресайклинга слой из полученной смеси предварительно уплотняется брусом.

Затем он может быть спрофилирован автогрейдером, после чего окончательно уплотняется виброкатком.

При использовании битумной эмульсии в комбинации с цементом в необходимой группе машин для ресайклирования автоцистерна с битумной эмульсией располагается перед установкой для приготовления цементно-водной суспензии. Если же цемент предварительно распределяется по обрабатываемой поверхности в сухом виде, автоцистерна подключается непосредственно к ресайклеру (рис. 2, а, б). В состав такой группы машин входит гусеничный ресайклер. Эта группа обычно применяется там, где необходимо ресайклировать слой аэродромной одежды, содержащей толстые асфальтобетонные слои. Если ресайклер оборудован уплотнительным рабочим органом, то автогрейдер для профилирования поверхности ресайклированного слоя может не потребоваться.

Две типичные группы машин для ресайклирования со вспененным битумом представлены на рис. 3, а, б. При использовании вспененного битума, например при ресайклинге аэродромной одежды из асфальтобетона и/или щебня хорошего качества, ресайклер толкает перед собой две автоцистерны — одну с горячим битумом, другую с водой. Когда используется комбинация из вспененного битума и цемента, цемент может добавляться в виде суспензии, приготовленной в специальной установке. При использовании цемента в сухом виде он распределяется перед машинами по реконструируемому покрытию.

Холодный ресайклинг с успехом может быть реализован в российских условиях, поскольку имеет ряд значительных преимуществ перед другими способами реконструкции.

Отсутствие загрязнения окружающей среды благодаря полному использованию материала старой дорожной одежды.

Нет необходимости в площадках для отвалов, а объем новых привозных материалов минимален, что снижает загрязнение местности, неизбежное при открытии новых карьеров и каменоломен. Перевозки очень невелики, соответственно расход энергии значительно снижается, как и разрушительное воздействие транспортных средств на дорожную сеть.

Высокое качество ресайклированного слоя в силу последовательного эффективного смешивания полученных на месте материалов с водой и стабилизаторами. Жидкости вводятся в точно необходимом количестве благодаря микропроцессорной системе управления насосами. Смешивание отвечает самым высоким требованиям, поскольку компоненты принудительно перемешиваются в рабочей камере.

Структурная целостность аэродромной одежды.

Холодный ресайклинг позволяет получать связанные слои большой толщины, которые отличаются гомогенностью материала. Благодаря этому не требуются жидкие вяжущие между тонкими слоями аэродромной одежды, что необходимо в одеждах традиционной конструкции. Гомогенные слои большой толщины не имеют проницаемых зернистых слоев, аккумулирующих влагу и тем самым ослабляющих покрытие. Они более морозостойки.

Сохранение целостности грунта, так как при ресайклинге повреждения низкопрочного грунта значительно меньшие по сравнению с применением обычных дорожно-строительных машин для восстановления аэродромной одежды. Холодный ресайклинг выполняется за один проход ресайклером на гусеничных тележках или на пневмошинах, оказывающих малое давление на грунт и, следовательно, мало деформируют его.

Уменьшение продолжительности строительных работ. Современные машины для ресайклинга отличаются высокой производительностью, что существенно сокращает время строительных работ по сравнению с традиционными методами восстановления аэродромных покрытий. Благодаря этому аэродромы закрываются для летной эксплуатации на более короткий период.

Стоимость/эффективность. Перечисленные преимущества делают холодный ресайклинг наиболее привлекательной технологией для восстановления аэродромных и дорожных одежд по критерию «стоимость/эффективность».

Литература :

1. Kaltrecycling. Instandsetzung einer Strase fur Schwerlastverkehr. — Windhagen, Wirtgen GmbH.

2. Kaltrecycling-Handbuch. -Windhagen, Wirtgen GmbH, 2 Auflage, Januar 2006.

3. Аэродромные покрытия. Современный взгляд. — М.: Физматиздат, 2002.

Бюллетень строительной техники № 9, 2007 г.

Современные технологии восстановления дорог.

Обзор методов

Е.В. ЗИНЧЕНКО, колледж транспортного строительства (г. Омск)

Сегодня существующие автомобильные дороги большей частью не соответствуют изменившимся условиям движения. Увеличение общей численности автомобилей, интенсивности движения и рост осевых нагрузок приводит к ускоренному разрушению асфальтобетонных покрытий. Это требует более прочных дорожных конструкций и новых типов асфальтобетона для устройства верхних слоев покрытия. В последнее время удалось расширить объемы применения новых технологий. Прежде всего, это использование модифицированных битумов с улучшенными свойствами и полимерно-битумных вяжущих, а также применение других технологий, направленных на повышение долговечности дорожных покрытий, включая дисперсное армирование слоев асфальтобетонных смесей, армирование слоев асфальтобетонных покрытий базальто-волокнистыми материалами, также хорошие результаты показало использование щебеночно-мастичных асфальтобетонов.

ТЕХНОЛОГИЯ ХОЛОДНОГО РЕСАЙКЛИНГА

Накопившийся за многие годы так называемый «недоремонт» существующей сети российских автомобильных дорог пагубно отразился на сегодняшнем состоянии их покрытий и условиях движения транспорта.
Правда, после объявленных недавно приоритетов в выделении средств на ремонтные работы эта ситуация стала несколько выправляться на федеральных дорогах магистрального направления и на столичных улицах и проспектах. Хуже, если не сказать совсем плохо, обстоят дела на дорогах территориального подчинения, особенно на чрезмерно удаленных от административных центров.
Нужны новые рентабельные методы реанимации этих сетей, которые явились бы альтернативой прежним материалоемким и достаточно дорогостоящим технологиям.
Так, около 15 лет назад появилась привлекательная и перспективная технология холодного ресайклинга дорожных одежд на месте или прямо на дороге. Она получила мировое признание за свой возврат к главным идеям терморегенерации, но на более высоком качественном уровне конечного результата, и, в первую очередь, относительно долговечности или сроков службы восстанавливаемых по этой технологии дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями.
Невзирая на свою относительную молодость, география и объемы практического использования холодного ресайклинга стали постепенно расширяться, особенно после появления и насыщения рынка специальными машинами фирм Wirtgen, Bomag (Германия), Caterpillar (США) и других. Есть основания полагать, что пик популярности и производственных успехов, в том числе в России, у холодного ресайклинга еще впереди.
Суть этой технологии состоит в том, что для повторного или дальнейшего использования лежащего в дороге, состарившегося и разрушенного материала изношенной и дефектной дорожной одежды необходимо определенное его укрепление (стабилизация) комплексными добавками органических (горячий битум, вспененный битум, битумная эмульсия) и минеральных (в основном цемент, реже известь) вяжущих. Для этого и создан холодный ресайклер, который способен своим мощным фрезерным барабаном измельчить материал дорожной одежды (покрытия и основания) на глубину до 30 см, а в некоторых случаях и более, с одновременной его обработкой указанными вяжущими (стабилизаторами) и с распределением ровным слоем. Последующее заключительное уплотнение выполняется обычными дорожными катками.
Необходимо особо отметить, что сегодня следует четко подразделять холодный ресайклинг на малую глубину (мелкий или неглубокий ресайклинг, до 10 см) и на большую глубину (глубокий ресайклинг, до 30 см и более). Такое разделение обуславливает использование определенного набора несколько разных машин, другого типа и количества вяжущих, различные затраты на выполнение работы (в мелком ресайклинге они меньше).
Вообще холодный ресайклинг изначально задумывался и разрабатывался как вариант глубокой совместной стабилизации (укрепления) слоев покрытия и основания битумной эмульсией с добавками цемента или извести. Под этот вариант создавались и первые соответствующие машины, отвечающие изначальному английскому названию холодного ресайклинга, в котором присутствовал термин deep (глубокий). Это потом, в процессе накопления международного опыта, стала очевидной целесообразность и даже необходимость иметь и вариант мелкого ресайклинга, потребность в котором может оказаться даже выше, чем в глубоком. Во всяком случае, для российских ремонтных объектов и возможностей в их финансировании самой подходящей может стать как раз технология неглубокого или мелкого ресайклинга слоев покрытия (до 10 см).
Весьма эффективно себя показало применение технологии антисегрегации асфальтобетонной смеси, существенно повышающей качество дорожных покрытий.
В США асфальтобетонной смеси производится почти в 2 раза больше, чем в России и Европе, а укладочной техники используется примерно в 2 раза меньше, потому что в США принята скоростная технология укладки, и машины там не простаивают. Сэкономив на укладчиках, американцы изобрели асфальтовый перегружатель Shuttle Buggy, который обеспечивает непрерывность процесса. В 28 штатах США строительство дорог без применения такой машины запрещено законодательством.
Дело в том, что время на перевозку горячей асфальтобетонной смеси от места ее производства до места укладки зависит от удаленности асфальтобетонных заводов (АБЗ), а в городских условиях, кроме того, от интенсивности движения потоков автотранспорта, количества дорожных заторов на пути движения автосамосвала. Это приводит к остыванию поверхностного слоя горячего асфальта в местах его контакта с воздухом и кузовом самосвала. При транспортировке тяжелые фракции асфальтобетонной смеси осаждаются на дно автосамосвала. Особенно остро  проявляется этот дефект смеси при транспортировке щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА). Одним словом, транспортировка асфальтобетонной смеси от АБЗ до места укладки приводит к образованию температурной и фракционной сегрегации (расслоению) горячей асфальтобетонной смеси. Причем температурная сегрегация не выявляется визуально, ее можно обнаружить лишь с помощью тепловизора (инфракрасной камеры), но ее последствия имеют не меньшие, а может быть, и большие последствия для долговечности дорожного покрытия.
Уплотняется такая смесь неравномерно. «Холодные пятна»  оказываются недоуплотненными, склонными к повышенному влагонасыщению и характеризуются  пониженной прочностью и сдвигоустойчивостью. В результате вместо ожидаемого высококачественного покрытия образуется неровная дорога с низкой прочностью и долговечностью.
При переходе температуры окружающего воздуха через 0°С, такие участки  разрушаются значительно быстрее, чем основная часть покрытия, т. к. влага, находящаяся в покрытии, переходит в лед. Переход из жидкого состояния в твердое сопровождается увеличением занимаемого объема и разрушает  покрытие изнутри. При интенсивном движении автотранспорта, под воздействием нагрузок от его колес, быстрее разрушаются именно эти участки. Отсюда выбоины и локальные трещины покрытия, существенно понижающие общую долговечность и проявляющиеся зачастую через 1-2 года эксплуатации.
При укладке асфальтобетонного покрытия возникает проблема обустройства канализационных, водосточных и прочих люков – для этого требуется точечная подача небольшого количество смеси. Использование для этих целей автосамосвала, как правило, приводит к тому, что на требуемое место вываливается излишнее количество материала, значительно превосходящее требуемое. Для уборки рассыпанного материала требуется влечение от основного процесса укладки рабочей силы и техники, что отрицательно сказывается на всем процессе работы. С Shuttle Buggy обустройство люков, установка бордюрного камня, производство работ, связанных с укладкой малых объемов, упрощается.
Получается, что даже при точном дозировании и соблюдении технологии приготовления смеси невозможно достичь необходимого качества без такого устройства, как асфальтовый перегружатель. В процессе эксплуатации перегрузчиков в США, Германии, России и других странах выявлен дополнительный их «плюс». Бесконтактная и равномерная загрузка асфальтоукладчика позволяет последнему двигаться не только непрерывно, но и с большей скоростью, так как у него отпала надобность толкать груженые автосамосвалы или останавливаться во время их разгрузки. В итоге его практическая производительность становится заметно ближе к теоретической.
До недавнего времени текущий ремонт выполнялся по традиционной технологии с применением горячей асфальтобетонной смеси. Ее нельзя укладывать на влажное холодное основание.  Сегодня применяются различные технологии текущего ремонта, позволяющие вести работы на влажном основании в условиях отрицательных температур. Это устройство «пломб» смесями на основе битумных эмульсий и горячего литого асфальта, МАК-смеси (на основе модифицируемых битумов) и песко-цементные смеси, затворенные «жидким стеклом».
Находит применение метод пневмонабрызга, который позволяет заделывать повреждения по их фактическим размерам, не вырезая ремонтные карты. Распространенный способ частичного ремонта ямочно-канавочным способом приводит к тому, что покрытие разрушается еще быстрее. Последовательность работ при пневмонабрызге: сначала производится очистка выбоин струей воздуха от воды, пыли и грязи, затем подгрунтовка, потом заполнение под давлением смесью. Преимущества этой технологии в том, что не требуется уплотнение виброплитами, не нужно производить фрезерование краев выбоин и, что особенно важно, все операции выполняет один человек.

ГОРЯЧАЯ ВТОРИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА  АСФАЛЬТОБЕТОНА НА МЕСТЕ

Поверхностные слои (слои износа) выполняются из смеси битума и минеральных заполнителей, состоящих из высококачественного щебня и песка. Во многих регионах этих материалов не хватает, что повышает их стоимость. В течение десятилетий специалисты по дорожным покрытиям испытывали различные способы повторного использования заполнителей и битума, находящихся в поврежденном асфальтовом покрытии. Одним из методов является горячая вторичная переработка асфальтобетона на месте, и для этой технологии было создано различное оборудование. Процессы, использовавшиеся в ранних моделях такой дорожно-строительной техники, имели ряд недостатков, которые в большей степени устранены за счет внедрения ряда недавно разработанных инновационных технологических систем.
Горячая вторичная переработка асфальта на месте – это процесс восстановления поврежденного асфальтового покрытия. Весь процесс выполняется непосредственно на месте оборудованием автопоезда и начинается с подачи тепла на поверхностный слой изношенного асфальта для его нагрева. Материал асфальтобетона размягчается и рыхлится, дробится на месте барабанными механизмами, перемешивается с добавлением или без добавления восстанавливающего компонента и подается в смеситель. Затем эта смесь размещается по дорожному полотну и уплотняется для завершения восстановительного процесса.
Горячая вторичная переработка асфальтобетона на месте позволяет эффективно устранить классические симптомы повреждений дорожного покрытия:
— прекращается образование трещин и производится заполнение образовавшегося пространства;
— происходит перемешивание заполнителей и покрытие их поверхностей битумом;
— заполняются выбоины, сглаживаются бугры;
— восстанавливаются уклоны дорожного профиля;
— возобновляется эластичность покрытия посредством химического «омоложения» состарившегося и ставшего хрупким покрытия;
— улучшается безопасность движения на автострадах благодаря повышению устойчивости при торможении.

Технология холодного ресайклинга

ресайклинг, восстанавливающие добавки, амдор-вд12.08.2020

Источник: Особенности технолоии (Мир дорог №129-130, с. 86-87) Скачать в pdf-формате »

Владимир Владимирович, по вашей оценке, насколько активно технология холодного ресайклинга применяется на территории РФ?

B.В. Сивохин (технический специалист АО «АМДОР») Перспективность данного направления заключается в его экономических и экологических преимуществах, а также в непосредственном улучшении эксплуатационных характеристик ремонтируемых покрытий.
Вклад экономической и экологической составляющих лежит на поверхности, так как основным материалом данной технологии является фрезерованный асфальтогранулят (RAP) старого асфальтобетонного покрытия.
Соответственно, при реконструкции асфальтобетонного покрытия, как минимум, нет необходимости вывоза и утилизации RAP.
Технология холодного ресайклинга позволяет наиболее эффективно использовать материал старой дорожной одежды. А устранение трещин в старом покрытии на всю или большую часть глубины исключает появление отраженных трещин в новых слоях покрытия.
Кроме того, проведение работ без разогрева материалов наносит минимальный вред окружающей среде и органоминеральному материалу.
Данная технология предусматривает восстановление монолитности асфальтобетонных слоев дорожной одежды на всю толщину или ее часть. Традиционно поверх регенерированного слоя
укладывают одно- или двухслойное асфальтобетонное покрытие.
Однако на сегодняшний день зарубежные коллеги все больше приходят к тому, что на такие регенерированные асфальтобетонные покрытия наиболее целесообразно устраивать слои износа из литых эмульсионно-минеральных смесей (в частности, речь идет о технологиях Микросюрфейсинг, Кейп Сил и других) или поверхностной обработки.
На наш взгляд, технология холодного ресайклинга достаточно активно сегодня применяется на территории Российской Федерации и с каждым годом набирает все больше оборотов. Причем, в отличие от других технологий, основанных на применении битумной эмульсии, она применяется повсеместно, независимо от природно-климатической зоны. Если раньше эту технологию практиковали для ремонта второстепенных дорог, то в последнее время ее все более широко применяют на дорогах высших категорий.

На ваш взгляд, есть ли какие-либо особенности в данной технологии или все дорожники работают по одному и тому же рецепту?

Технология холодного ресайклинга на месте

B.В. Сивохин (технический специалист АО «АМДОР»)  Мы как производители дорожной химии, в том числе и непосредственно эмульгаторов для данной технологии, можем поделиться
некоторыми нашими наблюдениями. Но хотелось бы сделать отступление: для того чтобы производить качественный продукт, необходимо разбираться в тонкостях технологии, для которой
он предназначен. Кроме того, в нашей компании имеются технические специалисты, которые занимаются и оценкой пригодности материалов, и техническим сопровождением при непосредственном устройстве покрытия по той или иной технологии. Так вот, касаемо наших рекомендаций, хотелось бы остановиться на следующем аспекте. Как мы все знаем, для реализации технологии холодного ресайклинга могут быть использованы вяжущие как минеральные (известь, цемент), так и органические (вспененный битум, битумная эмульсия). Кроме того, может быть использовано так называемое комплексное вяжущее — одновременное использование и цемента, и битумной эмульсии.
Так вот, последний тип вяжущего в настоящее время все больше и больше применяется.

 Для реализации данной технологии, независимо от того, будет ли применяться только битумная эмульсия или комплексное вяжущее, используется медленнораспа дающаяся битумная эмульсия. В связи с чем хотелось бы обратить внимание дорожников, что при выборе эмульгатора для производства эмульсии следует учитывать, включает ли технология использование цемента или нет. В зависимости от этого к битумной эмульсии предъявляются различные требования, в частности, проводится лабораторный анализ на цементный тест. Именно поэтому
в линейке продукции АМДОР насчитывается четыре эмульгатора (АМДОР-ЭМ-3Т, АМДОР-ЭМ-3А, АМДОР-ЭМ-31, АМДОР-ЭМ-31Т) и их модификации для производства медленнораспадающихся битумных эмульсий, учитывающие все особенности применяемых в данной технологии материалов.
Тип структуры и свойства регенерированного асфальтобетонного покрытия зависят в основном от структуры и свойств применяемого вяжущего материала. Если коротко, то дело обстоит следующим образом:
• при использовании в качестве вяжущего материала цемента основной вклад в прочность регенерируемого асфальто-бетонного покрытия вносят жесткие кристаллизационные связи, образуемые цементами;
• процесс структурообразования на комплексном вяжущем заключается в контакте между гранулами асфальтогранулобетона посредством пленки из эмульгированного битума
или через продукты гидратации цемента, соответственно, свойства регенерируемого асфальтобетонного покрытия зависят от баланса коагуляционных и кристаллизационных
связей.

Может быть, у вас есть еще советы по реализации данной технологии?

Реализация технологии холодного ресайклинга

B.В. Сивохин (технический специалист АО «АМДОР») Устройство покрытий по данной технологии реализуется двумя способами. Один способ заключается в устройстве слоя непосредственно на дороге, то есть реализуется посредством всех технологических операций звеном специализированных машин, когда сразу же на дороге идет фрезерование старого асфальтобетонного покрытия, его смешивания с остальными компонентами, непосредственная укладка и уплотнение. Для этого способа все корректировки необходимо делать сразу.
Существует и другой, заключающийся в поэтапном устройстве слоя, когда отдельно производится фрезерование и фракционирование RAP, смешение его с другими компонентами (на центральном заводе или в притрассовой установке), транспортировка полученной смеси до места устройства, укладка смеси и ее уплотнение.
Преимущество данного метода в простоте внесения необходимых корректировок. Однако следует учитывать некоторые тонкости, а именно — следует уделять внимание выбору эмульгатора, так как используемая битумная эмульсия должна обеспечивать определенное время «жизни» готовой смеси.

Это связано с тем, что в производственных условиях длительность технологического процесса от приготовления смеси до укладки и уплотнения колеблется в значительных пределах по времени, в зависимости от организации работ и применяемых машин. За этот промежуток времени асфальтогранулобетонная смесь претерпевает изменения, связанные с непрерывно протекающей гидратацией минерального вяжущего, а также физико-химическими процессами, происходящими при взаимодействии старого битума и каменного материала с битумной
эмульсией.

Есть ли особенности лабораторного подбора состава смеси для технологии холодного ресайклинга?

Лабораторный образец RAP с применением комплексного вяжущего

B.В. Сивохин (технический специалист АО «АМДОР») Учитывая длительность формирования структуры органоминерального материала в процессе эксплуатации дороги под движением транспорта, перспективно применение медленнотвердеющих вяжущих с тиксотропными свойствами длительного действия.
Соответственно, при выборе типа вяжущего и, непосредственно, эмульгатора для битумной эмульсии необходимо проводить определенные лабораторные испытания, в ходе которых можно подобрать оптимальный состав смеси с учетом физико-механических свойств используемых материалов, в частности, с учетом остаточного вяжущего RAP, и под определенные условия эксплуатации. Как правило, все лабораторные составы тестируются на гираторном уплотнителе посредством специальных перфорированных форм для эмульсионных смесей.

Готовая органоминеральная смесь

Также необходимо учитывать и последовательность смешивания компонентов для достижения нужных физико-механических показателей.
В данной технологии как при проведении лабораторного подбора, так и при непосредственной ее реализации, естественно, возникает множество специфических моментов, которые невозможно осветить в двух словах в рамках данного интервью, но если у вас возникнут какие-либо вопросы, обращайтесь к нам — и мы с радостью вам поможем!

Беседовала Евгения Николаева

 

Скачать полную версию статьи в PDF формате »

Вернуться назад

Дорожные работы: метод холодной регенерации

Для продления срока службы дорожного полотна все более широко при проведении дорожных работ используется технология регенерации покрытий, или холодного ресайклинга. Данная технология позволяет повысить качество дорожных одежд как с органическими, так и неорганических вяжущими веществами.

Особенности процесса регенерации полотна при проведении дорожных работ

Холодный ресайклинг представляет собой процесс фрезерования старого полотна дороги, дальнейшем смешивании с вяжущим (битумной эмульсией, иногда вспененным битумом) каменного материала или асфальтовой крошки и уплотнении полученной смеси.

После проведения дорожных работ с использованием метода холодной регенерации получается единый монолитный слой полотна без трещин. Для повышения его износостойкости в случае глубокого ресайклинга поверх наносится защитный слой битумной эмульсии или асфальтобетонного покрытия из горячей смеси.

Дорожные работы с применением холодной регенерации

Ресайклинг полотна дороги проводится в двух вариантах:

• с фрезированием на неполную толщину дорожной одежды – как правило, на толщину слоев содержащих битум (CIR – ColdIn-PlaceRecycling), а также на глубину меньшую суммарной толщины битумосодержащих слоев (5-10 см).
• с фрезерованием на полную толщину – включает (FDR – FullDepthReclamation) как глубокие «черные» слои, так и верхнее щебеночное основание (10-30 см).

Преимущества холодного ресайклинга

Дорожные работы с применением технологии регенерации имеют следующий ряд преимуществ:

• не требуется вывоз снятого слоя старого покрытия и доставка новой асфальтобетонной смеси;
• нет необходимости в складировании удаленного слоя;
• сокращение расхода битума на восстановление старого покрытия в отличие от новой укладки;
• не нужно разогревать старое покрытие, как это делается при использовании технологии горячей (термофрезерной) регенерации;
• использование старого каменного материала.

Экономичность технологии холодной регенерации оценивается по показателям экономии битума, топлива, трудозатрат на дорожные работы и минимального их влияния на окружающую среду.

Качественные технологии холодной регенерации от «БиК»

Наша компания проводит все виды дорожных работ, в том числе с применением технологии холодного ресайклинга любого уровня сложности. На все выполненные нашими специалистами работы предоставляется долгосрочная гарантия качества.

Оставить заявку на проведение дорожных работ и проконсультироваться со специалистом компании вы можете по телефону 309-11-06.

Холодный ресайклинг — технология укрепления грунтов, каменных материалов и асфальтового гранулята, получаемых в результате дробления асфальтобетонного лома, раз

                                     

1. Дорожное строительство

При фрезеровании в рабочую камеру ресайклера WR 250 под давлением впрыскивается вяжущее в виде водно-цементной суспензии, которая приготавливается в мобильной смесительной установке WM 1000. Цемент и вода смешиваются в точно дозированных количествах, создавая суспензию. Количество суспензии точно регулируется насосом, управляемым микропроцессорной системой, чтобы после смешивания с материалом, измельченным фрезерным барабаном, влажность получаемой смеси была оптимальна для её уплотнения.

Состав группы машин для ресайклирования может быть различным, в зависимости от целей и типа используемого стабилизатора.

В каждом случае ресайклер толкает перед собой мобильную смесительную установку по приготовлению водно-цементной суспензии WM 1000. После ресайклинга слой из полученной смеси предварительно уплотняется между колесами ресайклера катком, для создания одинаковой плотности материала. Затем материал профилируется автогрейдером, после чего окончательно уплотняется виброкатками. За свежеуложенным основанием осуществляется уход путём розлива битумной эмульсии.

Дорожное строительство. Преимуществами технологии холодного ресайклинга на месте являются:

Отсутствие загрязнения окружающей среды благодаря полному использованию материала старой дорожной одежды, нет необходимости в площадках для отвалов, объем привозных материалов минимален, очень невелики перевозки. Расход энергии значительно снижается, также как и разрушительное влияние транспортных средств на дорожную сеть.

Качество ресайклируемого слоя вследствие последовательного смешивания полученных на месте материалов с водой и стабилизатором. Жидкости вводятся в точно необходимом количестве благодаря микропроцессорной системе управления насосами. Смешивание отвечает самым высоким требованиям, поскольку компоненты принудительно перемешиваются в рабочей камере.

Структурная целостность дорожной одежды. Холодный ресайклинг позволяет получать связные слои большой толщины, которые отличаются гомогенностью материала. Благодаря этому не требуются жидкие вяжущие между тонкими слоями дорожной одежды, что иногда необходимо в дорожных одеждах традиционной конструкции.

Сохранение целостности грунта, так как при ресайклинге повреждение низкокачественного грунта меньше по сравнению с применением обычных дорожно-строительных машин для восстановления дорожной одежды. Обычно холодный ресайклинг выполняется за один проход ресайклером на пневмошинах, которые оказывают малое давление на грунт и мало деформируют его.

Уменьшение продолжительности строительных работ. Современные машины для ресайклинга отличаются высокой производительностью, что существенно сокращает время строительных работ по сравнению с традиционными методами восстановления дорожных покрытий. Укорочение времени работ выгодно для пользователей дороги, так как благодаря этому дороги закрываются для движения на более короткий период.

Перечисленные преимущества делают холодный ресайклинг наиболее привлекательной технологией для восстановления дорожных одежд по критерию «стоимость/эффективность».

Оценка состояния старой дорожной одежды и требования к характеристикам дороги после восстановления взаимосвязаны между собой. На практике применяют несколько методов оценки состояния дорожной одежды:

1. Визуальная оценка

2. Отбор образцов для лабораторных испытаний

3. Отбор кернов

4. Измерение прогиба.

Важной частью процесса исследования дорожного покрытия является подбор состава смеси. Предварительные образцы подвергаются испытаниям для подбора состава смеси. Образцы готовятся так, чтобы их материал был как можно ближе к материалу, который будет получен в процессе фактического ресайклинга переработки. При предварительном выборе стабилизатора учитывается пригодность в отношении типа и качества перерабатываемого материала, требуемые технические характеристики смеси, которая должна быть получена в результате ресайклинга; подготовка частей образца смешиванием материала с различным количеством воды до получения смеси с консистенцией, оптимальной для уплотнения. Обычно готовятся по крайней мере четыре смеси, каждая с различным содержанием стабилизатора; подготовка образцов с применением стандартизированных способов их уплотнения; освобождение образцов от форм; испытание образцов после их освобождения от форм для оценки их технических характеристик и чувствительности к влажности. Чтобы определить оптимальное содержание стабилизатора, результаты этих испытаний сопоставляются между собой с учетом содержания стабилизатора в каждой из смесей. Содержание стабилизатора, которое оптмизирует свойства смеси, расценивается как оптимальное.

С точки зрения срока службы дорожного покрытия наиболее важными его характеристиками являются качество материала и толщина в готовом переработанном слое. Они представляют собой ключевые параметры, необходимые для прогнозирования срока службы восстановленного покрытия. Перед проведением ресайклинга должен проводиться анализ и планирование всех аспектов работы; выявление и своевременное удаление любых помех работе группы машин для ресайклинга; оценка потребностей в материале; обеспечение высокой готовности машин к работе; соответствующее обучение машинистов и обслуживающего персонала; проблемы безопасности ведения работы.

Осуществление ресайклинга требует высокого качества его планирования. До начала работ важно продумать шаги и операции, которые должны быть выполнены за день или смену, и зафиксировать их в форме плана работ. Тип машины определяет производительность, ширину и глубину слоя, который может быть обработан за один проход. От ширины дороги зависит число проходов ресайклера, необходимых для её обработки на всю ширину. Сужающиеся участки требуют особого внимания выполнения работы. Форма поверхности выпуклость или поперечный уклон влияет на расположение продольных швов между стыкующимися участками. На время выполнения работ производят изменение либо полная остановка дорожного движения.

Кроме толщины слоя, должны быть сформулированы точные требования к результату, который должен быть получен по окончании работ. Это касается окончательных уровней поверхности дороги и допусков на её профиль, степени уплотнения, текстуры поверхности и выступающего на поверхность материала.

В материале существующего дорожного полотна важен тип материала, консистенция и влажность всех его компонентов. Изменение толщины материалов существующего покрытия асфальтобетонные слои могут существенно влиять на производительность ресайклера. Различия могут требовать изменения расхода стабилизатора, увеличения влажности или даже глубины ресайклинга.

Подготовительные работы, предшествующие выполнению работ, включают в себя:

• подвоз и распределение нового материала по существующему дорожному покрытию.
• удаление препятствий люки,
• предварительное фрезерование для подготовки поверхности нужного уровня и профиля,
• монтаж новых водоводов или иного дополнительного дренажного оборудования,

При планировании работ на рабочую смену необходимо учитывать:

• эскиз разреза существующей дорожной одежды с указанием глубин ресайклинга.
• объем привозных материалов, стабилизатора, воды,
• последовательность проходов, направление и длина участка,
• последовательность ресайклинга, число проходов, требуемых для обработки дороги на всю ширину, данные о перекрытии для каждого продольного шва и эффективной ширины ресайклинга при каждом проходе,

Холодный ресайклинг может начинаться при полной проверке всех машин и оборудования, включая катки и автоцистерны, проверка запасов воды, стабилизатора для планируемой длины прохода, при размещении группы машин для ресайклинга на линии первого прохода при расстоянии между ними, предписанном для работы, при подключении всех подающих трубопроводов к ресайклеру, полном удалении воздуха из системы, при проверке все ли клапаны полностью открыты. Такие предварительные проверки выполняются в начале каждой рабочей смены.

В начале выполнения работ на стартовом отрезке нового ресайклируемого участка необходимо оценить, как ведет себя материал в существующего покрытия. Обычно стартовый участок имеет длину около 100 м и захватывает дорогу по всей её ширине или по половине ширины. На этом участке можно оценить три наиболее важных аспекта ресайклинга: материал, переработанный ресайклером, должен быть проверен, чтобы определить, соответствует ли он образцам, которые использовались для подбора состава смеси в лаборатории. Быстрый ситовый анализ покажет, правилен ли был этот подбор. Частота вращения фрезерного барабана и скорость подачи ресайклера оказывают влияние на гранулометрический состав перерабатываемого материала. WR 2500 оснащен дробильной плитой, которая может быть отрегулирована для ограничения максимальной крупности материала. Эти три параметра должны быть установлены так, чтобы найти их лучшую комбинацию для достижения требуемого состава материала. Одной из наиболее важных характеристик законченного ресайклированного слоя — степень его уплотнения. Толстые > 250 мм слои зачастую требуют специальных методов уплотнения, и на стартовом отрезке можно оценить эффективность различных методов укатки. Асфальтобетонные слои в старых поврежденных дорожных слоях обычно имеют малое содержание пустот, природные гранулированные материалы в ходе эксплуатации обычно уплотняются. Ресайклинг таких материалов заканчивается, как правило, увеличением их объема, что оказывает влияние на уровни готового слоя.

При начале выполнения ресайклинга выполняется ряд контрольных испытаний:

• глубина прохода с обеих сторон ресайклера,
• влажность обработанного материала должна быть достаточна для его гарантированного уплотнения.
• точность движения ресайклера по намеченной линии с требуемой шириной перекрытия,

Определение оптимальной захватки прохода зависит от типа использованного стабилизатора. При работе с цементом используются более короткие участки, позволяющие обеспечить время, достаточное для обработки всей половины ширины дороги, профилирования и уплотнения поверхности до схватывания цемента.

После ресайклинга обработанный материал должен быть спрофилирован и уплотнен до требуемой степени.

Объем работы автогрейдера зависит от вида замыкающего слоя. Если должен быть уложен большой слой асфальтобетона, то допуски на уровень поверхности будут более широкими, чем при замыкающем слое, укладываемом за один проход. Там же, где допуски относительно невелики, законченная половина ширины или вся ширина дороги должна быть обработана грейдером, чтобы удалить неровности до 10 мм, которые часто образуются на продольных швах. Кроме того, автогрейдер полезен для коррекции продольных смещений материала, которая иногда имеет место в поперечных швах. Хорошее уплотнение ресайклированного материала для получения требуемой плотности является одним из наиболее важных условий эксплуатационных свойств восстановленной дорожной одежды. Когда стабилизируемый материал не уплотнен должным образом, не достигается требуемая прочность слоя, что влечет за собой преждевременное разрушение дорожной одежды. Уплотнение слоев? 200 мм в настоящее время является стандартной практикой. Для достижения требуемого качества важен выбор катков и режим их работы. В настоящее время для уплотнения слоев? 200 мм применяются тяжелые со статической массой более 15 т виброкатки с изменением частоты и амплитуды вибрации. Вибрация с большой амплитудой и низкой частотой нарушает материал верхнего слоя, часто деформируя поверхность. Деформация легко устраняется автогрейдером до укатки с малой амплитудой и высокой частотой. Влажность наиболее критическая переменная в достижении уплотнения с минимальными затратами. Из-за временной задержки между ресайклингом и финишированием следует всегда слегка смачивать поверхность перед окончательной укаткой. При приложении слишком большого уплотняющего усилия появляется «переуплотнение». Материал крошится и его плотность снижается, если укатка продолжается уже после достижения максимальной плотности.

В отношении уплотнения ресайклированного материала важно учитывать два условия:

1. уплотнение должно быть равномерным по всей ширине прохода до того, как поверхность будет спрофилирована автогрейдером. Задние колеса ресайклера WR 2500 всегда должны находиться на поверхности ресайклированного материала, с той и другой стороны прохода. Они частично уплотняют материал, но между ними материал остается неуплотненным. Неуплотненный материал сначала, до выравнивания уровней нужно укатать, чтобы устранить различие в уплотнении в колеях от колес ресайклера и между ними;

2. точно спрофилированный материал с низкой пластичностью склонен к сдвигам под катком в стороны. Наиболее радикальную помощь при уплотнении таких материалов оказывает вода. Но даже при оптимальной влажности здесь трудно обеспечить приемлемое качество поверхности, что требует дополнительного прохода автогрейдера для устранения неровностей от катка.

Финиширование ресайклированного слоя требует создания сильно связанной структуры поверхности, которая не будет пропускать воду. Это достигается соответствующим смачиванием и пневматической укаткой поверхности слоя, что выносит на поверхность достаточно мелкий материал, который заполняет пустоты между крупными частицами. Эта операция обычно выполняется в качестве заключительной в процессе уплотнения.

Качество готовой работы определяется результатами испытаний:

Прочность материала ресайклированного слоя оценивается с помощью лабораторных испытаний на пробах смеси, взятых из ресайклированного слоя, или при помощи кернов. Определение прочности при свободном сжатии представляет собой наиболее широко используемое испытание для оценки цементированных материалов. Прочность при вободном сжатии обычно определяется на подготовленных образцах, выдержанных в течение 7 дней. Некоторые методы испытаний позволяют ускорить старение, для чего образцы помещают в печь. Смешивание, укладка, уплотнение и финиширование должны быть выполнены за возможно более короткое время. Максимум 4 часа обычно отводятся для обработки цемента, начиная с момента его первого контакта с материалом до окончания уплотнения.

Плотность сухого уплотненного материала.

Толщина законченного слоя проверяется физическими измерениями.

Технологии — Автомагистраль

Холодное фрезерование

Основной подготовительной процесс при ремонте дорожного покрытия, который предполагает использование специальных самоходных фрез для снятия или профилирования поврежденного дорожного покрытия перед его восстановлением.

Опыт работ: 3,6 млн. М2 — 2008-2018 г.

 

 

 

Холодный ресайклинг

Передовая технология восстановления изношенного дорожного покрытия, которая позволяет в сжатые сроки, с минимальными затратами материалов существенно усилить дорожную конструкцию без необходимости перекрытия дорожного движения при выполнении работ.

Метод холодного ресайклинга позволяет вывозить старый асфальтобетонный материал с дороги на производственную базу и перерабатывать его путем смешивания старого слоя с новыми щебеночными материалами, добавлением цемента и битумной эмульсии. После чего продукт возвращается назад для укладки дороги. Благодаря таким новым технологиям создается не только большая прочность и качество, но и экономия до 50% стоимости работ, а производство становится практически безотходным.

Опыт работ: 1,1 млн. — 2014-2018 г..

 

Устройство слоев асфальтобетонного покрытия

Компания «Автомагистраль-Юг» владеет самыми современными  асфальтоукладывающими комплексами ведущих производителей (Vogele, Bomag), что обеспечивает максимальную производительность и качество выполнения работ.

Опыт работ: 14 млн. М2 — 2008-2018 г..

 

Усиление и устройство дорожного основания

Компания, используя  современные производительные смесительные установки и механизмы, уже длительное время выполняет работы по устройству укрепленных слоев дорожного основания для обеспечения необходимой прочности.

Опыт работ: 1,2 млн. м2 — 2008-2018 г..

 

Устройство обочин

Специальные укладчики обочин позволяют в максимально короткие сроки обеспечить качественное выполнение работ по досыпке и укреплению.

Опыт работ: 1 млн. М2 — 2008-2018 г..

Способы регенерации дорожных одежд и покрытий

При реконструкции автомобильных дорог широкое распространение находят методы регенерации и повторного использования материалов дорожных одежд.

Регенерация в переводе с латинского языка — восстановление, возрождение. Применительно к дорожным одеждам и покрытиям регенерация означает восстановление их прочностных свойств, ровности, сплошности и т.д. Применительно к асфальтобетону регенерация — это обработка или переработка старого асфальтобетона с целью полезного изменения некоторых его свойств.

Следует различать близкие между собой термины регенерация — восстановление утерянных свойств материала и повторное использование материалов старого покрытия, которое в зарубежной литературе называется ресайклинг или рециклинг. Повторное использование материалов старого покрытия может осуществляться без регенерации (восстановления или улучшения) свойств этого материала (например, гранулят старого асфальтобетона может быть использован для укрепления обочин). Регенерация же предполагает обязательное восстановление свойств материала и его повторное использование.

Существует большое количество методов регенерации и повторного использования материалов, которые могут быть применены при реконструкции автомобильных дорог [ 2, 4]. Все эти методы можно объединить в несколько групп:

методы горячей регенерации на месте (на дороге) с использованием различных способов разогрева, разрыхления и улучшения свойств старого асфальтобетона с последующей укладкой его в покрытие;

методы холодной регенерации на месте (на дороге), когда материал старого покрытия (асфальтобетонного или цементобетонного) снимают холодным фрезерованием, обрабатывают битумной эмульсией или цементом и укладывают в нижний слой нового покрытия;

методы холодно-горячей регенерации (комбинированные методы), когда материал старого покрытия снимают холодной фрезой, а затем перерабатывают его с подогревом, добавлением нового щебня и битума в смесительной установке и укладывают в покрытие. При этом переработка может осуществляться на месте (на дороге) в передвижной смесительной установке или на стационарном асфальтобетонном заводе.

Методы горячей регенерации на месте, на дороге и методы горячего ресайклинга имеют несколько разновидностей.

В любом способе горячей регенерации одной из основных операций является разогрев старого асфальтобетонного покрытия. Задача состоит в том, чтобы плавно разогреть обрабатываемый слой асфальтобетона до температуры его переработки и при этом не перегреть вяжущее, которое при высокой температуре ухудшает свои свойства за счет испарения легких фракций и выгорает, если нагрев превышает температуру вспышки вяжущего, равную 180-220°С для вязких и 45-110°С для жидких битумов.

Температура переработки асфальтобетона на вязких, битумах колеблется от 100 до 150 °С, редко до 180-200°С.

Нагрев асфальтобетонного покрытия осуществляется при помощи газовых горелок инфракрасного излучения, объединенных в блоки или панели разогревателя. Сразу после полного включения панелей горелок, которые расположены над поверхностью покрытия на высоте не менее 5 см, идет быстрое нагревание верхнего слоя асфальтобетона, от которого тепло передается вниз (рис. 2).

Рис. 2. Температурный режим разогреваемого слоя: цифры на кривых — время нагрева в минутах

Режим разогрева слоя регулируют изменением давления в газовой системе, изменением положения панелей над поверхностью покрытия или скорости движения разогревателя.

Исходя из ограничений по температуре вспышки битума максимальная продолжительность непрерывного нагрева поверхности асфальтобетона не должна превышать 2,5-3 мин при температуре воздуха 20 °С. После этого необходимо понизить температуру нагревания или сделать перерыв в подаче тепла и затем продолжить нагрев до тех пор, пока температура всего слоя на глубину рыхления достигнет требуемых значений (рис. 3).

Рис. 3. Прерывистый (щадящий) режим разогрева асфальтобетонного покрытия при скорости движения 2 м/мин:

Т — температура нагрева, ° С; t — время, мин; t _н — продолжительность работы горелок; t _р — продолжительность перегрева в работе горелок; цифры на кривых означают глубину слоя прогрева, см

Теплообмен в слое протекает неравномерно. Вначале поверхность нагревается быстрее, чем нижние слои. К моменту рыхления верхние слои остывают, но нижние за счет теплопроводности аккумулированного тепла продолжают набирать температуру. Это обеспечивает при перемешивании среднюю стабильную температуру 80-100°С.

Как правило, разогрев производится при медленном движении блока горелок в две или три ступени. Сначала разогрев производят самоходным асфальторазогревателем для предварительного разогрева до температуры поверхности 90-100°С, затем в одну или две ступени окончательного разогрева до требуемой температуры.

Длина каждой панели или блока горелок определяется в зависимости от скорости движения разогревателя и допустимой, максимальной продолжительностью непрерывного нагрева асфальтобетона. При скорости движения разогревателя 2 м/мин и продолжительности нагрева 2,5 мин длина панели горелок составляет 5 м. При большей скорости движения длина панели увеличивается.

Глубину рыхления, которую разогревают до рабочей температуры, принимают не менее толщины слоя регенерации, которая зависит от крупности зерен щебня или песка в асфальтобетоне, но не менее:

— 20 мм для песчаных смесей;

— 25 мм для щебеночных смесей с зернами размером до 15 мм;

— 35 мм для щебеночных смесей с зернами размером до 20 мм.

Обычно глубину разогрева принимают 30-60 мм в зависимости от толщины верхнего слоя асфальтобетона и максимальной глубины рыхления, которую может обеспечить термосмеситель.

Выравнивание и восстановление формы покрытия с добавлением новой смеси и ее перемешивание со старой. Этот метод называется термопрофилированием, или Remix , а машины для его реализации называют Remixer . Из всех методов горячей регенерации метод термопрофилирования и машины ремиксеры разных фирм и модификаций получили наибольшее распространение.

Метод термопрофилирования применяют в том случае, когда существующее покрытие имеет много дефектов в виде трещин, колей, сетки трещин, а также когда необходимо усилить старое покрытие. Для этого к снятому и разрыхленному материалу старого покрытия добавляют новый материал в количестве 25-50 кг/м² при ремонте без усиления и до 150 кг/м²при ремонте с усилением.

Для подбора состава добавляемой смеси с учетом свойств старого асфальтобетона из покрытия отбирают пробы (керны), изучают состав старой смеси, проектируют требуемый состав с учетом условий движения и эксплуатации дороги. Назначают вид и состав добавляемой смеси так, чтобы после ее перемешивания со старой смесью получить асфальтобетон с требуемыми свойствами.

Старый и новый материал перемешивают в мешалке, получают однородную смесь, которую укладывают в виде одного слоя покрытия. Глубина фрезерования старого покрытия может достигать 50-60 мм.

Метод позволяет скорректировать зерновой состав старого асфальтобетона, устранить последствия старения битума, повысить шероховатость покрытия и обеспечить хорошую связь между регенерированным слоем и старым покрытием.

Технологический процесс метода термопрофилирования включает в себя следующие основные операции (рис. 4):

Рис. 4. Последовательность технологических операций, выполняемых при термопрофилировании:

1 — покрытие до ремонта; 2 — нагрев; 3 — рыхление; 4 — сбор разрыхленной смеси, добавление новой, перемешивание; 5 — разравнивание, предварительное уплотнение; 6 — окончательное уплотнение; 7 — готовое покрытие

подготовительные работы, к которым относят ограждение места производства работ, подготовку машины и оборудования, разметку участка, загрузку новой смеси в приемный бункер и др.;

предварительный и окончательный разогрев существующего покрытия;

рыхление или фрезерование старого покрытия и подачу снятого материала в смеситель;

подачу в мешалку нового материала и перемешивание его со старым;

распределение и предварительное уплотнение асфальтобетонной смеси;

окончательное уплотнение слоя покрытия.

Оборудование для выполнения этих операций состоит из трех панелей горелок инфракрасного излучения для предварительного разогрева, смонтированных на отдельном шасси (разогреватель типа ДЭ-234), и термосмесителя типа ДЭ-232, в состав которого входят несколько блоков (панелей) нагревательных газовых горелок, емкости для сжатого газа, приемный бункер для новой смеси, рыхлитель-фреза, шнековый питатель для подачи нового материала в смеситель, мешалка (смеситель) принудительного действия, шнековый разравниватель и планирующий отвал, вибробрус для предварительного уплотнения и др.

Современные ремиксеры при необходимости могут выполнять все виды горячей регенерации на дороге.

Работы начинают после очистки покрытия от пыли и грязи. Разогрев покрытия производят ступенчато. Вначале в течение 6-7 мин производят предварительный прогрев покрытия. Затем при рабочей скорости 1,2-1,3 м/мин прогревают покрытие в течение 10-20 мин в зависимости от температуры воздуха. После этого выходят на стационарный режим движения 2,5-3 м/мин, температуры нагрева 110-120°С. Минимальная продолжительность нагрева Т_м при высоте нагревателя над поверхностью покрытия 50 мм для слоя толщиной 40 мм зависит от температуры воздуха t _в :

t в ,° C	10	20	30	40
Тм, мин	8,8	8	6,9	5,9

После разогрева верхний слой покрытия фрезеруется и полученный гранулят подается в смеситель, куда вводится новая горячая смесь, которая перемешивается с гранулятом, укладывается и уплотняется.

Важно отметить, что укладка смеси ведется на горячее основание, что улучшает процесс слияния верхнего и нижнего слоев в единый монолит. В результате за один проход получается новое, более прочное покрытие, устраняются колеи, трещины и неровности (рис. 5). Тем не менее, обычно на слой регенерированного асфальтобетона укладывают защитный слой или дополнительный тонкий слой нового асфальтобетона.

Рис. 5. Вид покрытия до и после регенерации

Разновидностью метода термосмешения является метод термопластификации . Он состоит в том, что в процессе фрезерования или перемешивания кроме новой смеси добавляют еще и пластификатор в количестве 0,1-0,6 % от массы смеси, который улучшает свойства битума в старой асфальтобетонной смеси. При этом во многих случаях нет необходимости добавлять новый материал, поскольку хорошо восстанавливаются свойства старого материала. Термопластификацию осуществляют обычным ремиксером, оснастив его узлом для введения пластификатора. Толщина обновляемого слоя до 50 мм. В качестве пластификатора используют масла нефтяного происхождения с содержанием ароматических углеводородов не менее 25 % по массе. Можно также применять экстракты селективной очистки масляных фракций нефти, зеленое масло и др.

Дальнейшим развитием метода регенерации с добавлением новой смеси и ее перемешиванием является так называемый метод «Ремикс плюс», который состоит в том, что на слой регенерированного асфальтобетона сразу той же машиной укладывается дополнительный слой усиления, или защитный слой из новой смеси. Для этого термосмеситель оборудуется дополнительным распределительным шнеком, расположенным за первым шнеком (рис. 6). Окончательное уплотнение первого и второго слоев производится одновременно, сначала легким вибрационным катком с выключенным вибратором или гладко-вальцевым катком массой 6-8 т, затем продолжают вибрационным катком с включенным вибратором и пневмоколесным катком массой 16-20 т. Завершают уплотнение тяжелым гладковальцовым катком.

Работы по термопрофилированию можно производить при температуре воздуха не ниже +20°С, а с применением дополнительного разогревателя — при температуре воздуха не ниже 5°С. Скорость ветра не должна быть более 7 м/с. При большей скорости ветра резко возрастают потери тепловой энергии, которая рассеивается в атмосфере. Кроме того, при сильном ветре происходит задувание горелок.

Новую технологию горячей регенерации асфальтобетонного покрытия на месте разработала фирма «Мартек» (Канада), которая выпускает для ее реализации специальный комплект машин AR 2000.

Комплект состоит из двух предварительных разогревателей, нагревателя-фрезеровщика, горячего смесителя, укладчика и катков (рис. 7).

Существенное отличие этой технологии состоит в том, что разогрев асфальтобетонного покрытия производится не горелками инфракрасного излучения, а нагретым до 600°С воздухом, который обтекает поверхность покрытия, нагнетается в поры асфальтобетона под давлением, создаваемым компрессором и вакуумированием (откачиванием) воздуха.

Рис. 6. Устройства для укладки дополнительного слоя покрытия при терморегенерации по методу «Ремикс плюс»:

1 — направление движения; 2 — впрыскивание битума; 3 — разрыхляющие валы; 4 — смеситель; 5 — готовая смесь; 6 — первый распределительный шнек; 7 — разравнивающий брус; 8 — второй распределительный шнек; 9 — смесеукладочный брус; 10 — слой смеси старого асфальтобетона с битумом; 11 — слой из новой смеси; 12 — подача новой смеси: 13 — старое покрытие

Рис. 7. Горячая регенерация комплектом машин AR -2000:

1, 2 — стадия первая — предварительный и полный разогрев; 3 — стадия вторая — продолжение разогрева до глубины 50 мм и разрыхление; 4 — стадия третья и четвертая — продолжение разогрева, подача материала в мешалку, добавление нового материала, перемешивание и укладка

Подогрев воздуха может производиться сжиганием газа или дизельного топлива. Разогревающее устройство в виде герметически замкнутого прямоугольника (коробки) плотно прижимается к поверхности покрытия. В пространство между покрытием и разогревателем с одной стороны накачивается горячий воздух, а с другой стороны он отсасывается вакуумным насосом. Откаченный горячий воздух снова поступает в компрессор и так постоянно циркулирует.

Это способствует многократному снижению потерь тепловой энергии при разогреве асфальтобетонного покрытия по сравнению с разогревом горелками инфракрасного излучения, полностью исключает выгорание битума и пережог смеси, а также выделение выбросов газа, дыма и пыли в атмосферу. Ширина обрабатываемой полосы может изменяться в диапазоне 3,3-4,0 м, глубина разогрева до 50 мм, скорость движения комплекта от 5 до 7 м/мин. За одну смену комплект обрабатывает полосу длиной около 3 км. Общая длина комплекта в работе составляет 75 м.

Эффективность работы этого комплекта особенно высока при больших объемах.

Комбинированные способы горячей регенерации состоят в том, что асфальтобетон старого покрытия снимается горячей фрезой, отправляется на стационарный асфальтобетонный завод, где он перерабатывается горячим способом с добавлением к старому асфальтобетону битума и около 60 % новых материалов.

Полученная смесь в горячем состоянии укладывается в покрытие на той дороге, где была получена старая смесь, или на другой дороге.

Методы холодной регенерации включают в себя снятие и размельчение материала слоев асфальтобетонного или цементобетонного покрытия, их обработку органическим или минеральным вяжущим с добавлением или без добавления новых минеральных материалов, укладку и уплотнение.

Одной из основных технологических операций холодной регенерации является снятие и размельчение материалов слоев существующей дорожной одежды. Эти операции обычно производят с помощью холодных фрез.

Для большинства асфальтобетонных покрытий, за исключением случая, когда заполнитель имеет очень низкую прочность, зубья планировщика разрушают старое дорожное покрытие по линиям асфальтовяжущего вещества. При этом гранулометрический состав исходной смеси изменяется очень мало и снятые куски и щебенки асфальтобетона обычно покрыты вяжущим, что позволяет использовать их для приготовления новой смеси с минимальным расходом битума или битумной эмульсии.

Холодным фрезерованием можно снимать старое покрытие послойно и тем самым отделять материал верхнего слоя из мелкозернистого асфальтобетона от материала нижнего слоя из крупнозернистого асфальтобетона с последующей укладкой в соответствующие слои дорожной одежды.

Холодное фрезерование дорожного покрытия применяют для снятия старого покрытия с трещинами, чтобы предупредить их выход на новое покрытие при усилении дорожной одежды; для восстановления поперечного профиля дорожной одежды и устранения колей, выбоин и других деформаций; увеличения вертикального габарита путепровода над дорогой; уменьшения собственного веса дорожной одежды на мостах и путепроводах; сохранения высоты бордюров и отметок водосборных, водоотводящих и дренажных систем в населенных пунктах, на городских улицах и в других случаях.

Глубина фрезерования зависит главным образом от состояния покрытия. Чаще всего одним проходом фрезерной машины снимают верхний слой, а на нижний слой укладывают новое покрытие из одного или нескольких слоев.

Способы холодной регенерации, или ресайклинга, отличаются между собой материалом, используемым для укрепления гранулята: органическим, минеральным или комплексным.

Полученный при холодном фрезеровании гранулят может быть повторно использован без переработки или с переработкой на месте в передвижной установке или на стационарном заводе с добавлением или без добавления минерального материала (щебня).

В режиме холодного ресайклинга широко используют обработку гранулята битумной эмульсией, жидким или вспененным битумом (рис. 8).

Рис. 8. Схема рабочих процессов и комплект машин для холодного ресайклинга с применением битумной эмульсии

При необходимости улучшить гранулометрический состав смеси или усилить дорожную одежду к полученному грануляту добавляют необходимое количество щебня. В этом случае работа выполняется в такой последовательности:

на очищенное старое покрытие вывозится и автогрейдером распределяется слой щебня;

машиной для холодного фрезерования снимается старое покрытие и полученный гранулят перемешивается в самой машине со щебнем. В момент перемешивания смеси добавляется вода для смачивания щебенок и битумная эмульсия в необходимом количестве;

смесь окончательно разравнивается автогрейдером и уплотняется.

На уложенный слой укладывается защитный слой или слой нового покрытия из асфальтобетона.

Холодный ресайклинг с применением в качестве вяжущего цемента обычно используется для устройства основания из гранулята, полученного при фрезеровании старого асфальтобетонного покрытия (рис. 9). При этом добавка цемента составляет 3-5 % от массы гранулята. Для достижения оптимальной влажности одновременно добавляется необходимое количество воды. Обработанная смесь разравнивается и уплотняется.

Рис. 9. Схема рабочих процессов и комплект машин для холодного ресайклинга с применением цемента

После набора прочности уложенной смеси устраивается новый слой асфальтобетонного покрытия или защитный слой.

Метод холодного ресайклинга асфальтобетонного покрытия может быть использован с применением комплексного вяжущего, состоящего из битумной эмульсии и цемента [ 2]. В результате получается асфальтогранулобетон (АГБ).

АГБ-смесь приготавливают в смесительной установке с принудительным перемешиванием в холодном состоянии асфальтобетонного гранулята с добавками: щебня фракций 5-25 мм (если необходимо), цемента, катионной битумной эмульсии и воды смачивания, если влажность гранулята ниже 1 %. Добавки в гранулят вводят в таком порядке: щебень, вода смачивания, эмульсия, цемент.

При приготовлении АГБ-смеси может быть использован гранулят, полученный как при послойном, так и однопроходном фрезеровании существующего покрытия на глубину 14-30 см. Однако кривая гранулометрического состава гранулята должна иметь плавное очертание и вписываться в границы составов для пористых и высокопористых смесей, зерен щебня фракций крупнее 5 мм должно быть не менее 35-40 %. В противном случае к грануляту добавляют щебень.

Ориентировочная доля отдельных компонентов по массе гранулята составляет:

битумной эмульсии — 2-4 %;

портландцемента — 2-5 %;

воды — 4-6 %.

Смесь укладывается на подготовленное основание при температуре воздуха не ниже 0 °С и уплотняется сначала виброплитой, а затем звеном катков. После испарения влаги (примерно через 2 ч после окончания уплотнения) можно открывать движение автотранспорта с ограничением скорости до 40 км/ч. Через 4-5 часов можно укладывать следующий слой асфальтобетона, который выполняет роль защитного слоя и слоя износа.

Технология может быть реализована в нескольких вариантах (рис. 10):

а) фреза работает в сцепе со смесителем укладчиком, который является ведущей машиной (рис. 10, а). Толщина укладываемого слоя до 12 см, производительность укладки 80-150 т/ч;

б) фреза оставляет асфальтогранулят на проезжей части и ее подбирает прицепной или самоходный подборщик, работающий в сцепе со смесителем укладчиком (рис. 10, б). При этом фреза и смеситель-укладчик могут иметь разную производительность;

в) регенерационное фрезерование совместно с выравнивающим фрезерованием (рис. 10, в). Фреза работает в одном звене с автомобилями-самосвалами, которые доставляют основной объем асфальтогранулята к смесителю-укладчику, а избыток — на другой объект или на склад.

Рис. 10. Технологические схемы холодной регенерации с использованием в качестве ведущей машины смесителя укладчика:

1 — старое покрытие; 2 — фреза; 3 — гранулят; 4 — смеситель-укладчик; 5 — каток; 6 — новый слой покрытия; 7 — подборщик; 8 — автомобили-самосвалы; 9 — склад АГ

Могут быть применены и другие технологические схемы в зависимости от конкретных условий (толщина и количество снимаемых и укладываемых слоев, необходимость добавления минерального материала, вида применяемого вяжущего и т.д.).

Методы холодно-горячей регенерации (комбинированные методы) можно разделить на две группы:

а) с переработкой старого асфальтобетона на месте (на дороге) в передвижных смесительных установках;

б) с переработкой старого асфальтобетона на стационарных асфальтобетонных заводах.

Технология холодно-горячей регенерации с переработкой старого асфальтобетона на месте в передвижной смесительной установке может быть реализована с использованием специального комплекта машин. Основной машиной этого комплекта является передвижная асфальтосмесительная установка с сушильным барабаном.

В состав комплекта входят: щебнераспределитель, холодная фрезеровальная машина, передвижная асфальтосмесительная установка, асфальтоукладчик, комплект катков.

Технология работ включает следующие операции:

на очищенное от пыли и грязи покрытие распределяется равномерный слой щебня на всю полосу обработки. Новый щебень обычно добавляют в количестве 50-70 % объема отфрезерованного гранулята;

холодной фрезой на глубину 30-50 мм снимается верхний слой покрытия, измельчается, одновременно перемешивается с новым щебнем и выкладывается в виде вала на полосе фрезерования;

погрузчиком-питателем смесь гранулята со щебнем подается в движущийся сушильный барабан асфальтосмесительной установки, где смесь высушивается и подогревается до рабочей температуры;

горячая смесь поступает в смесительное отделение асфальтосмесителя, куда вводится битум в количестве 5-7 % от массы нового щебня, и перемешивается;

из смесителя готовая смесь выгружается в приемный бункер асфальтоукладчика, распределяется и предварительно уплотняется;

окончательное уплотнение производится комплектом катков.

В результате общая толщина асфальтобетонного покрытия увеличивается на 2-4 см. На этот слой укладывается защитный слой в виде поверхностной обработки или слой износа из новой асфальтобетонной смеси.

В городских условиях переработку снятого холодной фрезой гранулята, как правило, производят на стационарных асфальтобетонных заводах, где имеются лучшие условия для обеспечения высокого качества регенерированного асфальтобетона.

Особенности обеспечения качества при регенерации и повторном использовании материалов. Регенерация и ресайклинг являются перспективными методами ремонта дорожных покрытий. Однако эти технологии требуют дальнейшего развития и совершенствования, особенно в отношении качества материалов и слоев дорожной одежды, получаемых с применением указанных технологий.

Одна из главных проблем состоит в неоднородности материала старого покрытия, который после переработки и улучшения укладывается повторно. Неоднородность обусловлена тем, что старое покрытие могло быть уложено много лет назад различной толщиной слоев, из различных материалов, особенно битумов, которые со временем изменяют свои свойства.

В процессе эксплуатации старое покрытие неоднократно ремонтировалось с применением различных технологий и материалов. Поэтому к моменту регенерации и повторного использования состав материала снимаемых слоев может существенно измениться на отдельных участках. Необходим тщательный контроль за составом, качеством и однородностью материала старого покрытия.

Другая проблема состоит в том, что в процессе фрезерования получают гранулы различной величины, некоторая часть щебня размельчается и обнажает не обработанную битумом поверхность. Другие частицы минерального материала остаются покрытыми битумной пленкой. При перемешивании с новым вяжущим и введением нового щебня толщина пленки на старых и новых частицах минерального материала может быть неравномерной. Все это приводит к неоднородности получаемого материала и снижает его физико-механические свойства. Учитывая эти особенности, переработанный материал старого покрытия обычно укладывают в нижние слои новой дорожной одежды или в слои, которые закрывают защитным слоем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Что такое холодная переработка на месте и в чем ее преимущества?

Переработка холодным способом на месте (CIR) — это метод удаления и повторного использования существующего асфальтового покрытия. Он включает в себя шлифование верхних 2-5 дюймов существующего асфальтового покрытия и смешивание измельченного асфальта с веществом для рециркуляции асфальта и укладку его обратно с помощью асфальтоукладчика. Иногда добавляется дополнительный модуль для измельчения этого материала и его просеивания до определенного размера. Часто добавляется заполнитель определенного размера, чтобы исправить недостатки, обнаруженные в существующем асфальтовом материале.Дефицит асфальта определяется путем отбора проб и тестирования существующего асфальтового материала до начала процесса.

Процесс холодной обработки на месте обычно выполняется с использованием «поезда» оборудования, которое включает цистерну для эмульсии, фрезерный станок, иногда дробилку и грохот, асфальтоукладчик и комбинацию пневматических и вибрационных катков. Из-за длины поезда этот процесс может быть затруднен на узких, ветреных и узких улицах.

Поезд холодного монтажа

Глубина фрезерования в основном определяется существующей глубиной асфальтового материала.При этом фрезеруется только слой асфальта. Глубина фрезерования может достигаться до 5 дюймов, однако при глубине более 4 дюймов возникают проблемы с уплотнением, когда улучшенный материал повторно укладывается на поверхность дороги вместе с асфальтоукладчиком.

Грузовик с эмульсией
Фрезерный станок
Асфальтоукладчик

Холодная переработка на месте используется для восстановления и повторного использования существующего материала, уменьшая количество внешнего материала, необходимого для перевозки на площадку. Это эффективно улучшает поверхность дороги и ее прочность, сводя к минимуму расходы, обычно возникающие при укладке дорожного покрытия.Кроме того, CIP может исправить глубокие дефекты асфальта, такие как колейность, усталостное (аллигаторное) растрескивание и порезы, которые нельзя устранить обработкой поверхности или наложением, а также позволяет незначительно корректировать профиль дорожного покрытия, снижает отражающее растрескивание, и приводит к незначительным неудобствам для движения транспорта. Как следует из названия, это холодный процесс, который требует минимального дополнительного тепла во время омоложения асфальтового материала, что приводит к снижению количества энергии, необходимой для производства конечного материала.

Успех при использовании этого процесса включает взятие нескольких проб вдоль поверхности дороги для выявления любых изменений в существующем асфальтовом материале, которые могут потребовать корректировки добавленных материалов. Это позволит получить более прочную и структурно прочную асфальтовую основу, когда материал снова укладывается на дорожное покрытие. Поскольку это «холодный» процесс, материал немного более пористый, чем у материала горячей смеси; Поэтому настоятельно рекомендуется нанести поверхностную обработку или покрытие асфальтом на материал CIR, чтобы защитить его от проникновения воды и продлить срок службы материала.Согласно результатам исследования, проведенного FHWA для штата Нью-Йорк, срок службы «CIR (4») с 1,5-дюймовым покрытием прослужит 10-15 лет при минимальном обслуживании по сравнению с 5-8-летним сроком службы традиционного 1,5-дюймового покрытия ».

ресурсов

Принципы укладки асфальта (pdf)
Руководство по ремонту CLRP

Холодная переработка на месте (CIR): текущие проекты и мероприятия; Обзор практического опыта по холодному вторичному использованию
Федеральное управление автомобильных дорог, Тротуары, 07.04.2011.

Холодная переработка на месте — интерактивное покрытие дорожного покрытия

Холодная переработка на месте (CIR) — это обработка и обработка битумом и / или химическими добавками существующих покрытий HMA без нагрева для получения восстановленного слоя покрытия (AASHTO, 1998 ^[1] ). Он включает в себя тот же процесс рециркуляции холодных заводских смесей, за исключением того, что он выполняется на месте с помощью ряда оборудования.

Процедура

Типичный процесс CIR включает семь основных шагов (AASHTO, 1998 ^[1] ):

1. Фрезерный .Фрезерный станок измельчает тонкий поверхностный слой дорожного покрытия, обычно глубиной от 50 до 100 мм (от 2 до 4 дюймов).
2. Контроль градации . Измельченный материал дополнительно измельчается и сортируется для получения желаемой градации и максимального размера частиц. На некоторых работах этот этап опускается, однако на других используется смонтированная на прицепе сортировочно-дробильная установка для дальнейшего измельчения и сортировки измельченного дорожного покрытия. При необходимости к переработанному материалу можно добавить чистый заполнитель.
3. Добавление присадки .Отсортированный измельченный материал смешивают со связующей добавкой (обычно эмульгированный асфальт, известь, портландцемент или летучая зола). На некоторых работах это делается с помощью фрезерного станка, однако на других используется смеситель, установленный на прицепе.
4. Размещение смеси . Комбинация измельченного, отсортированного покрытия и добавок снова укладывается поверх ранее фрезерованного покрытия и выравнивается до конечной отметки. Укладка смеси чаще всего выполняется с помощью традиционного асфальтоукладчика (либо через подборщик валков, либо путем внесения смеси непосредственно в бункер асфальтоукладчика), однако в некоторых случаях с очень низкой интенсивностью движения смесь может быть загружена автогрейдером.Из-за больших максимальных размеров заполнителей в сортированной смеси минимальная толщина подъема для укладки обычно составляет около 50 мм (2 дюйма).
5. Уплотнение . Уложенную смесь уплотняют до нужной плотности. Типичные усилия по уплотнению включают в себя большой каток с пневматической шиной и большой каток с вибрирующим стальным колесом. Если используется эмульсионная добавка, прокатку обычно откладывают до тех пор, пока эмульсия не начнет разрушаться. Если используется портландцемент или зола-унос, прокатку следует начинать сразу после укладки.
6. Противотуманный уплотнитель . Если вновь уложенный материал должен работать как дорога из высококачественного гравия, то сверху обычно наносится противотуманная пленка, чтобы задержать рассыпание поверхности смеси холодного вторичного использования. Противотуманное уплотнение необходимо поверх CIR с использованием портландцемента или добавки летучей золы не только для задержки расслоения поверхности, но и для обеспечения отверждающей мембраны для правильного схватывания добавки.
7. Строительство поверхностного слоя . На дорогах с более высокой интенсивностью на смесь холодного ресайклинга накладывается либо BST, либо тонкий слой HMA.В любом случае следует использовать клейкое покрытие, чтобы обеспечить хорошее сцепление между смесью холодного вторичного использования и поверхностным слоем.

Назначение

Стабилизированный базовый слой или дорожный слой с зернистым покрытием небольшого объема.

Материалы

Переработанный материал и связующая добавка (обычно асфальтовая эмульсия, известь, портландцемент или летучая зола).

Смешанный дизайн

Нет общепринятого метода расчета смеси, но Институт асфальта рекомендует, и большинство агентств используют вариант метода расчета смеси Маршалла (FHWA, 2001b ^[2] ).

Прочая информация

CIR лучше всего подходит для тротуаров с трещинами и прочной структурой, с хорошо дренированным основанием и основанием. CIR обычно не подходит для ремонта повреждений дорожного покрытия, вызванных:

CIR, как правило, подходит для дорог с меньшей интенсивностью движения, для которых может потребоваться только простая обработка поверхности поверх полученного стабилизированного базового слоя или, самое большее, тонкий слой износа HMA (Better Roads, 2001, ^[3] ).

Для проектов, в которых используется добавка к битумной эмульсии, типичные указанные минимальные температуры воздуха находятся в диапазоне от 10 до 16 ° C (от 50 до 60 ° F).Для проектов с использованием портландцемента или летучей золы в качестве добавки минимальная требуемая температура составляет 4 ° C (39 ° F), при этом в ближайшие 24 часа не ожидается отрицательных температур (AASHTO, 1998 ^[1] ).

CIR требует солнечных и сухих условий для правильного схватывания добавки.

Если используется добавка для битумной эмульсии, ее обычно добавляют в количестве от 0,5 до 2 процентов от веса RAP.

Восстановленный асфальтобетон — Руководство пользователя — Асфальтобетон (холодная переработка) — Руководство пользователя по отходам и побочным продуктам при строительстве тротуаров

МАТЕРИАЛЫ ИЗ АСФАЛЬТА Руководство пользователя Асфальтобетон (холодная переработка) ВВЕДЕНИЕ Восстановленное асфальтовое покрытие (РАП) можно использовать в качестве заполнителя при холодном ресайклинге асфальтовых смесей одним из двух способов.Первый метод (рециркуляция установки холодной смеси) включает процесс, в котором РАП объединяется с новым эмульгированным или вспененным асфальтом и рециркулирующим или омолаживающим агентом, возможно, также с первичным заполнителем, и смешивается на центральном заводе или передвижном заводе для производства холодной смеси. базовые смеси. (1) Второй, более распространенный метод включает процесс, в котором асфальтовое покрытие перерабатывается на месте (процесс холодной рециркуляции на месте (CIPR)), где RAP комбинируется без нагрева и с новым эмульгированным или вспененным асфальт и / или рециркулирующий или омолаживающий агент, возможно, также с первичным заполнителем, и смешанные на участке дорожного покрытия либо на частичную, либо на полную глубину, чтобы получить новый конечный продукт холодной смеси. (2) В большинстве штатов используется холодная переработка на месте в сочетании с наложением горячей смеси или стружколомом. РЕГИСТРАЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Документально подтвержденная эффективность проектов по переработке смесей для холодных заводов широко не доступна. Согласно обзору всех государственных транспортных агентств в 1994 году, по крайней мере, 32 штата использовали или используют RAP для холодной переработки асфальта. (3) Хотя, по имеющимся сведениям, в этих штатах практикуется холодный ресайклинг, отсутствуют данные, позволяющие определить, используется ли рециклинг смесей для холодных установок, CIPR или и то, и другое.По всей вероятности, CIPR, вероятно, используется чаще, особенно на дорогах с низкой интенсивностью движения, где транспортные расходы на производственные площадки, вероятно, будут выше. Штаты, которые, по-видимому, имеют наибольший опыт использования методов CIPR, включают Калифорнию, Индиану, Канзас, Нью-Мексико, Орегон и Пенсильванию. Характеристики проектов CIPR в Индиане были описаны как структурно сопоставимые с характеристиками холодных смесей, в которых использовались обычные заполнители и асфальтовые эмульсии. (4) Свыше 800 км полос (500 миль полос) дорог в Нью-Мексико были успешно переработаны с использованием CIPR, и обширный опыт переработки в Калифорнии и Пенсильвании также был очень многообещающим. (5) Около 672 км (420 миль) дорог с низкой интенсивностью движения в Орегоне подвергались холодной переработке на месте в период с 1984 по 1989 год, и более 75 процентов этих проектов были оценены как удовлетворительные или более высокие. (6) Производительность восьми проектов CIPR, расположенных по всей Пенсильвании, считалась хорошей или удовлетворительной при условии, что на переработанную холодную смесь был нанесен двойной герметизирующий слой. (7) Исследования эффективности показывают, что CIPR замедляет или устраняет возникновение отражающего растрескивания в результате воздействия окружающей среды, в зависимости от глубины обработки и глубины трещины. (8) Неправильное нанесение эмульсии может привести к высокому остаточному содержанию асфальта (ведущему к промывке), а чрезмерная обработка может привести к высокому содержанию мелких частиц (что приведет к образованию колейности из-за низкой стабильности). ТРЕБОВАНИЯ К ОБРАБОТКЕ МАТЕРИАЛА Переработка холодных смесей Требования к переработке холодной смеси аналогичны требованиям к переработке горячей смеси.Переработанный асфальт необходимо переработать в гранулированный материал перед использованием в холодных смесях. Типичная установка РАП состоит из дробилки, грохотов, конвейеров и штабелеукладчиков. Холодная переработка на месте CIPR (например, горячая рециркуляция на месте (HIPR)) требует автономной непрерывной работы линии, которая включает рыхление или рыхление, обработку (сортировку и сортировку / дробление), смешивание измельченного RAP и добавление жидкости. омолаживающие.Специальные продукты на основе асфальта, такие как катионные, анионные и модифицированные полимером эмульсии, омолаживающие и рециклирующие агенты, были разработаны специально для процессов CIPR. Эти углеводородные материалы иногда, но не всегда, используются для смягчения или снижения вязкости остаточного битумного вяжущего в RAP-материале, чтобы он был совместим с вновь добавленным вяжущим. ИНЖЕНЕРНАЯ НЕДВИЖИМОСТЬ Некоторые из технических свойств RAP, которые представляют особый интерес, когда RAP используется в приложениях холодного ресайклинга, включают его градацию, содержание асфальта, а также проницаемость и вязкость асфальтового вяжущего. Градация : Совокупная градация обработанного RAP несколько более тонкая, чем у первичного заполнителя. Это происходит из-за механической деградации во время снятия и обработки асфальтового покрытия. Заполнители с RAP обычно могут удовлетворять требованиям ASTM D692 для крупного заполнителя и ASTM D1073 для мелкого заполнителя. (9,10) Содержание асфальта : Содержание асфальта в большинстве старых покрытий будет составлять приблизительно от 3 до 7 процентов по весу и от 10 до 20 процентов по объему покрытия.Из-за окислительного старения асфальтовый цемент затвердел и, следовательно, стал более вязким и имеет более низкие значения пенетрации, чем первичный асфальтовый цемент. Проницаемость и вязкость : В зависимости от количества времени, в течение которого исходное покрытие находилось в эксплуатации, восстановленное связующее RAP может иметь значения пенетрации от 10 до 80 и значения абсолютной вязкости при 60 ° C (140 ° F) в диапазоне от до от 2000 пуазов до 50 000 или больше. (11) ПРОЕКТИРОВАНИЕ Для удовлетворения инженерных требований к использованию в асфальтобетонных покрытиях холодного ресайклинга обычно необходимо омолаживать или увеличивать количество асфальтового вяжущего в RAP для снижения вязкости и / или увеличения пенетрации.Это достигается добавлением одного или нескольких рециклирующих агентов, состоящих из эмульгированного или вспененного асфальта и / или омолаживающего агента. Также может быть добавлен некоторый дополнительный заполнитель для регулирования градации смеси или содержания воздушных пустот. Переработка смесей для холодных заводов Смешанный дизайн Технические характеристики и конструкция установки по переработке холодного асфальта для асфальтовых покрытий указаны в стандарте ASTM D4215. (12) Холодные смеси растений могут быть плотного и открытого сорта.Асфальтовые смеси, укладываемые холодным способом, можно использовать для укладки поверхности, основания или основания. Несмотря на то, что не существует общепринятых методов проектирования смесей для холодного ресайклинга, Институт асфальта рекомендует и большинству агентств использовать вариант метода расчета смеси Маршалла. (13) Общие процедуры включают определение градации заполнителя и содержания асфальта в обработанном RAP, определение процентного содержания (если есть) нового заполнителя, который должен быть добавлен, расчет объединенного заполнителя в повторно используемой смеси, выбор типа и класс нового асфальта, определение потребности в асфальте для комбинированного заполнителя, оценка процента нового асфальта, необходимого в смеси, и корректировка содержания асфальта с помощью полевых испытаний смеси. (14) Процент потребности в асфальте для комбинированных заполнителей можно определить с помощью формулы, которая учитывает различные фракции сита комбинированного RAP и первичного заполнителя. Эти фракции по размеру включают процент, оставшийся на сите 2,36 мм (№ 8), процент между ситами 2,36 мм (№ 8) и 0,075 мм (№ 200) и процент, проходящий через сито 0,075 мм (№ 200). кипятка сито. Процент нового асфальта — это разница между процентным содержанием асфальта и процентным содержанием асфальта, содержащегося в RAP. (1) Используя определенное содержание асфальта, образцы Маршалла могут быть приготовлены с различным процентным содержанием эмульсии для определения оптимального содержания асфальта на основе применимых критериев стабильности и наличия воздушных пустот. Проектирование конструкций Руководство AASHTO Design Guide (15) применимо к переработанным холодным дорожным смесям. Хотя не существует общепринятых значений коэффициента структурного слоя для холодной асфальтовой смеси, общепризнано, что холодная асфальтовая смесь не является структурным эквивалентом горячей асфальтовой смеси, но превосходит грунтовые слои из гравия или щебня.Холодная асфальтобетонная смесь обычно не рекомендуется для использования в качестве изнашиваемой поверхности, а только в качестве слоя основы из соображений как конструкции, так и прочности. Структурная способность переработанной холодной смеси может считаться такой же, как у обычных холодных материалов для дорожного покрытия. (16) Хотя большинство агентств не опубликовали значения коэффициента структурного слоя для обычных или переработанных холодных смесей, значение коэффициента слоя от 0,25 до 0,35 для основания, стабилизированного асфальтом, считается в пределах разумного диапазона.Департамент транспорта штата Пенсильвания присвоил коэффициент структурного слоя 0,30 для основы из битумно-инертного заполнителя, (7) , которая представляет собой обычную холодную смесь. Холодная переработка на месте Смешанный дизайн Институт асфальта рекомендовал модифицированную процедуру типа смеси Маршалла для разработки смесей CIPR. (13) Такая конструкция изначально предполагает получение образцов предполагаемого покрытия для определения градации заполнителя, содержания асфальта, а также проницаемости и вязкости асфальтового вяжущего.Образцы Маршалла готовятся с различным процентным содержанием эмульсии, что первоначально определяется путем расчета потребности в асфальте на основе градации заполнителя и вычитания процентного содержания асфальта в RAP. (16) Оптимальное содержание асфальта может быть определено с помощью анализа стабильности и воздушных пустот с целевыми воздушными пустотами в диапазоне от 8 до 10 процентов, или образцы могут быть оценены с использованием косвенного испытания на прочность на разрыв или модуля упругости. (17) Недавно было показано, что добавление первичных заполнителей (от 20 до 25 процентов) в процессе CIPR приводит к уменьшению пустот и, как следствие, меньшему смыванию и повышению стабильности. (14) Количество рециркулирующего агента (нового асфальта или модифицирующего масла) также оказывает значительное влияние на поведение смеси, при этом идеальный диапазон рециркулирующего агента составляет от 2 до 3 процентов от веса сухого RAP. (18) Проектирование конструкций CIPR обычно применяется для восстановления дорожных покрытий, поврежденных на глубине от 100 до 150 мм (от 4 до 6 дюймов). Он может обрабатывать участок дорожного покрытия в более плохом состоянии и с большим количеством трещин, чем HIPR, при условии, что участок дорожного покрытия (при переработке) структурно прочен и имеет надлежащий дренаж. AASHTO Design Guide (15) рекомендуется для расчета толщины асфальтобетонных смесей, переработанных холодным способом на месте. Поскольку разница в составе и структурных свойствах повторно используемой холодной смеси и материалов дорожного покрытия, переработанных на месте, практически отсутствует, диапазон коэффициентов структурного слоя, рекомендуемый для переработанных холодных смесей (от 0,25 до 0,35), также применим для холодного ввода. размещать переработанные смеси. Смеси CIPR не рекомендуется использовать в качестве изнашиваемой поверхности. ПРОЦЕДУРА СТРОИТЕЛЬСТВА Переработка смесей для холодных заводов Погрузочно-разгрузочные работы и хранение РАП производится на фрезерном, рыхлительном, дробильном, дробильном или измельчающем оборудовании. Чтобы гарантировать, что конечный продукт с RAP будет работать так, как задумано, следует провести инспекцию входящего RAP и отказ от загрязненных грузов (избыточный гранулированный материал, обработка поверхности, герметик для швов и т. Д.).В некоторых юрисдикциях также требуется, чтобы ПДП из конкретного проекта не смешивался или смешивался с ПДП из других проектов. После обработки с RAP можно обращаться и хранить как обычный заполнитель. Однако из-за различий в ПДП по сравнению с первичными агрегатами многие агентства не разрешают смешивать ПДП из разных проектов в объединенных запасах. Институт асфальта рекомендует ограничивать высоту складов RAP до 3 метров (10 футов), чтобы предотвратить агломерацию частиц RAP. (19) Опыт доказал, что конические отвалы предпочтительнее горизонтальных и не вызывают повторного агломерации или застывания RAP в больших штабелях. RAP имеет тенденцию к образованию корки (из-за солнечного / теплового воздействия солнца) на первых 200-250 мм (от 8 до 12 дюймов) глубины сваи как для конических, так и для горизонтальных отвалов. Эта корка имеет тенденцию проливать воду, но ее легко разрушить фронтальным погрузчиком, и она может помочь предотвратить агломерацию остальной части сваи.RAP имеет тенденцию удерживать воду, а не стекать со временем, как отвал заполнителя. Поэтому низкие, горизонтальные и плоские отвалы подвержены большему накоплению влаги, чем высокие конические отвалы. Нет ничего необычного в том, что содержание влаги в RAP в диапазоне от 7 до 8 процентов во время сезона дождей на предприятиях, использующих методы низко-горизонтального складирования. (20) Склады из RAP обычно оставляют открытыми, потому что покрытие брезентом может вызвать конденсацию под брезентом и добавить влаги в склады RAP.По этой причине запасы RAP либо остаются открытыми, либо RAP хранится в открытом здании, но под крышей. (20) Когда доступны большие количества RAP из разных источников, рекомендуется хранить запасы отдельно и идентифицировать по источникам. Стабильный RAP из «композитной» или «смешанной» кучи может быть получен с использованием операции дробления и просеивания и повторной обработки запасов из различных источников. Подъемно-транспортное оборудование, такое как фронтальные погрузчики и бульдозеры, не должно перемещаться непосредственно по отвалу.Это может привести к агломерации, из-за чего погрузчику будет очень трудно обрабатывать RAP. Смешивание, укладка и уплотнение Требования к переработке RAP для рециркуляции холодной смеси аналогичны требованиям для переработанной горячей смеси, за исключением того, что классифицированный продукт RAP включается в смеси для холодного асфальта для дорожного покрытия в качестве заменителя заполнителя. РАП смешивается с новым заполнителем и эмульгированным или вспененным асфальтом либо на центральной, либо на мобильной установке. Затем смесь укладывается как обычная холодная асфальтовая смесь.Снятие или фрезерование дорожного покрытия производится самоходной вращающейся барабанной станкой холодного строгания с подачей РАП на грузовики для вывоза с рабочей площадки. Асфальт с холодной смесью обычно укладывается на дороги с небольшой интенсивностью движения с интенсивностью движения менее 3000 автомобилей в день и покрывается либо двойной обработкой поверхности, либо поверхностью износа горячей смесью. (21) Рециркуляция холодных заводских смесей может быть осуществлена ​​либо путем транспортировки RAP на центральное место обработки, где он измельчается, просеивается и смешивается с рециркуляционным агентом на центральной смесительной установке, либо RAP может быть переработан на месте проекта и подготовлен в мобильной смесительной установке, которая была доставлена ​​на строительную площадку.В любом случае обычно используется смесительная установка pugmill. (24) Переработанный холодный материал можно обычно укладывать с помощью обычного асфальтоукладчика при условии, что влажность смешивания можно надлежащим образом контролировать до уровня, не требующего аэрации. Строительство покрытия из холодной смеси требует нескольких теплых дней и ночей для адекватного отверждения. (6) Для успешной укладки с использованием обычных асфальтоукладчиков необходимо, чтобы смесь была достаточно текучей, чтобы избежать разрывов. В качестве альтернативы можно использовать спредер Jersey или буксируемый разбрасыватель.Используя джерси или буксируемый разбрасыватель (который по сути представляет собой бункер с передними колесами, прикрепленный к передней части трактора или задней части тягача), холодная смесь сбрасывается в бункер и падает прямо на дорогу, где она разбрасывается и удаляется. до необходимой толщины. То же оборудование и технологии, которые используются для уплотнения и вулканизации обычных асфальтовых покрытий из холодной смеси, применимы и для переработанной холодной смеси. Контроль качества Для обеспечения единообразия и качества переработанной смеси для холодоснабжения необходим контроль качества RAP.Произвольные пробы RAP или переработанного материала должны быть проанализированы на градацию заполнителя, содержание асфальтобетона и влагосодержание. Переработанный материал должен быть тщательно осмотрен, чтобы убедиться, что RAP соответствует размеру и внешнему виду, и что грунт земляного полотна (или другие возможные загрязнители) не были включены в RAP. Следует контролировать работу завода, чтобы гарантировать, что добавляется надлежащее количество эмульгированного или вспененного асфальта и что содержание влаги в повторно используемой смеси находится в надлежащем диапазоне для максимального уплотнения на строительной площадке.Также следует контролировать количество любого дополнительного заполнителя, смешиваемого с RAP. Необходимо получить незакрепленные образцы переработанной смеси и провести тесты экстракции для контроля градации смеси и содержания асфальта, а также содержания влаги. Смеси следует отбирать в соответствии с AASHTO T168. (22) Достижение надлежащего уплотнения или уплотнения материала дорожного покрытия важно для надлежащих характеристик. В начале проекта следует использовать тест-полоску для определения целевой плотности и количества проходов валика, необходимых для достижения этой плотности.Затем плотность материала холодной смеси для дорожного покрытия на месте можно контролировать с помощью измерителя ядерной плотности в соответствии с ASTM D2950. (23) Холодная переработка на месте Смешивание, укладка и уплотнение Типичный поезд CIPR состоит из холодной фрезы (с добавлением воды по мере необходимости для охлаждения и контроля пыли), которая способна восстанавливать старое асфальтовое покрытие на глубину примерно от 100 мм (4 дюйма) до 150 мм (6 дюймов).Установки CIPR состоят из блока просеивания и калибровки или дробления, а также блока смешивания для добавления модифицированной полимером эмульсии с высоким содержанием плавучести, в зависимости от конструкции смеси, а также воды, если это необходимо. Смешивание может выполняться с использованием ножа автогрейдера, роторного смесителя-пульвимиксера, смесителя валкового типа или передвижной грейферной мельницы, которая обеспечивает высочайшую степень контроля сортировки. (24) Блок регенерации / асфальтоукладчика также является частью системы для размещения переработанной холодной смеси. В некоторых поездах смесительные и укладочные агрегаты объединены в так называемые асфальтоукладчики.Во время работы CIPR необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать попадания гранулированного основного материала в смеситель. Примерно через 30 минут отверждения и сушки материал уплотняется большим роликом с резиновыми колесами, а затем вибрирующим стальным барабанным роликом. Уплотнение смесей для дорожного покрытия CIPR обычно выполняется при влажности менее 2 процентов и минимум 97 процентов от максимальной лабораторной плотности. Отверждение Примерно через 2 недели дополнительного отверждения в благоприятных погодных условиях, предпочтительно при температуре 16 ° C (60 ° F) или выше, обычно наносится покрытие из горячей асфальтовой смеси. Контроль качества Как и в случае с HIPR, решающим шагом в контроле качества смесей CIPR является начальный процесс выбора проекта. Если на существующем покрытии наблюдается повреждение в результате разрушения земляного полотна или основания, его нельзя исправить, просто переработав поверхностный слой. Покрытые колеями, сильно залатанные или сколотые тротуары не являются хорошими кандидатами для проектов CIPR. Кроме того, следует взять образцы сердцевины дорожного покрытия, рассматриваемые для CIPR, и исследовать их на предмет изменений в слоях дорожного покрытия, расслоениях и пропитанном материале, прилегающих к пустотам или расслоениям. Для обеспечения успеха смеси CIPR необходим контроль качества RAP. Случайные образцы RAP или переработанного материала следует анализировать на градацию заполнителей, содержание асфальта и влагосодержание. Переработанный материал должен быть тщательно осмотрен, чтобы убедиться, что RAP соответствует размеру и внешнему виду, и что грунт земляного полотна (или другие возможные загрязнители) не были включены в RAP. Меры контроля качества на месте во время операций CIPR включают мониторинг глубины скарификации, покрытия заполнителя эмульсией, надлежащего отверждения эмульсии, внешнего вида и возможной сегрегации переработанного материала, процедуры уплотнения и внешнего вида переработанная поверхность тротуара после уплотнения.Необходимо получить незакрепленные образцы рециклированной смеси и провести испытания экстракции для контроля градации смеси и содержания эмульсии, а также содержания влаги. Перед переработкой влажность переработанного покрытия должна составлять менее 1 процента от существующего покрытия. (25) Достижение надлежащего уплотнения переработанного материала дорожного покрытия имеет важное значение для надлежащей работы. Плотность рециркулируемой смеси на месте следует контролировать с помощью измерителя ядерной плотности в соответствии с ASTM D2950. (23) НЕРЕШЕННЫЕ ВОПРОСЫ Несмотря на то, что технологии переработки холодного асфальта хорошо зарекомендовали себя, все еще существует потребность в дополнительной информации о характеристиках, особенно в отношении ползучести (сопротивления колейности), усталостной прочности и долговечности. Кроме того, необходимо оценить, можно ли использовать РАП в поверхностных холодных смесях. Дальнейшие исследования также необходимы для оценки способности заводских смесей холодного ресайклинга работать на дорогах с высокой интенсивностью движения.Также существует потребность в большей корреляции полевых и лабораторных измерений для уточнения руководящих принципов лабораторного прогнозирования полевых характеристик, включая, например, лабораторные процедуры отверждения, которые лучше всего имитируют полевые условия. Некоторые конкретные проблемы, требующие решения, включают: дополнительная информация о вариабельности RAP, особенно из смешанных запасов; консенсус относительно разработки смесей и процедур испытаний для заводских переработанных холодных смесей и асфальтовых смесей CIPR; пригодность CIPR для использования с обработкой поверхностей и / или прорезиненными материалами дорожного покрытия; № для более точного определения коэффициента структурного слоя для заводских переработанных холодных смесей и асфальтобетонных смесей CIPR; и — экологическая оценка любых потенциально вредных воздействий на переработку холодных смесей и / или холодную переработку на месте. ССЫЛКИ Институт асфальта. Переработка холодной смеси асфальта , Руководство, серия № 21, Лексингтон, Кентукки, март 1983 г. Epps, Jon A. Холодный вторичный битумный бетон с использованием битумных материалов . Национальная совместная программа исследований автомобильных дорог, Обобщение практики автомобильных дорог 160, июль 1990 г. Коллинз, Роберт Дж.и Стэнли К. Чесельски. Переработка и использование отходов и побочных продуктов при строительстве автомобильных дорог . Национальная совместная программа исследований автомобильных дорог, Обобщение практики автомобильных дорог № 199, Совет транспортных исследований, Вашингтон, округ Колумбия, 1994. Тиа, Манг и Леонард Э. Вуд. «Использование асфальтовой эмульсии и вспененного асфальта в асфальтовых смесях, подвергнутых холодной переработке». Протокол транспортных исследований № 898 , Вашингтон, округ Колумбия, 1983. Вуд, Леонард Э., Томас Д. Уайт и Томас Б. Нельсон. «Текущая практика холодной переработки асфальтового покрытия на месте». Протокол транспортных исследований № 1178 , Вашингтон, округ Колумбия, 1988. Шольц, Тодд В., Р. Гэри Хикс, Дэвид Ф. Рогге и Дейл Аллен. «Использование холодной рециркуляции на дорогах с малым объемом движения». Протокол транспортных исследований № 1291 , Вашингтон, округ Колумбия, 1991. Кандал, Притхви С. и Уильям К. Келер. «Холодная переработка асфальта на дорогах с малой грузоподъемностью.» Протокол транспортных исследований № 1106 , Вашингтон, округ Колумбия, 1987 г. «Исследование использования переработанных материалов для мощения — отчет для Конгресса», Федеральное управление шоссейных дорог и агентство по охране окружающей среды, отчет № FHWA-RD-93-147, EPA / 600 / R-93/095, Вашингтон, округ Колумбия. , Июнь 1993 г. ASTM D692-94a. «Стандартные технические условия на крупнозернистый заполнитель для битумных смесей для дорожных покрытий». Американское общество испытаний и материалов, Ежегодная книга стандартов ASTM , том 04.03, Западный Коншохокен, Пенсильвания. ASTM D1073-94. «Стандартные технические условия на мелкий заполнитель для битумных смесей для дорожных покрытий». Американское общество испытаний и материалов, Ежегодная книга стандартов ASTM , том 04.03, Вест Коншохокен, Пенсильвания. Эппс, Дж. А., Д. Н. Литтл, Р. Дж. О’Нил и Б. М. Галлавей. Свойства смеси переработанных центральных растительных материалов . Американское общество испытаний и материалов, Специальная техническая публикация No.662, Переработка битумных покрытий, Вест Коншохокен, Пенсильвания, декабрь 1977 г. ASTM D4215. «Стандартные технические условия на битумные смеси для холодной укладки и холодной укладки». Американское общество испытаний и материалов, Ежегодная книга стандартов ASTM , том 04.03, Вест Коншохокен, Пенсильвания. ASTM D1559-89. «Стандартный метод испытаний на сопротивление пластическому течению битумных смесей с использованием аппарата Маршалла». Американское общество испытаний и материалов, Ежегодная книга стандартов ASTM , том 04.03, Западный Коншохокен, Пенсильвания. Мерфи Д. Т. и Дж. Дж. Эмери. «Модифицированная холодная переработка асфальта на месте». Представлен на ежегодной конференции Транспортной ассоциации Канады в 1995 г., Виктория, Британская Колумбия. Руководство AASHTO по проектированию дорожных покрытий. Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, 1993. Методы расчета смесей для асфальтобетона и других типов горячих смесей .Институт асфальта. Manual Series No. 2, Lexington, Kentucky, 1993. . Кеннеди, Т. В. и Игнасио Перес, «Процедура предварительного расчета смеси для вторичного асфальта». Переработка битумных покрытий , Специальная техническая публикация Американского общества испытаний и материалов № 662, Вест Коншохокен, Пенсильвания, декабрь 1977 г. Кастедо, Умберто. «Значение различных факторов при переработке асфальтовых покрытий на второстепенных дорогах».» Протокол исследования транспорта № 1115 , Вашингтон, округ Колумбия, 1987 год. Переработка горячей смеси асфальта . Институт асфальта. Серия руководств № 20, второе издание, Лексингтон, Кентукки, 1986. Декер, Д. С. и Т. Дж. Янг, «Обработка RAP на объекте HMA» @ Proceedings of the Canadian Technical Asphalt Association , Edmonton, Alberta, 1996. Вуд, Леонард Э., Томас Д. Уайт и Томас Б.Нельсон. «Текущая практика холодной переработки асфальтового покрытия на месте». Протокол транспортных исследований № 1178 , Вашингтон, округ Колумбия, 1988. Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта. Стандартный метод испытаний, «Отбор проб битумных смесей для дорожных покрытий», Обозначение AASHTO T168-82, Испытания части II, 16-е издание, 1993 г. ASTM D2950-96, «Стандартные технические условия на плотность битумного бетона на месте ядерными методами.»Американское общество испытаний и материалов, Ежегодная книга стандартов ASTM , том 04.03, Вест Коншохокен, Пенсильвания. Эппс, Дж. А., Д. Н. Литтл, Р. Дж. Холмгрин и Р. Л. Террел. Руководство по переработке материалов дорожного покрытия . Отчет Национальной совместной программы исследований автомобильных дорог № 224, Вашингтон, округ Колумбия, сентябрь 1980 г. McKeen, R.G., D.I. Хансон и Дж. Стокса. «Опыт Нью-Мексико с холодной переработкой на месте.»Представлено на 76-м ежегодном заседании Совета по исследованиям в области транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, январь 1997 г. Предыдущая | Содержание | Следующий

Глава 13 — 98042 — Вторичная переработка — Устойчивое развитие — Тротуары

Глава 13. Холодная переработка на месте (методы строительства и оборудование)

Введение

Холодная переработка на месте (CIR) определяется как метод восстановления, при котором существующие материалы дорожного покрытия повторно используются на месте. ⁽¹⁾ Материалы смешиваются на месте без применения тепла. Материал восстановленного асфальтового покрытия (РАП) получают путем фрезерования, строгания или дробления существующего покрытия. В RAP-материал добавляется первичный заполнитель или рециркулирующий агент, а затем они укладываются и уплотняются. ⁽²⁾ Использование холодной рециркуляции на месте может восстановить старое покрытие до желаемого профиля, устранить существующие колеи на колесах, восстановить корону и поперечный уклон, а также устранить выбоины, неровности и неровности.Он также может устранить поперечные, отражающие и продольные трещины. ⁽³⁾ Некоторыми из основных причин более широкого использования холодного рециклинга на месте являются увеличивающийся дефицит материалов, особенно гравия и щебня, высокая производительность этого метода и потенциал экономии затрат, минимальное нарушение движения транспорта, возможность сохранение первоначального профиля, снижение экологических проблем и растущее беспокойство по поводу истощения запасов нефти. ⁽²⁾ Холодная рециркуляция на месте более подходит, чем холодная центральная рециркуляция, особенно для второстепенных дорог с низкой интенсивностью движения, расположенных на значительном расстоянии от центрального завода. ⁽⁴⁾ CIR не включает транспортировку РАП на центральный завод, а затем транспортировку смеси холодного рециклинга обратно на строительную площадку.

Холодная переработка на месте может выполняться двумя способами: на полную глубину и на частичную глубину. При полной глубинной переработке (рекультивация или стабилизация) как связанные (асфальт), так и части несвязанных (основание, основание) слои измельчаются, смешиваются со связующим и укладываются в качестве стабилизированного основного слоя. При рециркуляции частичной глубины часть связующего слоя (асфальт), обычно от 50 до 100 мм (2 и 4 дюйма), используется для создания базового маршрута для автомагистралей с низкой и средней интенсивностью движения. ⁽⁵⁾ С улучшением технологий холодного фрезерования теперь можно использовать рециркуляцию на полную глубину для включения значительной части лежащих в основе несвязанных материалов. В результате Ассоциация по переработке и регенерации асфальта (ARRA) определяет рециркуляцию на холоде на месте как частичную глубинную переработку (процесс, включающий от 75 до 100 мм (от 3 до 4 дюймов)) существующего дорожного покрытия и определяет рециркуляцию на полную глубину как полную глубину. рекламация, которая считается отдельной процедурой. ⁽¹⁾ Чтобы следовать рекомендациям ARRA, в этой главе холодная переработка на месте представлена ​​только как метод частичной переработки.Метод полной глубинной рециркуляции описан в главе 16 «Полная глубина рекультивации».

Этапы холодного рециклинга на месте включают подготовку строительной площадки, фрезерование существующего покрытия, добавление рециркулирующего агента и первичных материалов, укладку, уплотнение и укладку поверхностного слоя. Блок-схема этого метода показана на рисунке 13-1. ⁽⁵⁾ Добавление новых агрегатов может не потребоваться в некоторых проектах. В настоящее время используются два разных метода холодного ресайклинга.Методы: одиночная машина и однопроходная линия оборудования. Эти два метода обсуждаются ниже.

Рисунок 13-1. Этапы частичной глубокой переработки холодным способом на месте.

Одиночная машина

Однопроходная машина или однопроходное оборудование способно дробить, измельчать и добавлять рециркулирующие реагенты за один проход. Некоторые примеры одиночной машины показаны на рисунках 13-2, 133, 13-4 и 13-5. ⁽⁵⁾ На рис. 13-2 показана одна машина, которая в основном состоит из асфальтоукладчика.РАП добавляется в машину либо методом холодной фрезеровки (фрезерной машиной), либо самосвалом. При необходимости первичный материал распределяется по существующей поверхности перед оборудованием для вторичной переработки. Одного прохода этой машины достаточно для измельчения, измельчения, добавления рециркулирующего агента и укладки. Рециклирующий агент добавляется в измельчающую камеру асфальтоукладчика.

Рисунок 13-2. Одиночная машина.

На рис. 13-3 показана отдельная машина, которая измельчает, впрыскивает эмульсию, смешивает и укладывает стяжку.Этот тип машины используется вместе с цистерной, которая подает рециркулирующий агент к отдельной машине. В этой машине рециркулирующий агент или эмульсия добавляется на измельченный материал, и измельченный материал смешивается и, наконец, предварительно уплотняется стяжкой.

Рисунок 13-3. Одиночная машина.

В другом типе одиночной машины (рис. 13-4) существующий материал измельчается, смешивается с рециркулирующим агентом и складывается в валок. Переработанный материал собирает асфальтоукладчик, который укладывает его и предварительно уплотняет стяжкой.С этим типом машин используется цистерна эмульсии.

Рисунок 13-4. Одиночная машина.

На рис. 13-5 показана схема оборудования, которое используется, если для модификации существующего материала требуется первичный заполнитель. Грузовик с чистым заполнителем находится между дорожной фрезой и отдельной машиной. В этом случае цистерна эмульсии обычно следует за одной машиной. Одиночная машина впрыскивает рециркулирующий агент на смешанный первичный заполнитель и существующий материал, распределяет переработанную смесь и предварительно уплотняет стяжку.

Рисунок 13-5. Одиночная машина.

Преимущества одной машины — высокая производительность и простота эксплуатации. Он также подходит для городских территорий из-за своей небольшой длины. Однако ограничение глубины и завышение габаритов заполнителя RAP являются основными недостатками этого метода.

Однопроходная линия для оборудования

Однопроходный поезд оборудования состоит из ряда оборудования, каждое из которых может выполнять определенную операцию. Обычные компоненты — это холодная фреза, переносная дробилка, передвижной смеситель и укладочная машина.Схема поезда показана на рисунке 13-6. Различные машины показаны на рисунках с 13-7 по 13-10. ⁽⁵⁾ Блок дробления и просеивания дробит и просеивает негабаритный материал из фрезерного станка, а затем помещает обработанный материал в дробилку, куда добавляется рециклирующий агент. После смешивания материал либо откладывается в бункер самоходной укладочной машины, либо откладывается в валок. Если смесь укладывается на валок, укладчик подбирает ее для укладки.На рис. 13-11 показан поезд по переработке отходов в действии, а также состояние дороги до и после переработки.

Рисунок 13-6. Схема перерабатывающего поезда.

Рисунок 13-7 Холодно-фрезерный станок.

Рисунок 13-8. Переносная дробилка, прикрепленная к дорожной дорожке.

Рисунок 13-9. Смеситель для растений.

Рисунок 13-10. Машина для укладки.

Рисунок 13-11. Однопроходный поезд оборудования ЦИР.

Корректировки полей для смешанного дизайна

Оптимальное содержание влаги и эмульсии из лабораторной смеси рекомендуется в качестве отправной точки в полевых условиях с учетом необходимых корректировок специалистами, имеющими опыт работы с холодным ресайклингом. Во-первых, после высыхания поверхности исследуется покрытие из переработанной смеси. Если покрытие неудовлетворительное (менее 75 процентов), содержание влаги корректируют до содержания эмульсии. Если смесь не обладает когезией, несмотря на адекватное покрытие, содержание эмульсии увеличивается.Был использован грубый тест для оценки сцепления. Шарик из переработанной смеси делают, сжимая его в ладони. Если мяч разваливается (становится рыхлым) после сброса давления, смесь теряет сцепление. Также следует проверить ладонь на предмет пятен. Если присутствуют частички асфальта, обычно достаточно эмульсии. Почти полностью покрытая асфальтом ладонь указывает на чрезмерное содержание эмульсии. Разрабатываются рациональные методы полевых испытаний для QC / QA.

Отверждение и нанесение изнашиваемой поверхности

Для подробного обсуждения этого вопроса читатель должен обратиться к разделу по этой теме в главе 12.

Сводка

В процессе рециркуляции холодной смеси на месте существующие материалы на месте смешиваются с рециркулирующими агентами и / или новыми или регенерированными материалами без применения тепла. Этот метод можно использовать для устранения множества проблем, таких как колейность, трещины и неровности, при сохранении исходного профиля и с минимальным нарушением движения.

Процесс может выполняться с использованием одной машины для измельчения, смешивания и укладки или ряда специализированных машин для различных этапов, включая измельчение, дробление, просеивание RAP и смешивание. Необходимо тщательно контролировать содержание влаги в переработанной смеси, чтобы предотвратить чрезмерную влажность, которая может вызвать проблемы со стабильностью, или недостаточную влажность, которая может повлиять на перемешивание и снизить удобоукладываемость. Смесь может потребовать аэрации перед уплотнением, чтобы уменьшить избыточное содержание жидкости за счет испарения.Несмотря на то, что смесь из переработанной холодной смеси на месте образует стабильную поверхность, обычно требуется поверхность износа, состоящая из горячей асфальтовой смеси или герметизирующего покрытия, поскольку переработанная поверхность недостаточно устойчива к истиранию в результате движения транспорта и проникновению влаги.

Список литературы

1. Обзор методов переработки и рекультивации для восстановления асфальтового покрытия , Ассоциация переработки и восстановления асфальта, Аннаполис, Мэриленд, 1992.
2. L.E. Вуд, Т.Д.Уайт и Т.Б. Нельсон. Текущая практика холодной переработки асфальта на месте , В отчете об исследованиях в области транспорта 1178, TRB, Национальный исследовательский совет, Вашингтон, округ Колумбия.
3. Руководство по холодной переработке на месте , Ассоциация переработки и регенерации асфальта, Аннаполис, Мэриленд, 1992.
4. П.С. Кандал. Технология холодной переработки асфальта в Пенсильвании , AAPT Proceedings, Vol. 53, Ассоциация технологов по укладке асфальта, Миннеаполис, Миннесота, 1984.
5. J.A. Эппс. Холодный вторичный битумный бетон с использованием битумных материалов , В синтезе NCHRP дорожной практики 160, TRB, Национальный исследовательский совет, Вашингтон, округ Колумбия, 1990.

Что следует использовать для вашего проекта: горячую или холодную переработку на месте?

Существует множество форм рециркуляции дорожного покрытия, которые использовались для восстановления и обслуживания дорожных покрытий в Соединенных Штатах с 1930-х годов. Постоянно уделяя особое внимание экономии денег, наряду с растущим акцентом на «зеленые методы», подрядчики все чаще используют эти устойчивые процессы.

Как горячая переработка на месте (HIR), так и холодная переработка на месте (CIR) устраняют затраты на транспортировку, переработку и складирование переработанного асфальтового покрытия (RAP), устраняя необходимость в создании дорогостоящей горячей асфальтовой смеси (HMA). По оценкам исследований, эти поезда для вторичной переработки повторно используют до 85 процентов существующего покрытия, что позволяет экономить деньги и чистые материалы. Но какой метод утилизации на месте лучше всего подходит для какого проекта?

HIR — это метод восстановления дорожных покрытий на месте.Этот процесс используется для исправления поверхностных повреждений, таких как растрескивание, расслоение, низкие значения трения и деформации, связанные с процессом износа, такие как гофры и толчки. HIR не может использоваться для исправления структурных повреждений и может использоваться только для устранения повреждений максимум до 2 дюймов. глубокий.

CIR также считается приложением на месте для проезжей части средней и малой мощности, которые не имеют серьезных структурных проблем, таких как глубокие трещины, плохой дренаж, перекачка и насыщенные материалы земляного полотна, но его можно использовать для устранения повреждений 2 -в.до 6 дюймов в существующее покрытие. Этот метод рекомендуется для проезжей части, которые вместо этого страдают от оползания, выветривания, кровотечения, волнистости, толкания, проскальзывания, колейности, растрескивания и неглубоких выбоин. Использование этого процесса устраняет поврежденные слои, в результате чего получается слой без трещин, который обеспечивает новую основу для нового покрытия HMA или поверхностного слоя.

Heat it Up

HIR используется для исправления поверхностных дефектов на поверхности дорожного покрытия HMA. Это неправильная обработка дорожного покрытия, имеющего фундаментный слой или разрушение земляного полотна.Прежде чем рассматривать HIR, толщина существующего слоя должна быть не менее 3 дюймов. и не должны содержать прослойки геотекстиля в пределах глубины рециклинга. Наличие обработок поверхности, прорезиненных герметиков для трещин, полос термопластической краски и специальных смесей может создавать проблемы и не является идеальным вариантом для HIR.

Процесс HIR смягчает существующую структуру дорожного покрытия HMA с помощью тепла, удаляет / измельчает материал поверхности, смешивает материал с мягким асфальтом или вторсырьями вместе с дополнительным заполнителем, а затем размещает и уплотняет новую поверхность переработанного асфальта прямо на проезжей части.HIR можно разделить на три категории:

1. Повторная переработка поверхности

Вторичная переработка поверхности или скарификация нагревателем во время HIR начинается с нагрева верхнего слоя существующего покрытия. Это делается с помощью лучистых или инфракрасных обогревателей непрямого действия. Множественные нагревательные элементы расположены близко друг к другу, что увеличивает проникновение тепла в дорожное покрытие.

Когда температура материала составляет от 230 ° F до 300 ° F, размягченный материал затем скарифицируется и добавляется рециркулирующий агент (при необходимости).В это время для уплотнения следует ввести пневматический каток, находящийся в поломке, а затем статический стальной вибрационный каток на стальных колесах или двухбарабанный валок. Однако статическая прокатка предпочтительнее при уплотнении этих тонких слоев, чтобы избежать повреждения мата.

Этот уплотненный слой может быть оставлен в качестве слоя износа на проезжей части с небольшим объемом, или он может использоваться в качестве предварительной обработки для покрытия HMA или обработки поверхности.

2. Повторная укладка

Подобно процессу рециркуляции, процесс повторной укладки состоит из нагревания, измельчения размягченного покрытия, нанесения рециркулирующего агента и распределения материала для образования выравнивающего слоя.Однако в это время подъемник нового HMA помещается непосредственно на переработанный материал перед уплотнением.

3. Ремиксирование

Ремиксирование заключается в нагревании проезжей части на глубину 1-1 / 2 дюйма. до 2-дюйм. затем рыхление и сбор размягченного материала в валок. Затем материал смешивается с первичными заполнителями, рециркуляционным агентом или новым HMA, если требуется, в мельнице. Затем материал снова помещается в новый слой HMA. Этот метод используется, когда процедура ремонта недостаточна для внесения необходимых исправлений в существующую проезжую часть.Он в основном используется для изменения градации щебня, улучшения сопротивления скольжению и корректировки смеси для улучшения сопротивления колейности.

Повторное смешивание также может быть выполнено в многоступенчатом процессе, который состоит из одного или нескольких подогревателей, двух нагревательно-измельчающих агрегатов, миксера-гусеницы и стандартного асфальтоукладчика и оборудования для уплотнения. Многоступенчатая технологическая линия по переработке может обрабатывать дорожное покрытие толщиной 1 дюйм. до 1-1 / 2 дюйма на первом проходе, в то время как второй агрегат следует за ним, собирая измельченный материал с первого агрегата.

Cool Things Down

Если тротуар нуждается в более глубоком ремонте и наложении покрытия, обратитесь в CIR. CIR начинается с фрезерования от 2 до 6 дюймов существующего покрытия, которое затем обрабатывается, смешивается с рециркулирующим агентом (эмульгированным или вспененным), а затем восстанавливается и уплотняется. Движение по этой поверхности нельзя допускать в течение нескольких часов, и в качестве последнего штриха потребуется верхнее покрытие.

Чтобы CIR был эффективным в обеспечении долговечной конструкции дорожного покрытия, необходимо обработать как можно большую часть существующего слоя HMA.Институт асфальта предлагает обработать не менее 70 процентов существующей толщины дорожного покрытия и что не менее 1 дюйма. до 2-дюйм. тротуара оставаться на месте, чтобы выдержать вес поезда по переработке.

Используемые процессы для CIR включают одно-, двух- или многоэлементную линию рециркуляции.

1. Единичная линия:

Единичная линия состоит из фрезерного станка, который выполняет фрезерование, калибровку RAP и смешивание на режущей головке.Эти моноблочные агрегаты не просеивают и не измельчают RAP, что может затруднить контроль размера частиц. Следовательно, моноблочный поезд не следует использовать для дорожных покрытий с сильным растрескиванием аллигатора, потому что очень трудно контролировать максимальный размер частиц.

Камера измельчения действует как устройство для снятия скальпирования, а распылительная штанга или пенные форсунки расположены в камере резки для добавления асфальтовой эмульсии или вспененного асфальта, которые поступают либо из внутреннего резервуара, либо из автоцистерны, толкаемой или тянущейся машиной.Агрегатные или сухие добавки могут быть добавлены в фрезу для дорожного покрытия. Обработанный РАП помещается в валок и подбирается устройством для захвата валка или сразу же помещается в асфальтоукладчик для укладки.

2. Двухсекционные поезда:

Двухсекционные поезда состоят из фрезерного станка и асфальтоукладчика. Мельница представляет собой асфальтоукладчик с холодным смешиванием с внутренней толкательной мельницей, которая используется для смешивания помола, эмульсии и любых добавок. Этот метод также не контролирует размер частиц, и RAP подается непосредственно в дробилку, которая контролирует количество асфальтовой эмульсии и воды, добавляемых к RAP.Преимущество двухэтапного поезда — простота эксплуатации и высокая производительность.

3. Многокомпонентные поезда:

Многокомпонентные поезда состоят из фрезерного станка, переносной сортировочно-дробильной установки и переносного миксера-мельницы. Мельница контролирует глубину дорожного покрытия, и РАП подбирается и откладывается в сортировочно-дробильную установку. RAP здесь может иметь одинаковый размер, обеспечивая лучший контроль градации и смешивания, чем процесс с одним и двумя блоками, и это приводит к более однородной основе, обработанной асфальтом.

Смесь CIR может укладываться в валок или прямо в асфальтоукладчик. Однако, в отличие от мощения HMA, стяжку необходимо эксплуатировать в холодном состоянии, поскольку стяжка с подогревом приводит к разрушению эмульсии и прилипанию смеси.

Согласно данным Департамента транспорта штата Висконсин (WisDOT), проекты CIR в 2016 году показали среднюю экономию затрат 17 процентов на милю по сравнению с фрезерными и накладными работами. Общая экономия, полученная агентством, составила 1,47 миллиона долларов.

Агентство заявляет, что им удалось повторно использовать приблизительно 93 450 тонн материала при восстановлении 28 покрытия.47 центральных миль. Этого материала хватило бы для заправки более чем 4600 четырехосных самосвалов, сообщает WisDOT.

Независимо от того, какой метод рециркуляции на месте вы выберете, предпринятые усилия окажут существенное влияние на окружающую среду, сэкономив ценные первичные материалы при одновременном снижении транспортных расходов и сохранении проезжей части с меньшими затратами, чем при использовании новой конструкции HMA.

Холодная переработанная асфальтовая смесь с использованием 100% RAP с эмульгированным агентом для вторичной переработки асфальта в качестве основы нового покрытия

Процесс восстановления асфальтовых покрытий с использованием техники фрезерования и заполнения может вызвать ряд экологических проблем из-за утилизации измельченного асфальтобетонная смесь или разведка природных ресурсов.Альтернативой смягчению этих воздействий является повторное использование этого измельченного материала, известного как восстановленное асфальтовое покрытие (RAP), при строительстве новых слоев дорожного покрытия. В рамках нескольких доступных методов повторного использования РАП холодный ресайклинг с использованием эмульгированного агента для рециклинга асфальта показал большой потенциал. Целью данного исследования является оценка применения асфальтовой смеси холодного ресайклинга с использованием 100% RAP с эмульгированным реагентом для рециклинга асфальта в качестве нового слоя основания дорожного покрытия. Был построен пробный участок с использованием этого материала в качестве основы дорожного покрытия на шоссе с интенсивным движением в Бразилии, и его структурное поведение контролировалось в течение 12 месяцев с использованием дефлектометра падающего груза (FWD) для оценки его характеристик с течением времени.Кроме того, была проведена программа лабораторных испытаний для оценки жесткости и прочности повторно используемой смеси посредством испытаний модуля упругости и непрямого сопротивления растяжению. Эти испытания были использованы для изучения влияния интервала хранения (7, 14 и 28 дней) с учетом времени между смешиванием и уплотнением смеси. Также оценивалось влияние времени отверждения после уплотнения (1, 3, 7, 26 и 56 дней). В лаборатории и на испытаниях было подтверждено, что жесткость увеличивается со временем отверждения.Кроме того, рассчитанные назад модули упругости показали значения того же порядка, что и значения, полученные в лабораторных испытаниях. В дополнение к результатам лабораторных испытаний было также замечено, что чем дольше период хранения, тем выше значения жесткости и прочности на разрыв для коротких периодов отверждения. Это поведение не было проверено при использовании более длительных периодов отверждения. В целом, использование асфальтобетонных смесей холодного ресайклинга в качестве основы для новых дорожных покрытий оказалось многообещающей альтернативой повторному использованию RAP.

1. Введение

Восстановленное асфальтовое покрытие (РАП) производится из измельченного изношенного асфальта и используется в новых горячих или холодных асфальтовых смесях. Преимущества использования RAP включают сокращение разведки первичного материала, экономию затрат и сокращение использования природных ресурсов, а также уменьшение ущерба окружающей среде [1].

В 1990-е годы технология рециркуляции основания дорожного покрытия на месте с использованием RAP стала обычным решением в Бразилии. Тем не менее, скорость вторичного использования бразильских слоев асфальта для нанесения на новые дорожные покрытия все еще невысока, и это может быть объяснено убеждением в том, что обычные горячие асфальтовые смеси обладают лучшими характеристиками, чем повторно используемые.

Методы переработки можно классифицировать по нескольким направлениям. Например, Ассоциация по переработке и регенерации асфальта (ARRA) определяет пять категорий: холодное планирование, горячая переработка, горячая переработка на месте, холодная переработка (на месте или на центральном заводе) и полная глубинная рекультивация. Выбор метода рециркуляции, наиболее подходящего для каждого проекта восстановления, с уравновешиванием преимуществ и недостатков каждого из них, зависит от нескольких факторов, таких как уровень деградации дорожного покрытия и доступность оборудования и материалов.

Холодный ресайклинг должен быть предпочтительным методом рециклинга из-за экономических выгод, которые могут быть достигнуты за счет снижения потребления производственной энергии и природных ресурсов [2]. При выполнении в нужное время, то есть до полного разрушения конструкции дорожного покрытия, затраты на техническое обслуживание могут быть снижены на 30–50% по сравнению с традиционными решениями для измельчения и наполнения [3]. Кроме того, можно повторно использовать весь слой асфальта, сводя к минимуму приобретение первичных материалов, транспортировку, сроки строительства и захоронение.

Целью данного исследования является оценка применения асфальтовой смеси холодного ресайклинга с использованием 100% RAP, произведенного с эмульгированным агентом рециркуляции асфальта, для нового слоя основания дорожного покрытия. Для оценки характеристик смеси в полевых условиях в Сан-Паулу, Бразилия, было построено 2 км новой полосы для тротуара в качестве пробного участка шоссе с интенсивным движением. Поведение конструкции отслеживалось с помощью FWD в полевых условиях в течение 12 месяцев после строительства. Кроме того, образцы смеси холодного вторичного использования были собраны во время строительства испытательной секции и использовались в лабораторной программе для исследования влияния хранения материала и времени отверждения.Под периодом хранения здесь понимается время между смешиванием и уплотнением, а время отверждения — это время, прошедшее после уплотнения до проведения испытаний.

2. Смеси холодного вторичного асфальта с эмульгированными агентами для вторичной переработки асфальта

Холодная вторичная переработка асфальта может производиться с использованием различных добавок и материалов, смешанных на месте или на определенных заводах по вторичной переработке. Таким образом, методика рециркуляции обычно подразделяется на гранулометрическую стабилизацию, химическую стабилизацию (известью, портландцементом или летучей золой) и асфальтовую стабилизацию (эмульгированная или вспененная).

Эмульгированный асфальт (или асфальтовая эмульсия) представляет собой суспензию мелких капель битумного вяжущего в воде с помощью эмульгатора путем механического воздействия [4]. Эмульгированные агенты для переработки асфальта, обозначенные ARRA [5] и FHWA [3], представляют собой продукты, специально разработанные для холодной переработки асфальта и могут содержать минеральные или растительные добавки для частичного восстановления остаточного асфальта из RAP. Эмульгированный агент для рециркуляции асфальта разработан для улучшения некоторых характеристик конечной переработанной асфальтовой смеси как с точки зрения механических свойств, так и с точки зрения обрабатываемости.

Смеси, перерабатываемые холодным способом, обычно классифицируются как стабилизированные или асфальтовые, в зависимости от их механических свойств. Например, стабилизированная смесь имеет низкие количества неактивного остатка асфальтового связующего в РАП, который может иметь небольшое влияние на механическое поведение смеси. В этом случае стабилизированные смеси демонстрируют гибридное поведение между зернистым материалом и цементированным материалом или горячей асфальтовой смесью [6].

С другой стороны, когда остаток асфальтового вяжущего в RAP активен, он рассматривается как повторно используемая смесь асфальта, поэтому для расчета смеси можно использовать традиционные методики.В этом случае эмульгированный агент для рециркуляции асфальта специально выбран для RAP с активным остаточным битумным вяжущим [5].

Еще один аспект, который следует признать, — это способ, которым повторно используемые материалы покрывают RAP. Например, вспененный асфальт распределяется небольшими пятнами асфальтового вяжущего на поверхности RAP после взрыва пузырьков асфальта. Эта процедура создает множество точек сцепления, создавая смесь с поведением гранулированного материала и асфальтовой смеси.Тем не менее, в случае эмульгированного агента рециркуляции асфальта, после разрыва эмульсии пятна асфальтового вяжущего стекают на поверхность RAP. Таким образом, поверхность из РАП покрывается тонкой и сплошной асфальтовой пленкой, такой как асфальтобетонная смесь. Однако сцепление слабее, чем в последнем из-за толщины асфальтовой пленки [6].

Важно учитывать, что холодные асфальтовые смеси, переработанные или нет, со временем теряют влагу, что обычно считается периодом отверждения.В этот период холодные асфальтовые смеси имеют тенденцию повышать механическое сопротивление в отношении прочности на разрыв и жесткости. Кроме того, в этот период развивается взаимодействие между рециклирующим агентом и остаточным состаренным асфальтом RAP [5], по крайней мере, с его самым внешним слоем. Этот механизм можно объяснить обменом молекулярной массы между молекулами ароматических соединений и остаточным битумным вяжущим [7].

В исследованиях изучалось влияние различных рециркулирующих агентов, их содержимого, метода уплотнения и энергии, коррекции гранулометрии и периода отверждения [8, 9], например, проведенных Андраде [10].Однако систематически сроки хранения не изучались. Влияние периода хранения на механическое поведение конечной переработанной асфальтовой смеси очень важно для логистики, когда заводы по переработке асфальта находятся далеко от строительной площадки. Для общего обзора механические свойства битумных смесей холодного ресайклинга, полученные в результате различных исследований, суммированы в таблице 1. Следует отметить, что время отверждения, температура отверждения и уплотнение не соответствуют стандартизированному протоколу; таким образом, дальнейший сравнительный анализ затруднен.Использование цемента в асфальтобетонных смесях холодного рециклинга позволяет улучшить прочность за счет деэмульгирования эмульгированного асфальта и образования гидратов цемента [12].

Авторы Прочность на непрямое растяжение (ITS) (1) Модуль упругости (1) Период отверждения Порт Срок хранения Цементное пространство 9010 ? Наблюдения Дэвид [8] — 3000–3500 МПа 24 ч при 60 ° C Не указано Маршалл Да Модуль упругости при ITS конфигурация Silva [9] 0.35 МПа 1000 МПа до 1200 МПа 7 и 28 дней Не указано Модифицированный Проктор Да Модуль упругости при трехосной конфигурации, почти не зависит от ограничивающего напряжения Андраде [10] — От 1000 МПа до 1200 МПа 28 дней при 60 ° C + Не указано Модифицированный Проктор Да Модуль упругости при трехосной конфигурации, почти не зависит от ограничивающего напряжения Mollenhauer et al.[11] 0,4 МПа (7 дней) 0,6 МПа (14 дней) — 7 и 14 дней Не указано Маршалловый и гираторный уплотнитель Да Модуль упругости в конфигурации ITS Ma et al. [12] 0,1 МПа (2 дня) — 2, 3, 4 и 7 дней при комнатной температуре и 48 часов при 60 ° C Не указано Marshall Да Среднее значение ITS от 3 различных рециклинга 0.2 МПа (3 дня) 0,3 МПа (4 дня) 0,4 МПа (7 дней) Meocci et al. [2] 0,4 МПа (3 дня) 4000 МПа 72 часа при 40 ° C и дополнительно 10 дней при 20 ° C, соответственно. Немедленно Гираторный уплотнитель Да Использование цемента увеличило значения ITS и RM 0,7 МПа (13 дней) 5000 МПа Raschia et al.[13] 0,4 МПа (28 дней) (2) 3000 МПа (3) 14 дней при комнатной температуре и 14 дней при 40 ° C Не указано Гираторный уплотнитель Нет Значения для образцов, смешанных и уплотненных при 25 ° C (2) мягкий асфальт 0,6 МПа (28 дней) (3) (3) Жесткий асфальт Raschia et al. . [13] от 0,4 до 0,5 МПа (28 дней) (3) 2000 МПа (3) 14 дней при комнатной температуре и 14 дней при 40 ° C Не указано Гираторный уплотнитель № Значения для образцов, смешанных и уплотненных при 5 ° C (3) твердый асфальт

(1) Модуль упругости и непрямая прочность на разрыв были измерены после отверждения. время. (2) мягкий асфальт. (3) твердый асфальт.

Кроме того, Meocci et al. [2] отметили, что обычно используемый процесс ускоренного отверждения (72 часа при 40 ° C) не позволяет достичь окончательной прочности и жесткости смеси, получая более высокие значения через 10 дней, поведение, которое также следует оценивать в этом исследовании с помощью изменение времени отверждения. Те же авторы также наблюдали эволюцию жесткости при измерениях прогиба за 29 и 90 дней в полевых условиях.

Наконец, еще одной характеристикой, которая влияет на отверждение рециклированных смесей, является влияние температуры. Во время отверждения более высокие температуры привели к более высокому увеличению модуля и максимальным значениям, в то время как при низких температурах процесс отверждения идет медленнее, что не ухудшает потенциальные характеристики смеси [14].

3. Материалы

3.1. Характеристика RAP и эмульгированного асфальтобетона

Для текущего исследования было доступно десять тысяч тонн RAP, полученного в результате ремонтных работ на шоссе.Три образца были собраны в разных точках штабеля, а затем были соблюдены правила RILEM ( Réunion Internationale des Laboratoires d’Essais et de Recherches sur les Matériaux et les Constructions) для анализа градации, содержания связующего и консистенции связующего [15 ] в лаборатории. Как показано на рисунке 1, три образца RAP соответствовали средней градации, предложенной ARRA [16]. Также показана средняя кривая сортировки после извлечения битумного вяжущего (белая кривая).

Метод экстракции Сокслета был использован для определения содержания асфальтового связующего в образцах RAP. Результаты показали небольшую изменчивость их содержания (5,3%, 4,7% и 4,9% остаточного асфальтового вяжущего). Кроме того, метод Abson [17] был использован для получения остаточного битумного вяжущего, его проникновения и точек размягчения. Результаты показали пенетрацию между 10 и 11 (× 10 ^-1 мм) и температуру размягчения между 92 ° C и 95 ° C, показывая более низкую пенетрацию и более высокую температуру размягчения, чем значения вяжущего из первичного асфальта, даже после прокатки тонкой пленки. Испытание в духовке [18].Асфальтовое вяжущее, смоделированное тестом RTFOT после горячего перемешивания, должно было иметь максимальную температуру размягчения 60 ° C и пенетрацию от 15 до 22 (× 10 ^-1 мм). Таким образом, полученные значения демонстрируют старение остаточного битумного вяжущего.

Эмульгированный агент для рециклинга асфальта, использованный в этом исследовании, содержал SBS (стирол-бутадиен-стирол), катионную медленно схватывающуюся эмульсию с минеральным омолаживающим агентом, разработанную специально для исследуемого RAP. При этом учитывалась степень окисления остаточного связующего RAP, поверхностная энергия и характеристики удельной поверхности (SSA) RAP [19].

3.2. Конструкция смеси холодного рециклированного асфальта

Маршалловое уплотнение использовалось для приготовления образцов, содержащих 2,0%, 2,5% и 3,0% эмульгированного агента рециркуляции асфальта. После уплотнения с 75 ударами на поверхность образцы отверждали в течение 72 часов при 60 ° C, а затем выдерживали при комнатной температуре в течение 24 часов. Результаты испытания на стабильность по Маршаллу показали, что образцы с 2,5% эмульгированного агента рециркуляции асфальта имели более высокие значения. Это количество было затем определено как содержание дизайна, которое будет использоваться в проекте по переработке, в соответствии с дизайном смеси ARRA [5].

Известно, что добавление вяжущих материалов, таких как известь или портландцемент, может увеличить прочность на разрыв и жесткость. Однако в этом исследовании был добавлен только эмульгированный агент для переработки асфальта.

3.3. Производство холодного рециклированного асфальта

Производство холодного рециклированного асфальта производилось на стационарной установке для рециклинга RT-500, показанной на Рисунке 2. Эта установка имеет специальные детали для дробления и просеивания RAP, а также сито 31 мм. используется для ограничения частиц RAP до этого максимального размера.

Во время производства смеси холодного вторичного асфальта было собрано 500 кг этого материала для определения характеристик в лабораторной программе. Этот материал хранился в лаборатории при комнатной температуре до тех пор, пока не были проведены соответствующие тесты. Важно отметить, что те же материалы, которые использовались в установке холодного ресайклинга в этом проекте, были предоставлены для лабораторных испытаний.

Поскольку содержание влаги RAP было установлено на уровне 2,5%, а добавленная эмульсия включала 1.0% воды, конечная влажность рециркулируемой смеси составляла около 3,5%. Чтобы предотвратить изменение влажности из-за дождя или испарения, переработанная смесь оставалась покрытой в поле пластиком, в то время как в лаборатории материал оставался храниться в закрытой пластиковой бочке.

4. Лабораторное исследование

4.1. Влияние метода и энергии уплотнения

Первая часть этого исследования была направлена ​​на определение того, какой метод и энергия уплотнения будут использоваться в лабораторной программе.Чтобы оценить, как каждый метод уплотнения повлияет на насыпную плотность уплотненной смеси и, следовательно, на воздушные пустоты, были проанализированы три метода и шесть значений энергии: (i) модифицированный Проктор (MPT), (ii) Маршалл с 50 и 75 ударами (M50 и M75) с каждой стороны и (iii) вращательный уплотнитель с 50, 75 и 100 вращениями (G50, G75 и G100). Для каждого условия были отформованы три образца. Средние результаты показаны на Рисунке 3.

Как видно на Рисунке 4, действительно, образцы, отформованные с использованием модифицированного теста Проктора, показали самую низкую объемную плотность и, следовательно, самое высокое содержание воздушных пустот, в то время как образцы, уплотненные с использованием вращательного компактора. представили более высокую насыпную плотность и более низкие воздушные пустоты.Эта разница в видимой массе в зависимости от типа уплотнения и приложенной энергии представляет собой разумное объяснение различных результатов, полученных в этой статье, по сравнению с другими исследованиями, как показано выше.

Хотя образцы, уплотненные в спиральном компакторе, имеют более высокие значения косвенной прочности и модуля упругости, в Бразилии такое уплотнение вряд ли будет достижимо в полевых условиях из-за доступного оборудования для уплотнения. Для этого полевого исследования впервые был использован тандемный каток для уплотнения смеси холодного вторичного использования.Ролик с 9 колесами весом примерно 25,5 т прокатился 16 раз, а затем снова был использован тандемный ролик для чистовой обработки. Также было протестировано использование ролика для овечьей лапки; однако из-за неравномерности слоя без усиления уплотнения было решено использовать только тандемные и покрышечные катки. Независимо от количества валков, не удалось достичь более высокой плотности уплотнения, чем полученная методом Маршалла с 75 ударами на каждую сторону.

4.2. Влияние времени хранения и отверждения

Влияние продолжительности хранения и времени отверждения на ИТС и модуль упругости оценивали в лаборатории.В данном исследовании были выбраны три периода хранения: 7, 14 и 28 дней, чтобы оценить влияние времени между смешиванием и уплотнением битумной смеси холодного рециклинга с битумоэмульгированным агентом рециркуляции асфальта.

После уплотнения цилиндрические образцы отверждались в течение 1, 3, 7, 14 и 28 дней до ITS [20]; и модуль упругости [21]. Три образца были уплотнены при каждом условии хранения и времени отверждения с использованием компактора Маршалла с 75 ударами на поверхность, как рекомендовано ARRA [5].

После уплотнения каждый образец отверждали в течение 72 часов при 60 ° C в сушильном шкафу с принудительной подачей воздуха, чтобы ускорить начальный период отверждения. Только однодневные экземпляры содержались в таком состоянии в течение 24 часов. После этого образцы были отверждены при комнатной температуре при 25 ° C. Испытания ITS и модуля упругости проводились при 25 ° C. На рисунках 3 и 5 показаны результаты обоих испытаний, соответственно, непрямого растяжения и модуля упругости.

Результаты показывают, что три дня отверждения значительно повысили жесткость и прочность смесей холодного ресайклинга.Замечено, что хранение сыпучих смесей в течение 28 дней не ухудшило их механических свойств; Напротив, модуль упругости и предел прочности на разрыв были увеличены, что доказывает, что эти типы смесей могут храниться. После однодневного отверждения образцы, которые были уплотнены после периодов хранения 7 и 14 дней, не имели достаточной когезии для испытания на прочность на разрыв. Такое поведение может означать, что уменьшение влажности является не единственной причиной увеличения жесткости и прочности, но также время взаимодействия между состаренным асфальтом и эмульгированным агентом рециркуляции асфальта влияет на механическое поведение этих рециркулируемых смесей.

Смеси, хранившиеся в течение 7 дней, дали образцы, которые после 7 дней отверждения имели средний предел прочности на разрыв ниже 0,3 МПа, то есть минимальное значение, рекомендованное ARRA [16]. Однако, когда одни и те же смеси хранились в течение 14 и 28 дней, значения соответствовали этой рекомендации, снова показывая, что существует взаимодействие между состаренным асфальтом и эмульгированным агентом рециркуляции асфальта в течение периода хранения.

Результаты ITS, полученные в этом исследовании, были схожи с некоторыми ранее представленными исследованиями, за исключением смеси, оцененной в исследовании Raschia et al.[12]; другие имели некоторое содержание портландцемента, что может объяснить аналогичные значения прочности на разрыв даже для образцов, уплотненных при меньших энергиях, таких как модифицированный Проктор [9].

По сравнению с результатами, полученными Mollenhauer et al. [11] и Raschia et al. [12], значения ITS в текущем исследовании были ниже. В этом случае, помимо содержания портландцемента в исследовании Mollenhauer et al. [11], они использовали метод уплотнения по спирали, который, возможно, обеспечил лучшее уплотнение и, как следствие, меньшее количество воздушных пустот.Однако по сравнению с исследованиями Ma et al. [10], в котором использовался уплотнитель Маршалла, значения ITS в текущем исследовании были аналогичными, хотя время отверждения было короче. Важно отметить, что Ma et al. [10] использовали в смеси цемент Portland, который не только увеличивает прочность, но и ускоряет процесс отверждения, поскольку цемент потребляет воду из смеси из-за ее гидратации. Что касается модуля упругости, результаты, полученные в этом исследовании, очень похожи на результаты других исследований, ранее представленных в таблице 1, в диапазоне от 1500 до 2000 МПа.

По сравнению, например, со значениями, полученными Сильвой [9] и Андраде [13], полученные результаты модуля упругости были выше. Однако конфигурация теста и методы уплотнения были другими. Эти авторы формовали образцы с помощью модифицированного Проктора (что привело к более низкому уплотнению образца) и тестировали их, используя трехосную конфигурацию. По сравнению с исследованиями Raschia et al. [12], при анализе смешивания и уплотнения при 25 ° C были обнаружены более низкие значения жесткости.Эта разница может быть связана с уплотнением, но в этом случае гираторный уплотнитель привел к лучшему уплотнению, давая более высокие значения жесткости.

5. Строительство и мониторинг испытательной секции

Конструкция дорожного покрытия для пробного участка была построена на шоссе с интенсивным движением в Бразилии, и она представлена ​​на Рисунке 6. Как видно, 150 мм смеси холодного рециклинга были спроектированы как базовый курс. Кроме того, с учетом экологической точки зрения данного исследования, усиление земляного полотна было спроектировано с использованием переработанных заполнителей из строительных отходов и отходов сноса.

Среднесуточное количество коммерческих автомобилей в год составляет около 9000. Подобно пробному участку в быстрой полосе (крайняя левая полоса), тяжелые транспортные средства в проектной полосе соответствуют 3% от общей (270 тяжелых транспортных средств), а эквивалентная нагрузка на одну ось (ESAL) на этой полосе составляет 1,7. E + 06 для 10-летнего проекта, что составляет 3% от общего количества на взлетно-посадочной полосе из 5,7 E + 07 ESAL. Поскольку на испытательном участке движение меньше, чем на других полосах движения, ожидается, что в долгосрочной перспективе он будет работать лучше с точки зрения остаточной деформации и усталостной долговечности.

В процессе строительства смесь холодного рециклинга производилась на стационарном заводе по переработке и хранилась в течение 30 дней. Создание слоя смеси холодного вторичного использования было выполнено в два слоя с целью получения толщины 150 мм после уплотнения. Выполнение второго слоя началось только тогда, когда нижний слой достиг влажности менее 3%. Липкое покрытие между обоими слоями смеси холодного рециклинга было нанесено с использованием эмульсии Rapid Set Emulsion из расчета 0,4 л / м ² . На рис. 7 показана смесь холодного рециклинга после первого использования стального колесного катка.

Контроль уплотнения показал не менее 21,03 кН / м ³ с целью достижения степени уплотнения 95% или выше. После обработки повторно используемых слоев в качестве слоя износа было использовано 50 мм горячей асфальтовой смеси. Время между нанесением второго слоя смеси холодного рециклированного асфальта и асфальтобетонной смеси горячего асфальта составляло от 5 до 15 дней, в зависимости от хода строительства и содержания влаги в смеси холодного рециклированного асфальта (3%).

Впоследствии, чтобы исправить горизонтальную разметку дороги, был уложен слой микропокрытия толщиной 12 мм.Завершенная дополнительная полоса представлена ​​на Рисунке 8.

Строительные работы на пробном участке доказали, что смеси холодного рециркуляции имеют хорошую обрабатываемость, а необходимое оборудование — то же, что регулярно используется при строительстве новых асфальтовых покрытий.

После строительства пробного участка начались работы по структурному мониторингу. В результате прогиб бассейнов был измерен с помощью FWD со стандартной нагрузкой 20,1 кН. Анализ состояния прогиба направлен на оценку увеличения жесткости повторно используемой смеси при регулярном движении в процессе отверждения в поле с течением времени.Как показали лабораторные исследования, жесткость переработанной смеси должна увеличиваться после процесса отверждения.

Измерения прогиба FWD проводились через 7, 90, 180 и 360 дней строительства пробного участка. « D _x » соответствует значению прогиба, измеренному в «x» мм точки приложения нагрузки. Таким образом, полученные значения D ₀ (вертикальное смещение под точкой нагрузки) были скорректированы до эталонной температуры 25 ° C, и их можно увидеть на Рисунке 9.

Было отмечено, что значения прогиба снизились в течение периода отверждения конструкции дорожного покрытия. Кроме того, полевые результаты показывают улучшение поведения конструкции с точки зрения жесткости дорожного покрытия, вероятно, из-за процесса отверждения. Поскольку другие слои дорожного покрытия не обладают характеристиками, которые могли бы оправдать такое уменьшение прогиба, отверждение переработанной смеси может обеспечить значительное увеличение жесткости с течением времени. Тем не менее, важно отметить, что первое измерение FWD было проведено сразу после строительства в марте, то есть в конце сезона дождей в штате Сан-Паулу.Напротив, другие измерения проводились в августе, октябре и снова в марте, 360 дней спустя. Климатические условия города вблизи зоны пробного участка представлены на рисунке 10.

Чтобы уменьшить это сомнение, D ₁₂₀₀ (вертикальное смещение измерено на расстоянии 1200 мм от нагрузки) указывает от Были также проанализированы бассейны отклонения с целью определить, могло ли влажность земляного полотна повлиять на значения D ₀ .Результаты показали, что значения D ₁₂₀₀ остались на том же базовом уровне, что и на Рисунке 11. Этот анализ подтвердил, что влажность земляного полотна могла не повлиять на результаты D ₀ с первого по более поздние полевые исследования.

Еще одним параметром, который можно использовать для оценки жесткости основания, является индекс базового повреждения (BDI). BDI — это разница между смещениями, измеренными на 300 мм ( D ₃₀₀ ) и 600 мм ( D ₆₀₀ ) в загрузочной плите FWD.Он считается лучшим индикатором состояния основного слоя дорожной одежды, обратно пропорционален его жесткости [22]. Значения BDI более 400 µ м приводят к дефектному покрытию [23]. Результаты, полученные в этом анализе, представлены на рисунке 12. Для анализа пробного сечения BDI 100 мкм было принято в качестве предела для «отличного базового состояния». Важно подчеркнуть, что, поскольку этот параметр определяется с использованием D ₃₀ и D ₆₀ , любое искажение данных из-за температурной коррекции на D ₀ не повлияет на значение BDI.

Оценка BDI показала заметное увеличение жесткости смеси холодного рецикла в течение времени отверждения. Из рисунка 12 видно, что более высокие значения были примерно 90 мкм м, в то время как нижние значения BDI равны 40 мкм мкм. Такое поведение согласуется с тенденцией, наблюдавшейся ранее в этой статье в отношении результатов лабораторных испытаний.

Помимо жесткости, сопротивление остаточной деформации также измерялось путем измерения колейности.Возможная деформация могла произойти из-за любого из зернистых слоев, из-за деформации горячей асфальтовой смеси или смеси из холодного рецикла, или из-за объединения всех деформаций. Для измерения колейности использовался сканер дорожного покрытия Dynatest, оснащенный двумя высокопроизводительными 3D-лазерами, который способен создавать участки дорожного покрытия с разрешением в один миллиметр. Измерения проводились через полтора года после строительства испытательного участка.

Местное транспортное агентство ( Agência de Transporte do Estado de São Paulo, (ARTESP)) требует максимальной средней колеи 7 мм на километр.Колейность рассчитывалась каждые 40 м, и было получено среднее значение между левой и правой колеями. На рисунке 13 показаны средние значения колейности через каждые 40 м, а также средний километр.

Хотя было невозможно измерить развитие колейности от строительства к текущему измерению (545 дней), можно проверить, что через год и шесть месяцев после строительства средняя колейность низкая, около 4 мм в диаметре. наиболее критический сегмент с изолированными точками размером не более 6 мм.Кроме того, как упоминалось ранее, 4 мм соответствуют сумме остаточных деформаций в каждом из слоев; то есть деформация повторно используемого холодного слоя асфальта была еще меньше, что указывает на то, что он может иметь хорошее сопротивление остаточной деформации.

Еще одним измеренным параметром была эволюция продольного профиля дороги путем измерения Международного индекса шероховатости (IRI). Измерения проводились лазерным профилометром через 180 и 545 дней после строительства испытательного участка.Для лучшего понимания результатов значения IRI были интегрированы каждые 200 м и показаны на Рисунке 14.

Изменение IRI было незначительным в течение 1 года. Средний IRI в испытательном участке оставался на уровне 2,1 мм / м с небольшими отклонениями в размере. Таким образом, можно утверждать, что продольная неравномерность не развивалась в первый год оценки. Развитие неровностей может свидетельствовать об эволюции дефектов дорожного покрытия, которые не проявлялись в анализируемый период.

5.1. Обратный расчет

Последним анализом эволюции жесткости смесей холодного вторичного использования был обратный расчет в терминах модулей упругости. Использовалось программное обеспечение EVERCALC, в результате чего было выполнено несколько симуляций нескольких линейных упругих слоев. Для каждого бассейна был выполнен обратный расчет индивидуально, и был получен модуль упругости для каждого тестируемого слоя.

Первое измерение, проведенное через 7 дней после завершения строительства, показало, что слой смеси холодного вторичного использования имел средний модуль упругости 358 МПа и коэффициент вариации (CV) 43%.При выполнении второго измерения, несмотря на широкий диапазон значений, средний модуль упругости увеличился до 1725 МПа, а CV составил 37%. При третьем измерении, через 180 дней, модуль упругости остался таким же, как и в предыдущем, при среднем значении 1840 МПа и 36% CV. По последнему измерению, 360 дней спустя, средний модуль упругости составил 1835 МПа с CV 27%.

Значения, полученные в пробной части, были очень похожи на полученные при лабораторных испытаниях (около 1800 МПа).Такое поведение может продемонстрировать, что оценка жесткости в лаборатории может правильно оценить жесткость смеси холодного рециркуляции в полевых условиях.

5.2. Экологические аспекты и затраты

Проведение тестового сегмента обеспечило несколько экологических и финансовых выгод по сравнению с традиционным решением. Традиционное дорожное покрытие было спроектировано из 80 мм горячего асфальта, 150 мм хорошо рассортированного щебня, 400 мм сухого щебня и 400 мм неклассифицированного щебня.В Таблице 2 показаны основные преимущества использования вторичного тротуара для окружающей среды.

Материал Количество RAP 2,800 т Смесь для строительства и сноса зданий 9010 9010 9010 9010 −610 т Щебень −14800 т Выемка и удаление грунта −4000 т Расход топлива на установках горячего асфальта −45 т

Кроме того, можно упомянуть снижение затрат энергии на перемешивание горячей асфальтовой смеси и снижение выбросов дыма от горячей асфальтовой смеси в окружающую среду.

На этом этапе более полный финансовый анализ кажется поспешным, поскольку правильный анализ должен проводиться на протяжении всего жизненного цикла дорожного покрытия. Однако, сравнивая принятую конструкцию с традиционной конструкцией, ранее рассчитанной на тот же 10-летний проектный период, можно было получить снижение затрат на дорожное покрытие примерно на 14% и 8% от общей стоимости строительства.

6. Выводы

Целью данного исследования было оценить применение асфальтовой смеси холодного ресайклинга с использованием 100% РАП, произведенного с эмульгированным агентом рециркуляции асфальта, без цемента, в качестве нового слоя основания дорожного покрытия.(1) Лабораторные анализы сначала оценили влияние периода хранения и времени отверждения смеси, повторно используемой холодным способом. Было замечено, что время хранения улучшало, во-первых, механические свойства смесей, повторно используемых в холодном состоянии, вероятно, из-за взаимодействия между состаренным асфальтом и эмульгированным агентом рециркуляции асфальта в рыхлом состоянии смесей. По прошествии времени отверждения это первоначальное увеличение стало безразличным, и все образцы достигли одинаковых уровней. (2) Требовалось минимальное 7-дневное время отверждения для достижения минимального уровня ITS, рекомендованного ARRA.Окончательное значение MR после 56 дней отверждения составляло от 1500 до 2500 МПа, что согласуется с другими исследованиями и арбитражными значениями для конструкции. (3) Окончательный прогиб и окончательный BDI указали на хорошую структурную способность основания. по жесткости. Во время мониторинга пробной секции, через полтора года, не было никаких признаков повреждения поверхности, а жесткость дорожного покрытия увеличилась в течение времени отверждения, воспроизводя поведение, наблюдаемое в лаборатории.Колейность и IRI оставались в пределах максимальных значений, установленных дорожными властями, без раннего увеличения. (4) Изменение количества осадков и температуры не повлияло на меры отклонения. Значения в противоположных климатических условиях через 180 и 360 дней после строительства были аналогичными. (5) Также важно отметить, что этот метод позволяет повторно использовать 100% RAP, снижая стоимость и воздействие этого материала на окружающую среду. Кроме того, когда RAP не может быть повторно использован на месте в дорожном покрытии, его можно использовать для различных целей.Результаты испытаний показали, что асфальтобетонные смеси холодного ресайклинга с использованием эмульгированного рециклирующего асфальта улучшили механические характеристики, которые можно использовать в качестве альтернативы новым слоям асфальтового покрытия.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы выражают признательность Grupo CCR , CCR Highways Research Center, CCR ViaOeste Highway Concessionary и Политехнической школе Университета Сан-Паулу за их поддержку в этом исследовании.Это исследование, строительство испытательной секции, лабораторная программа и полевой мониторинг финансировались Grupo CCR, а его публикация финансировалась Grupo CCR.

Переработка тротуаров на месте | Журнал по асфальту

Пробелы, преграды и свободный путь вперед

Различные формы рециркуляции дорожного покрытия на месте использовались для восстановления и обслуживания дорожных покрытий в Соединенных Штатах с 1930-х годов. Нефтяное эмбарго 1970-х годов и его экономические последствия стимулировали использование и развитие утилизации на месте.

Новые вяжущие материалы, строительное оборудование, строительные работы, разработка смесей, методы и спецификации контроля / обеспечения качества были быстро разработаны в 1970-х и начале 1980-х годов, что улучшило методы рециркуляции на месте. Кроме того, производители оборудования одновременно улучшили свое оборудование для модернизации и включения новых технологий в процесс.

С 2000-х годов были внесены значительные улучшения в технологию рециркуляции на месте с улучшенными эмульсиями, строительным оборудованием и конструкциями смесей, которые лучше отражают предсказуемость характеристик материала.Однако использование альтернативных методов рециркуляции на месте для восстановления и обслуживания наших автомагистралей и дорожных систем существенно не увеличилось. В некоторых государственных учреждениях использование рециркуляции на месте сократилось.

Методы рециркуляции и регенерации на месте используются в ряде регионов Северной Америки. Региональное использование, по-видимому, связано с физическим местонахождением отрасли, маркетингом и признанием государственных органов. По мере того, как меняются должностные лица государственных органов и отрасль, меняется и общее признание утилизации на месте.

Технологии на месте

Преимущества различных форм вторичной переработки на месте должны основываться на их доказанных экономических, технических и экологических преимуществах в различных климатических регионах Северной Америки. Утилизация на месте должна быть и становится больше инженерной наукой, чем формой строительного искусства.

Вот некоторые из используемых методов:

1. Холодная переработка на месте или Холодная переработка на месте — частичная глубина (CIR) — измельчение на частичную глубину (от 2 до 5 дюймов) слоев асфальтового связующего в дорожном покрытии, добавление рециркулирующего агента, эмульгированного асфальт или вспененный асфальт, смешивание рециркулирующего агента и измельченного / отсортированного материала, укладка и уплотнение.

2. Холодная центральная установка по переработке (CCPR) — где существующие запасы переработанных материалов смешиваются в стационарной установке для вторичной переработки или на центральной заводской дробилке, аналогична CIR. Единственная разница в том, что материалы обрабатываются не в дороге, а на выезде. CCPR и CIR часто объединяют и называют холодным ресайклингом.

3. Рекультивация на полную глубину (FDR) (холодная рециркуляция на месте на полную глубину) — измельчение слоев асфальтового связующего (от 6 до 12 дюймов) дорожного покрытия и части нижележащих материалов, с или без добавление стабилизатора (портландцемент, известь, эмульгированный асфальт, вспененный асфальт), насыпка и уплотнение.

4. Горячая вторичная переработка на месте (HIR) — вторичная переработка поверхности — размягчение асфальтовой поверхности путем нагрева и рыхления (от 1 до 2 дюймов) зубьями или фрезерной головкой. Скарифицированный материал смешивается с омолаживающим агентом (агентом вторичной переработки), помещается в стандартный асфальтоукладчик с горячей смесью и уплотняется.

5. Горячая переработка на месте — повторное смешивание — аналогично переработке поверхности, за исключением того, что скарифицированный / измельченный материал смешивается в толкательной мельнице или смесительном барабане с новым горячим асфальтом (обычно 18-25 процентов) или заполнителем, если необходимо и размещены одним слоем.

6. Горячая переработка на месте — Повторная укладка — аналогична переработке поверхности, однако новая горячая асфальтовая смесь помещается непосредственно поверх переработанного материала с рыхлой поверхностью и одновременно уплотняется в один слой.

Необходимость конференции

В Денвере, штат Колорадо, в 2014 году прошла международная конференция по вторичной переработке отходов в западных штатах. Спонсорами конференции выступили Федеральное управление шоссейных дорог, Ассоциация по переработке и восстановлению асфальта, Национальный центр по сохранению дорожного покрытия, Департамент транспорта Колорадо и Транспортный институт Техаса A&M.

Представители отрасли, связанные с рециркуляцией на месте, спонсировали несколько мероприятий конференции, в том числе поездку на места для ознакомления с процессом горячей рециркуляции на месте, а также с операцией по рециркуляции на центральном заводе.

На этой конференции присутствовали представители государственного и частного секторов, а также академических кругов. В нем приняли участие более 180 участников из 18 стран и четырех зарубежных стран (Канада, Китай, Чехия и Перу).

Первые два дня конференции представили краткое изложение нынешнего «состояния практики» утилизации на месте.Копии 37 презентаций и видео конференции доступны на веб-сайте Национального центра по сохранению тротуаров pavementpreservation.org.

Основываясь на этом фундаменте и коллективных знаниях участников, значительная часть третьего дня конференции 2014 года была посвящена семинару для выявления пробелов в знаниях и препятствий, связанных с использованием рециркуляции дорожного покрытия на месте. Целью семинара было разработать направление, которое приведет к более широкому принятию и использованию этих методов восстановления / обслуживания дорожного покрытия.

Обеспечение форума

Основная цель заключалась в том, чтобы предоставить форум для государственных органов (федеральных, государственных, местных органов власти), промышленности (производителей оборудования, производителей материалов, подрядчиков), инженерных консультантов и академических / исследовательских организаций для обсуждения вторичной переработки на месте и оценки текущих текущее состояние и выявление пробелов в знаниях или препятствий для использования для каждой формы внутренней рециркуляции.

Был представлен и обсужден полный жизненный цикл разработки проекта утилизации на месте.Темы были посвящены выбору проекта, анализу стоимости жизненного цикла (LCCA), оценке жизненного цикла (LCA), проектированию конструкций, спецификациям, проектированию смеси, долгосрочным характеристикам, степени существующего использования и опыту строительства. В конце конференции были проведены семинары, посвященные конкретным методам, для активного сбора мнений участников о пробелах, препятствиях, исследованиях и других потребностях в будущем. Семинар был направлен на создание целенаправленного плана будущих усилий по совершенствованию и стандартизации реализации и качества рециркуляции на месте с учетом широкой точки зрения участников конференции.

Извлеченные уроки

Представители штата завершили конференцию, рассказав о своих извлеченных уроках, своих потребностях и своих идеях по дальнейшему развитию операций по переработке отходов в своих штатах.

Темы включали: выбор проекта и выбор альтернатив реабилитации, спецификации, состав смеси, коэффициенты структурного проектирования, включая исходные данные для механистического эмпирического проектирования, информацию о производительности, затраты жизненного цикла, обучение / семинары / семинары и оценка жизненного цикла.Необходимость в последовательной подробной информации о плане строительства с указанием местоположения проекта, подлежащего переработке, также была важным моментом для будущего успеха. Было решено, что критическое количество проектов необходимо в каком-либо географическом регионе, чтобы гарантировать будущую жизнеспособность этих технологий переработки.

Забегая вперед

Были определены

исследовательских проектов и составлены предварительные предложения, охватывающие все формы рециркуляции на месте, а также фокусирующиеся на отдельных формах CIR (частичная глубина в холодном состоянии), FDR (полная глубина в холодном состоянии) и горячая переработка на месте.

Семинар 2014 года был хорошо воспринят и высоко оценен участниками. Значительный импульс был получен семинаром среди присутствовавших DOT. Участники семинара считают, что использование этого импульса продемонстрирует инженерные, экономические и экологические преимущества технологии рециркуляции дорожного покрытия.

Кроме того, считается, что усилия по поддержанию и даже увеличению этого импульса ценны для ведомств, отвечающих за инфраструктуру, а также для населения и использования ими этих дорог.

Доктор Джон Эппс (Техасский транспортный институт A&M), доктор Стивен Кросс (Университет штата Оклахома), Билл Шибель и Джей Голдбаум (Департамент транспорта Колорадо), Майкл О’Лири и доктор Эверетт Крюс (Ингевити) Виктор » Ли ”Галливан (консультант), Тодд Томас (Колас) и старший региональный инженер Института асфальта Дэйв Джонсон внесли свой вклад в эту статью.

---

Вторая конференция International и Western States In-Place Recycling на месте состоится в Денвере 19-20 октября 2016 года.На этом мероприятии будет рассказано о результатах конференции 2014 года, и основное внимание будет уделено предоставлению участникам инструментов, необходимых либо для реализации их первого проекта по переработке на месте, либо для дальнейшего улучшения запланированных проектов по переработке на месте.

Конференция 2016 г. продемонстрирует прогресс, достигнутый со времени последней конференции, в том числе успешные исследования, начатые на конференции 2014 г. Повестка дня этого года будет сосредоточена на последних данных о производительности утилизации на месте, структурном моделировании, рекомендованных методах проектирования смесей, стоимости жизненного цикла и устойчивости, а также помощи в реализации.Семинары конференции будут сосредоточены на предоставлении участникам инструментов для реализации проектов, которые позволят им начать использовать или улучшать свои собственные проекты по переработке на месте в этом году.

Дополнительная информация: rockymountainasphalt.