¿Análisis sobre el estado actual de la aplicación de la tecnología de reciclaje en frío para pavimento asfáltico?
La tecnología de reciclaje en frío no solo puede ahorrar recursos y utilizar mezcla asfáltica 100% vieja, sino también extender la temporada de construcción, mejorar las condiciones de construcción y reducir la contaminación ambiental. En comparación con los métodos tradicionales, el reciclaje en frío generalmente puede ahorrar entre un 40% y un 50% de la inversión y también puede resolver eficazmente problemas como el agrietamiento y la formación de surcos en la superficie original de la carretera. Este artículo analiza el método estructural del pavimento asfáltico reciclado en frío basándose en logros internacionales, proporcionando una referencia para el diseño estructural completo del pavimento asfáltico reciclado en frío.
1. Tecnología de reciclaje en frío de pavimento asfáltico
1. Introducción a la tecnología de reciclaje en frío de pavimento asfáltico
La tecnología de reciclaje de pavimento asfáltico consiste en procesar adecuadamente los materiales del pavimento asfáltico viejo. Una tecnología de mantenimiento de pavimentos que agrega una cierta cantidad de material cementante o regenerante en proporción (se pueden agregar algunos agregados nuevos si es necesario) para reutilizar la mezcla. Según los diferentes procesos, se puede dividir en tecnología de regeneración en caliente y tecnología de regeneración en frío. La tecnología de regeneración térmica se utiliza para restaurar la adherencia del asfalto envejecido, aprovechar al máximo el papel de los aglutinantes y recuperar los recursos asfálticos. Por lo tanto, el único material que se puede utilizar para la regeneración térmica es el material de la superficie del asfalto.
La tecnología de reciclaje en frío utiliza principalmente los materiales del pavimento originales (como agregados), por lo que los materiales del pavimento de reciclaje en frío pueden ser materiales de superficie asfáltica o materiales base que contengan aglutinantes inorgánicos estables. La regeneración en frío utiliza trituración, excavación, adición de nuevos materiales, mezcla, pavimentación y compactación del pavimento asfáltico para reformar la capa estructural del pavimento a temperaturas naturales. Se utiliza principalmente como base o subbase del pavimento, y también se puede utilizar como base. la capa base de carreteras de baja pendiente.
2. Estado actual de la investigación de esta tecnología.
La investigación sobre el reciclaje de materiales de desecho de pavimentos asfálticos en los Estados Unidos comenzó en 1915. Sin embargo, debido a la construcción a gran escala de nuevas carreteras, la brecha de rentabilidad entre la mezcla asfáltica reciclada y la mezcla asfáltica nueva es cada vez mayor. Los equipos de construcción grandes y clave no están a la altura. Como era de esperar, esta tecnología no ha atraído suficiente atención.
El reciclaje de pavimentos de asfalto en los países desarrollados en el extranjero ha formado un sistema técnico. En los primeros días de China, las viejas mezclas asfálticas sólo se utilizaban para carreteras de tráfico ligero, aceras o alfombras de carretera. 1982 Más de 80 kilómetros de pruebas de reciclaje de asfalto pavimentado para proyectos de carreteras grandes y medianos en la provincia de Shanxi. De 1983 a 1988, se llevaron a cabo pruebas de pavimento de asfalto reciclado en Kunwan Road, Luokun Road y Guikun Road en Yunnan. Octubre de 1998 Handan presentó la máquina de reciclaje WR2500 más avanzada del mundo, que fue la primera vez en China que utilizó tecnología de reciclaje in situ para transformar un tramo de carretera. En 2006, durante la reconstrucción y ampliación de la autopista Shanghai-Nanjing en la provincia de Jiangsu, se utilizó el reciclaje en frío de pavimento asfáltico como base flexible, con buenos resultados. El Proyecto de Mantenimiento de la Autopista Jiangxi Changjiu también utilizará la planta de asfalto emulsionado para mezclar la regeneración en frío y regenerar la capa base del antiguo pavimento asfáltico.
El éxito del reciclaje de pavimento asfáltico antiguo ha proporcionado experiencia para el reciclaje de pavimento asfáltico antiguo en mi país y sentó las bases para el siguiente paso del trabajo. Sin embargo, la investigación de mi país sobre la tecnología de reciclaje de pavimentos asfálticos aún está en sus primeras etapas. Aunque se ha aplicado, no se ha promovido a gran escala y la tecnología no ha formado un sistema. No existe un método completo para el diseño estructural de pavimentos asfálticos reciclados en frío, y no existen datos ni literatura relevantes.
2. Diseño estructural del pavimento de asfalto reciclado en frío
La resistencia de la mezcla asfáltica reciclada en frío se desarrolla gradualmente a través de la interacción entre la carga del tráfico y la naturaleza, la evaporación del agua y el aumento de la densidad. Después de pavimentar el pavimento durante 1 o 2 años o más, la resistencia al desgaste de la mezcla asfáltica reciclada en frío disminuirá, lo que provocará aflojamiento y daños irreversibles. Por lo tanto, las mezclas asfálticas recicladas en frío generalmente no se aplican directamente a los pavimentos.
1. Espesor mínimo de la capa superficial
La resistencia al desgaste temprano de la mezcla asfáltica reciclada en frío es relativamente baja y, a menudo, se afloja y daña debido a la influencia de la carga del tráfico y la naturaleza. Por lo tanto, normalmente se proporciona una capa superficial de alta calidad sobre la capa estructural de la mezcla asfáltica reciclada en frío. Sin embargo, cómo determinar el espesor mínimo de la capa superior de mezcla asfáltica reciclada en frío depende más de la acumulación de experiencia y es difícil de resolver fundamentalmente a partir de cálculos teóricos.
La Asociación Americana de Asfalto proporciona datos de referencia importantes para el espesor mínimo de la capa superior de mezcla asfáltica reciclada en frío en el método de diseño estructural de pavimento asfáltico reciclado en frío, como se muestra en la Tabla 1. Entre ellos, el ESAL de 80 kN es diferente de la especificación actual JTG D50 BZZ-100 de 100 kN de mi país, pero se puede convertir mediante fórmulas apropiadas.
Nota: a: Carga por eje equivalente a 80 kn; c: Concreto asfáltico o tratamiento de superposición asfáltica emulsionada tipo I.
2. Diseño de mezcla de mezcla asfáltica reciclada en frío
Las operaciones de diseño de la mezcla de mezcla asfáltica reciclada en frío incluyen: determinar la gradación de la mezcla, probar las materias primas, fabricar y mantener las muestras de prueba, determinar la relación óptima aceite-piedra y contenido óptimo de agua. El diseño de la proporción de mezcla es una parte importante del reciclaje en frío del pavimento asfáltico y es la base para determinar el rendimiento de la mezcla asfáltica reciclada en frío mediante pruebas interiores pertinentes.
2.2.1 Prueba de materia prima
El material de pavimento asfáltico reciclado en frío consiste en material de pavimento asfáltico viejo triturado, asfalto de baja viscosidad, una pequeña cantidad de agregado nuevo, una pequeña cantidad de regenerante, Asfalto espumado o asfalto emulsionado y Compuesto por una pequeña cantidad de cemento, que suele ser una mezcla a temperatura ambiente de asfalto emulsionado y materiales de pavimento asfáltico viejo triturados. La diversidad de la composición de los materiales determina la compleja heterogeneidad de las mezclas de reciclaje en frío. Por lo tanto, es necesario probar y analizar las materias primas de cada componente de la mezcla asfáltica reciclada en frío para garantizar que cumpla con diversos requisitos técnicos.
2.2.2 Determinar la clasificación
La Asociación Estadounidense de Asfalto divide las mezclas asfálticas recicladas en frío en dos categorías: Clase A y Clase B. La Clase A es una clasificación de agregado que puede cumplir con los requisitos. En las mezclas requeridas por A, B, C y D en la Tabla 2 (procesamiento simple, trituración de grava, corrales naturales o corrales de terraplenes de ríos), el Grado B es la gradación de agregado que cumple con los requisitos de E, F y G. en la Tabla 2 Material mezclado (arena o limo).
Tabla 2 Graduación agregada de la mezcla de reciclaje en frío de la Asociación Estadounidense de Asfalto
Método de formación de la muestra
Muestra de mezcla de reciclaje en frío de asfalto emulsionado en el laboratorio La prueba se puede realizar a temperatura ambiente (22 ± 5 ℃) según la especificación JTJ 052 T 0702 "Método de preparación de muestras de mezcla asfáltica (método de compactación)". Primero, agregue una cantidad adecuada de agua al material mineral y revuelva uniformemente para humedecer completamente la superficie del agregado, luego inyecte una cantidad adecuada de asfalto emulsionado y revuelva uniformemente dentro de 65438 ± 0 minutos para que la mezcla se dore; en el molde de prueba y compactado hasta darle forma. Cabe señalar que la mezcla debe compactarse completamente antes de desemulsionar el asfalto emulsionado. Después de imprimir a doble cara 50 veces, colóquelo horizontalmente con el molde de prueba durante 24 horas y luego imprima a doble cara 25 veces para desmoldar. Finalmente, coloque la muestra en un horno ventilado a 60°C durante 72 horas, pero asegúrese de que no haya agua en su interior y que esté completamente seco.
2.2.4 Determinar el contenido óptimo de agua y la relación aceite-piedra.
La resistencia de la mezcla asfáltica reciclada final está directamente relacionada con la densidad después de la compactación. Cuanto mayor sea la densidad, mayor será la resistencia. Una cantidad adecuada de agua hace que el asfalto emulsionado se disperse uniformemente sobre la superficie del agregado, y lubricar el agregado es beneficioso para la compactación de la mezcla. Durante el proceso de compactación de la mezcla, si el contenido de agua es demasiado pequeño, el asfalto emulsionado será difícil de dispersar, la lubricación entre las partículas de agregado será insuficiente y la mezcla será difícil de compactar. Sin embargo, si hay demasiada agua, la presión dinámica del agua aumentará durante el proceso de compactación, dificultando la compactación de la mezcla. Al mismo tiempo, también puede provocar la pérdida de asfalto emulsionado, un tiempo de curado prolongado y una resistencia reducida. Por lo tanto, cuando se compacta la mezcla asfáltica reciclada en frío, el método de tratamiento debe ser similar a la compactación del suelo para lograr el contenido de humedad óptimo y la máxima densidad seca de la mezcla.
Determinar la proporción óptima de piedra de afilar es uno de los principales propósitos de prueba del laboratorio de diseño de mezclas de regeneración en frío.
En la actualidad, no existen pasos unificados para el diseño de proporciones de mezclas de reciclaje en frío en el país y en el extranjero. La mayoría de las instituciones relevantes establecen métodos de guía de diseño basados en los resultados de las pruebas y la experiencia práctica pasada. A diferencia de la mezcla asfáltica en caliente diseñada por la prueba Marshall a 60°C, las pruebas para determinar la relación óptima asfalto-roca de la mezcla reciclada en frío son diversificadas, incluida la prueba de división, la prueba Marshall, la prueba de resistencia a la compresión no confinada y otros métodos de prueba de temperatura. no varía Limitado a 60 ℃, también puede ser 25 ℃ u otros métodos. El estado de la muestra puede ser seco después del curado o húmedo después de sumergirla nuevamente en agua. Además, existen algunos métodos que calculan la relación óptima asfalto-roca basándose únicamente en la gradación del agregado sin someterse a pruebas en interiores, como el método del manual MS-21 de la Asociación Estadounidense de Asfalto. Los pasos de diseño de la mezcla para mezclas recicladas en frío son generalmente más simples y toscos que los de las mezclas asfálticas en caliente.
3. Problemas en la aplicación de mezcla asfáltica reciclada en frío
1 Grado de compactación
Normalmente la densidad seca máxima en laboratorio es diferente a la real. construcción Existe una gran brecha, principalmente como sigue:
3.1.1 La variabilidad de los materiales reciclados es muy alta.
La tecnología de reciclaje en frío, especialmente la tecnología de reciclaje en frío in situ, tiene una característica inherente: la gradación del material fresado tiene una gran variabilidad. Habrá cierta variabilidad cuando se repare exhaustivamente el pavimento existente. Sin embargo, la densidad seca máxima de los materiales reciclados puede variar incluso más del 5%.
Por lo tanto, en la mayoría de los proyectos, la densidad seca máxima se mide donde se mide la densidad del sitio y se utiliza una densidad estándar para cada sección. Durante la construcción, aumente la frecuencia de las pruebas de compactación del suelo en interiores para eliminar esta variabilidad tanto como sea posible.
3.1.2 Influencia del contenido de humedad de los materiales en obra
La densidad en campo de los materiales reciclados se ve muy afectada por el contenido de humedad del material. Si el contenido de humedad del material es inferior al contenido de humedad óptimo, el trabajo de compactación se puede aumentar para cumplir con los requisitos de compactación, pero si el contenido de humedad excede el contenido de humedad óptimo, será difícil cumplir el grado de compactación de la capa de regeneración; los requisitos de compactación, lo que requiere fortalecer el control del contenido de humedad durante la construcción. Si el contenido de humedad de la superficie de la carretera original excede el contenido de humedad óptimo, es necesario fresarla y secarla antes de la construcción cíclica.
3.1.3 Equipos y tecnología de compactación
El aglutinante de la mezcla reciclada en frío tiene una alta viscosidad y los requisitos de compactación de los materiales reciclados en frío son más altos que los de los materiales ordinarios. Por lo tanto, es necesario seleccionar una apisonadora de gran tonelaje para una compactación suficiente, mejorar el nivel de compactación y reducir la variabilidad de la compactación.
2. Rendimiento
La variabilidad y compactación desigual de los materiales reciclados también hacen que el rendimiento de las mezclas asfálticas recicladas sea muy diferente. La resistencia de las mezclas asfálticas recicladas en frío se desarrolla gradualmente a medida que el agua se evapora y es compactada por las cargas de los vehículos. Cómo evaluar el comportamiento cambiante e integrarlo en el diseño de la estructura del pavimento también es un problema difícil.
Cuatro. Conclusión
El pavimento asfáltico reciclado en frío puede reducir en gran medida los costos de mantenimiento del pavimento, mejorar la calidad del mantenimiento, mantener el pavimento intacto y acortar el proceso de construcción. Al mismo tiempo, el reciclaje de materiales viejos reduce la extracción de materiales nuevos para carreteras. El reciclaje en frío in situ no tiene el problema de transporte y almacenamiento de materiales viejos, por lo que se trata de una tecnología ecológica y respetuosa con el medio ambiente.
Lo anterior ha sido recopilado y compilado por Zhongda Consulting Company.
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