瀝青混凝土路面冷再生養(yǎng)護(hù)技術(shù)

黃時(shí)朋

摘要:瀝青混凝土路面冷再生技術(shù),是指將舊瀝青路面材料適當(dāng)加工后進(jìn)行重復(fù)利用,按比例加入一定量的添加劑如:水泥、石灰、泡沫瀝青和乳化瀝青等,根據(jù)實(shí)際情況需要時(shí)再加入部分新骨料而制成冷再生混合料。瀝青混凝土路面冷再生技術(shù)以其節(jié)約資源、環(huán)保、成本低、施工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)在道路養(yǎng)護(hù)工程中顯示出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞:瀝青混凝土;再生

適用于各等級(jí)公路,屬于道路維修養(yǎng)護(hù)范疇。主要用于面層材料,有時(shí)也包括部分基層材料。主要特點(diǎn)是在自然環(huán)境溫度下完成瀝青路面的翻挖、破碎、新材料的添加、拌和、攤鋪及壓實(shí)成型,重新形成路面結(jié)構(gòu)層的一種工藝方法。冷再生結(jié)構(gòu)層主要作為公路路面的基層或底基層,也可作為低等級(jí)公路的面層。

現(xiàn)場(chǎng)冷再生主要有三種類型:

①深層現(xiàn)場(chǎng)冷再生一一針對(duì)舊路基層和面層,冷再生層厚度在150mm以上,形成基層或底基層。

②淺層現(xiàn)場(chǎng)冷再生一一針對(duì)舊路面層,冷再生層厚度在80-150mm之間,形成瀝青面層。

③無鋪面公路的升級(jí)一一針對(duì)舊路基層,以泡沫瀝青或乳化瀝青為添加劑時(shí),冷再生層厚度在l00-150mm之間。以水泥、石灰或粉煤灰為添加劑時(shí),冷再生層厚度多為200mm。

冷再生技術(shù)主要有如下優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)化施工工序、節(jié)約材料、提高舊路等級(jí)、保護(hù)環(huán)境、適用范圍廣。適用于所有路面標(biāo)高不受限制的道路,包括一般公路、等外公路和部分城市道路。

1 國(guó)外科研發(fā)展?fàn)顩r

1974年,美國(guó)開始研究這項(xiàng)技術(shù),并且迅速在全國(guó)推廣應(yīng)用。1981年美國(guó)交通運(yùn)輸研究委員會(huì)編制出版了《路面廢料再生指南》,同年美國(guó)瀝青協(xié)會(huì)出版了《瀝青路面熱拌再生技術(shù)手冊(cè)》,1983年又出版了《瀝青路面冷拌再生技術(shù)手冊(cè)》。

美國(guó)各州公路局通過研究與施工,開發(fā)了各自的冷再生混合料設(shè)計(jì)方法,雖然這些方法不盡相同,但基本上都包含以下程序:首先進(jìn)行材料評(píng)價(jià),包括現(xiàn)場(chǎng)采樣,確定RAP料組成以及老化瀝青和集料的性能,確定是否有必要加入新料;隨后選擇再生劑和確定最佳粘結(jié)料用量。

1976年,日本開始進(jìn)行瀝青路面再生技術(shù)的研究,1984年7月,日本道路協(xié)會(huì)出版了《路面廢料再生利用技術(shù)指南》,并且就有關(guān)廠拌再生技術(shù)編制成了手冊(cè)。

2 原材料組成

2.1 穩(wěn)定劑

就地冷再生穩(wěn)定劑種類主要有:水泥、乳化瀝青、乳化再生劑、泡沫瀝青、石灰等。目前就地冷再生使用的添加劑以水泥和乳化瀝青為主,可單獨(dú)或二者結(jié)合使用。二者結(jié)合使用能在獲得所需承載力的同時(shí)提高基層彈性,以防止裂紋的發(fā)生。

2.1.1 水泥

使用水泥穩(wěn)定時(shí),水泥用量一般在4%～6%之間(質(zhì)量百分比)。

2.1.2 泡沫瀝青

在粒料中,泡沫瀝青用量一般為3%～5%。當(dāng)被再生材料本身含有較多瀝青時(shí),其用量可降低為2%～3%,同時(shí)加入少量(一般為1%～2%)水泥效果更好。泡沫冷再生要求集料0.075mm篩孔通過率至少為5%。

泡沫瀝青的最佳瀝青用量可通過間接拉伸試驗(yàn)來確定。制備不同瀝青含量的泡沫瀝青混合料試件(試件在最佳含水量下?lián)魧?shí)),在通風(fēng)烘箱中養(yǎng)生3d,然后測(cè)試試件在浸水條件下的間接拉伸強(qiáng)度,選取試件在浸水條件下最大的間接拉伸強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的瀝青用量作為最佳瀝青用量。澳大利亞和南非均采用此法確定最佳的瀝青用量,養(yǎng)生溫度為60℃。德國(guó)維特根公司則采用40℃的養(yǎng)生溫度。

2.1.3 乳化瀝青

乳化瀝青常用的摻量為3%～4%。一般情況下,開級(jí)配或粗級(jí)配的集料用中裂乳液拌和,有較長(zhǎng)時(shí)間的和易性,在極端氣溫條件下對(duì)集料仍有較好的裹覆和瀝青保持能力。慢裂乳化瀝青具有最大的拌和能力,通常用于穩(wěn)定密級(jí)配或細(xì)料含量較高的集料。所有慢裂乳化瀝青粘度都比較低,并可以通過加入水進(jìn)一步降低其粘度。美國(guó)有些州也使用改性乳化瀝青。

2.1.4 乳化再生劑

乳化再生劑來源于熱瀝青混合料再生劑,它們含有專門為恢復(fù)老化瀝青性能的再生劑粘結(jié)料,所以如果它們能夠充分地分散與拌和,就能有效地軟化瀝青。如果使用100%的RAP料,低劑量的再生劑可以用來軟化瀝青而不用增加粘結(jié)劑用量。但再生劑太少,則很難將其分散。依據(jù)再生混合料中RAP料的用量和特性,可將乳化瀝青和再生劑配合使用。

2.2 集料

施工中使用的集料主要有銑刨下的舊瀝青面層材料RAP。RA P料的瀝青含量可根據(jù)抽提方法確定。新集料可以用來滿足再生料級(jí)配的要求或是完善結(jié)構(gòu)上的不足。RA P料的級(jí)配可能不能滿足再生層,如基層和粘結(jié)層的規(guī)范要求。因此多數(shù)情況下都要加人一定量的細(xì)集料或粗集料改善再生料的級(jí)配。例如在某些情況下,RAP料中可能包括瀝青砂,這時(shí)再生料要加人新集料把級(jí)配變粗。同時(shí)加人的新骨料可以改善道路的結(jié)構(gòu)性能,從而提高交通荷載能力。同時(shí)加入新骨料也可用來改善再生料的性能如穩(wěn)定性、耐久性及和易性等。新集料的種類主要有礫石、碎石、再生粒料、砂礫混合料等。

3 材料設(shè)計(jì)方法

3.1 修正的馬歇爾方法

該方法要求設(shè)計(jì)的混合料總含水量(乳液中的水+RA P中的水+要加入的拌和水)為3%。乳液以理想用量的0.5%增量加入到混合料中?；旌狭嫌民R歇爾擊實(shí)儀每面50次擊實(shí),擊實(shí)后在60℃通風(fēng)烘箱不脫模養(yǎng)護(hù)6h后,測(cè)試試件的密度,穩(wěn)定度和流值。最后,在最佳添加劑用量下,以加入總水量的0.5%變化量加入2.0%、2.5%、3.5%和4%的水,然后確定每一個(gè)加水量對(duì)應(yīng)的平均空隙率。推薦的混合料設(shè)計(jì)參數(shù)中最大和最小空隙率分別為9%和4%。

3.2 賓夕法尼亞州混合料設(shè)計(jì)方法

方法中規(guī)定了RAP樣品的粒徑,提出了確定最佳含水量和乳液用量的步驟。對(duì)RAP料中集料的級(jí)配、瀝青含量以及抽提后瀝青的針入度和粘度進(jìn)行了測(cè)定。該方法執(zhí)行了兩套測(cè)試。一套是保證乳液用量不變,不同用水量試樣的裹覆試驗(yàn)。根據(jù)結(jié)果,可以確定最佳用水量。隨后,根據(jù)養(yǎng)護(hù)后浸水和不浸水試件回彈模量的試驗(yàn)確定最佳乳液用量。

3.3 瀝青協(xié)會(huì)(A I)混合料設(shè)計(jì)方法

瀝青協(xié)會(huì)(A I)混合料設(shè)計(jì)方法主要包括以下步驟:

①確定混合集料的級(jí)配(包括新料和RAP料),這一步驟的前提是要先確定RAP料集料級(jí)配和瀝青含量;②新瀝青粘結(jié)劑的選擇;③在建議經(jīng)驗(yàn)公式的基礎(chǔ)上,確定混合集料的瀝青用量;④混合料中新瀝青百分比的計(jì)算;⑤現(xiàn)場(chǎng)混合料試驗(yàn)調(diào)整瀝青用量。

4 施工工藝

4.1 施工機(jī)械

現(xiàn)場(chǎng)冷再生施工中,使用的冷再生主機(jī)有德國(guó)的維特根、意大利的瑪蓮尼等公司。

機(jī)械配置主要有三大類:

①再生主機(jī),主要有中型履帶式多用途再生機(jī)、大型專用履帶式再生機(jī)、中型輪胎式多用途再生機(jī);②專用配套機(jī)械,主要為水泥稀漿攪拌輸送車;③通用配套機(jī)械,主要有乳化瀝青運(yùn)輸車、液態(tài)瀝青保溫運(yùn)輸車、平地機(jī)、銑刨機(jī)、新骨料運(yùn)輸卡車、壓路機(jī)等。

4.2 施工程序

①施工準(zhǔn)備:清掃路面的塵土、雜草、樹根、積水等。②銑刨和粉碎路面:預(yù)先對(duì)路表的磨耗層和基層材料進(jìn)行銑刨和粉碎,深度為設(shè)計(jì)值的一半。③路拱橫坡校正:采用平地機(jī)對(duì)路表進(jìn)行路拱橫坡的校正。④布灰:在舊路面上畫出2×lm的方格,按計(jì)算好的用灰量,將水泥布在方格內(nèi),進(jìn)行人工攤鋪、找平,確保布灰均勻。⑤拌和:用冷再生拌和機(jī)對(duì)舊路面材料進(jìn)行充分拌和,拌和機(jī)的行走速度控制在8m/min左右。為保證供水車與再生機(jī)同部運(yùn)行,把供水車與拌和機(jī)采用桿件聯(lián)接,使拌和機(jī)推動(dòng)供水車行走。在拌和過程中,質(zhì)檢組檢測(cè)拌和均勻性、含水量和水泥劑量。⑥整平及碾壓:拌和完成以后,用平地機(jī)粗平一遍,然后進(jìn)行穩(wěn)壓。穩(wěn)壓必須充分,以消除拌和機(jī)拌和行走時(shí)對(duì)混和料的影響。按設(shè)計(jì)高程進(jìn)行整平,整平過程中注意防止材料離晰。最后用振動(dòng)壓路機(jī)、光輪壓路機(jī)及輪胎壓路機(jī)碾壓成型。

結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)道路就地冷再生技術(shù)還處于起步發(fā)展階段。結(jié)合我國(guó)國(guó)情具體情況,加大冷再生的研究力度,參考國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),研究出成套的瀝青路面就地冷再生工藝、方法、材料和施工機(jī)械,是我們公路科技工作者的當(dāng)務(wù)之急。