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      冷再生研究綜述

      2014-03-22 17:44:37李天祥尹軍濤
      科技創(chuàng)新與應用 2014年10期
      關(guān)鍵詞:路用性能

      李天祥 尹軍濤

      摘 要:道路再生具有節(jié)能、節(jié)約建筑材料、環(huán)保等功能因而應用越來越廣。文章對冷再生材料的舊有路面評價方法、取料方法、銑刨料性質(zhì)分析、冷再生材料級配、冷再生材料養(yǎng)生、再生劑選擇、冷再生路面結(jié)構(gòu),進行了總結(jié)分析。

      關(guān)鍵詞:冷再生;再生劑;材料組成;路用性能

      1 概述

      近年來我國大量公路進入大修期,道路再生具有經(jīng)濟、節(jié)能、節(jié)約建筑材料、環(huán)保等功能因而應用越來越廣。根據(jù)美國瀝青再生協(xié)會(ARRA)的定義和分類,將瀝青路面再生分為冷刨法、廠拌熱再生、就地熱再生、冷再生(包括廠拌和就地兩種方式)、全厚式再生五大類。實際再生設(shè)計施工時可以根據(jù)不同的路面狀況和地區(qū)實際情況選擇合理的再生方法。其中冷再生對于裂縫、永久變形、表面破壞都有很好的消除能力。加之我國普遍采用半剛性基層瀝青路面,基層存在裂縫問題,有時需要面層基層同時維修,這時冷再生法尤為合適。文章綜合闡述了冷再生的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié),據(jù)以了解冷再生的研究現(xiàn)狀及存在的一些問題。

      2 舊有路面評價方法

      冷再生前需要對就有路面情況進行評價。尚無專門針對冷再生的路面評價方法,多采用普通的舊路評價方法。比較有代表性的方法有:同濟大學“干線公路路面評價養(yǎng)護系統(tǒng)成套技術(shù)”,該方法把路面使用性能分為行駛質(zhì)量、路面破損和結(jié)構(gòu)承載能力三個方面,對路面破損采用扣分法,即路面損壞狀況由損壞類型、嚴重程度、范圍或密度這三個方面來表征。2001年交通部頒布并實施了《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》該規(guī)范把路面使用質(zhì)量分為路面破損狀況(PCI評價)、行駛質(zhì)量(國際平整度指數(shù)評價)、強度(彎沉評價)及抗滑性能(橫向力系數(shù)或擺式儀擺值評價)四個方面,最后根據(jù)公路等級、交通量、分項路況評價結(jié)果確定維修對策。滬寧高速公路擴建工程采用以下兩種方法評價原路面結(jié)構(gòu)層的損壞狀況和承載力,以決定其再利用方式:①采用2004年彎沉檢測數(shù)據(jù)(100m代表值)進行路況評價,滿足設(shè)計彎沉的充分利用,不滿足彎沉要求的挖除重建;②以間距100m將原路面分段,計算每段路的路面綜合評價指數(shù)RCQI(road condition quality index),根據(jù)RCQI制定維修方案。以上道路評價方法是從道路維護角度出發(fā)的,不是針對再生的,這些方法用于再生前評價不完全合適。為解決這個問題需進一步研究再生前評價。

      3 取料方法

      文獻[1]分析了就地熱再生、工廠熱再生、全深度冷再生取料方法?,F(xiàn)場取料一般是借鑒國外經(jīng)驗,要求對于同一個路段,一般至少要取5-6個試樣,每1km路段或市政道路的每個街區(qū)至少取5個,試樣通常采用鉆芯或小型冷銑刨機獲取[2]。料堆取料可按照現(xiàn)行《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTG E60-2008)進行[3]。

      美國的問卷調(diào)查顯示8個地區(qū)鉆芯和銑刨,10個只鉆芯,5個只銑刨。要求最大粒徑的范圍是19mm-75mm,其中以31.75mm最為常見。另外有四個地區(qū)無最大粒徑限制。

      4 銑刨料性質(zhì)分析

      銑刨材料研究的重點是集料的級配和殘留瀝青的性質(zhì)。銑刨級配分為再生料級配和抽提后級配。級配分析表明,較之初始級配,再生料的級配偏細,這是長期行車荷載造成的集料破碎和銑刨過程中集料被打碎導致的。進行穩(wěn)定再生有時需要加入新集料才能得到恰當?shù)募壟洹?/p>

      對于舊瀝青的性能,目前分析主要其針入度、軟化點、延度和粘度[4][5][6]。部分研究者用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗研究了舊瀝青的老化性能[7],認為舊瀝青仍然可以繼續(xù)老化??偨Y(jié)分析了再生劑性能的文獻資料,RAP材料的瀝青含量一般較高,目前資料上看常見的路油量范圍為4.2%-4.8%。

      5 冷再生材料級配

      國內(nèi)研究中常見的路面級配:水泥冷再生材料一般選用《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》中的級配范圍;瀝青(+水泥)穩(wěn)定類材料篇采用路面設(shè)計規(guī)范中的AC13或AC20級配范圍,也有采用再生規(guī)范中的級配范圍。其他曾經(jīng)使用的級配有:維特根手冊中的級配范圍、ARRA法中的級配范圍、貝雷法控制級配,也有研究者自行設(shè)計級配。

      6 冷再生材料成形

      冷再生材料的性質(zhì)與傳統(tǒng)道路材料不完全相同,因而對成形的要求也不完全相同。冷再生材料按再生劑大致可以區(qū)分為兩類:無機再生劑和瀝青再生劑,瀝青再生時往往加入少量水泥以提高其抗水損壞能力。最常用的無機再生劑是水泥,其他還有二灰、水泥粉煤灰等。

      無機穩(wěn)定冷再生一般按照傳統(tǒng)的半剛性材料進行成形和養(yǎng)生。常溫下進行重型擊實試驗或者振動擊實試驗,在20℃或者25℃下養(yǎng)生7天。通過含水量-強度關(guān)系確定最佳含水量。瀝青穩(wěn)定劑冷再生時的情況比較復雜,尚無統(tǒng)一方法。冷再生材料組成設(shè)計方法最常見的方法是用擊實法確定最佳液體量,用馬歇爾穩(wěn)定度、干劈裂強度、濕劈裂強度中的一個或幾個達到最優(yōu)來確定瀝青用量。

      7 再生劑選擇

      美國針對全國52個地方公路管理機構(gòu)發(fā)出關(guān)于再生劑的問卷調(diào)查。46個回復,24個經(jīng)常使用,13處地方使用部分深度再生,4個全深度,7個兩者都用。24個地方用乳化瀝青,大部分采用高流動乳化瀝青。部分使用中凝或慢凝瀝青。石灰、粉煤灰、水泥分別在8/4/3個地方使用。南非在冷再生中普遍使用瀝青和水泥復合穩(wěn)定,水泥用量一般選1%。認為水泥的加入可顯著改善冷再生材料水穩(wěn)定性,提高材料力學性能尤其是早期強度。

      由于我國對使用半剛性基層經(jīng)驗豐富,且很多再生路段是把再生材料作為基層使用,所以用水泥進行穩(wěn)定較為常見,且用水泥進行穩(wěn)定的時候,實驗方法也主要參考半剛性材料實驗。

      8 冷再生路面結(jié)構(gòu)

      國外的冷再生基本結(jié)構(gòu)是:熱拌瀝青混合料層+冷再生層+舊有基層。舊有基層一般是砂礫基層。如下圖所示:

      目前國內(nèi)的冷再生道路結(jié)構(gòu)總結(jié)

      其中使用較多的結(jié)構(gòu)有熱拌瀝青混合料層+再生層+半剛性層和熱拌瀝青混合料層+再生層。

      9 結(jié)束語

      隨著我國大量的路面進入維修期,路面冷再生技術(shù)會得到更廣泛的使用。文章總結(jié)了國內(nèi)外再生的技術(shù)要點。國內(nèi)對冷再生前評價尚無專門的評價方法,需要進一步研究;冷再生材料開始一般作為基層使用,目前逐步作為下面層使用;在我國冷再生施工中,水泥作為再生劑較多其實驗方法已經(jīng)較為統(tǒng)一,主要的參考傳統(tǒng)的半剛性材料;而瀝青作為再生劑的冷再生實驗方法還不統(tǒng)一,需要進一步研究確定合理的實驗方法。

      參考文獻

      [1]周斌.瀝青路面冷再生方法研究[D].長安大學,2009.

      [2]于永生.摻加水泥的乳化瀝青冷再生混合料設(shè)計方法與使用性能[D].湖南大學,2008.

      [3]李海珠.路面冷再生基層質(zhì)量控制與效益分析[D].長安大學,2008.

      [4]劉蓓蓓.廢舊瀝青混合料再生技術(shù)應用于農(nóng)村公路路面結(jié)構(gòu)試驗研究[D].揚州大學,2007.

      [5]許彬.瀝青路面現(xiàn)場乳化瀝青冷再生應用技術(shù)研究[D].同濟大學,2009.

      [6]顧洪江.乳化瀝青冷再生混合料應用技術(shù)的研究[D].大連理工大學,2008.

      [7]胡婭春.廢舊瀝青混凝土冷再生技術(shù)性能研究[D].西安科技大學,2009.

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