相 磊,張佳偉
(河南長安交通科技發(fā)展有限公司,河南 鄭州 450000)
目前,我國公路建設(shè)已逐步從“建養(yǎng)并重”轉(zhuǎn)變?yōu)榱恕耙责B(yǎng)為主”,公路養(yǎng)護(hù)任務(wù)艱巨。每年公路維修養(yǎng)護(hù)會(huì)產(chǎn)生大量廢舊瀝青材料,且呈逐年遞增的趨勢。若舊瀝青材料棄之不用,不僅會(huì)造成資源浪費(fèi),還會(huì)增加養(yǎng)護(hù)成本。為此,冷再生技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。冷再生可充分利用路面廢舊瀝青材料,減少環(huán)境污染,降低養(yǎng)護(hù)成本,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為此,本文針對(duì)干線公路養(yǎng)護(hù)中瀝青路面冷再生技術(shù)進(jìn)行了分析與探討。
某公路工程屬于南北交通干道,地理位置十分關(guān)鍵,本次養(yǎng)護(hù)工程的全長為5.817 km,起止終點(diǎn)為K27+000~K32+817。近年來,隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,沿線交通量與日倍增,作為重要干線公路,發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。但經(jīng)路面調(diào)查發(fā)現(xiàn),本路段出現(xiàn)了許多病害問題,其中局部路段病害極為嚴(yán)重,對(duì)于汽車通行而言,嚴(yán)重影響了行車安全性。
本路段屬于干線公路,承擔(dān)著重要的交通任務(wù),是兩地區(qū)的主要聯(lián)絡(luò)線。根據(jù)交通量調(diào)查數(shù)據(jù)分析可知,在本路段車輛類型主要為小型客車,但大客車、中型、大型貨車所占比例也不容忽視,已經(jīng)達(dá)到了40%左右,日交通量較大,根據(jù)交通等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),可將本路段交通量劃分為重交通。
在路面破損狀況檢測中,通過分析可知,路面的損壞狀況指數(shù)(PCI)為76.2,路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)為89.1,路面質(zhì)量指數(shù)(PQI)為80.2。路面強(qiáng)度系數(shù)(SSI)為0.584,路面強(qiáng)度指數(shù)(PSSI)為56.91。因此,在路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)中,路面強(qiáng)度較差,評(píng)價(jià)等級(jí)為“中”。為了進(jìn)一步了解路面的實(shí)際情況,決定進(jìn)行鉆芯取樣,通過分析,很多檢測點(diǎn)未取出完整的芯樣,針對(duì)輕微病害處,基本上都出現(xiàn)了基層松散問題。而對(duì)于病害較為嚴(yán)重的位置,基本上都有面層裂縫貫穿情況,且基層松散,無法成形。
第一步,先銑刨原路面,銑刨掉瀝青混合料層,厚度為12 cm。
第二步,加鋪乳化瀝青冷再生下面層,厚度為8 cm,并鋪設(shè)AC-16熱拌瀝青混合料,厚度為4 cm。經(jīng)劈裂強(qiáng)度和馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn),保證各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)定要求。
一般來講,瀝青路面通車運(yùn)營幾年后,便會(huì)出現(xiàn)瀝青老化、松散、坑槽等病害,路面的使用性能逐漸衰減,通過養(yǎng)護(hù)維修,可恢復(fù)路面的路用性能,延長道路的使用壽命。相比傳統(tǒng)瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修技術(shù),冷再生技術(shù)的應(yīng)用,有利于充分利用舊路廢棄瀝青材料,節(jié)約成本,保護(hù)環(huán)境,具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
隨著綠色公路理念的提出,瀝青路面再生利用工藝備受人們的青睞。在冷再生工藝中,可分為就地冷再生和廠拌冷再生。本文重點(diǎn)分析就地冷再生技術(shù),該技術(shù)是指將一定量的新骨料摻加到現(xiàn)有舊鋪層材料內(nèi),并根據(jù)配合比設(shè)計(jì),摻加適量的添加劑、水等材料,在常溫作用下,連續(xù)地進(jìn)行材料銑刨、破碎、拌和、攤鋪、碾壓等一系列工序。冷再生技術(shù)可處理絕大多數(shù)的路面破壞類型,可以改善路面的行駛質(zhì)量,恢復(fù)路面的使用性能。同時(shí),冷再生技術(shù)可全部就地利用舊瀝青材料,提高基層強(qiáng)度。有關(guān)研究顯示,相比傳統(tǒng)施工技術(shù),就地冷再生技術(shù)可節(jié)約成本20%~50%,且對(duì)交通影響小,具有良好的施工效果。
在路面維修養(yǎng)護(hù)施工中會(huì)產(chǎn)生大量廢舊瀝青混合料,即RAP,若棄之不用,不利于環(huán)保,且會(huì)造成資源浪費(fèi),增加養(yǎng)護(hù)成本。再生瀝青混合料中,RAP摻量較小情況下,RAP自身性能可忽略不計(jì)。但RAP摻量較高的情況下,須考慮RAP的含水率、舊瀝青老化程度、舊集料性能等指標(biāo),為保證再生混合料質(zhì)量,對(duì)廢舊瀝青混合料RAP性能進(jìn)行評(píng)價(jià)分析十分必要。
1)含水量。公路施工屬于露天作業(yè),RAP回收及存放均暴露在空氣中,受雨水及空氣濕度等因素影響,RAP含水率有一定變化。為保證再生混合料級(jí)配及施工質(zhì)量,在配合比設(shè)計(jì)前,須考慮RAP含水率問題,并按照公路工程集料試驗(yàn)規(guī)范要求進(jìn)行RAP含水率檢測。在廢舊瀝青混合料含水率檢測中,平均含水率為2.01%,可滿足含水率小于等于3%要求。
2)舊瀝青老化程度。經(jīng)研究表明,瀝青老化的主要原因在于大氣環(huán)境下瀝青材料內(nèi)輕質(zhì)油分氧化揮發(fā),即便路面投入使用后,瀝青老化問題仍在加劇。瀝青老化的成因還包括溫度變化、壓實(shí)度、空隙率等。瀝青老化之后,瀝青的性能指標(biāo)會(huì)逐步劣化,主要體現(xiàn)在針入度、延度下降,及黏度、軟化點(diǎn)增高,進(jìn)而影響瀝青混合料的耐久性,出現(xiàn)路面裂縫、松散等病害。經(jīng)試驗(yàn)分析,相較于新瀝青,回收舊瀝青的軟化點(diǎn)、黏度、延度及針入度都產(chǎn)生了極大的改變,表明舊瀝青存在嚴(yán)重老化現(xiàn)象,瀝青老化后,又脆又硬,在行車荷載和自然因素的反復(fù)作用下,瀝青老化速度加快,路面開裂、松散等病害頻繁。再生利用舊瀝青材料可以實(shí)現(xiàn)材料再利用,減少資源浪費(fèi),降低養(yǎng)護(hù)成本。
3)舊集料性能。在行車荷載與自然環(huán)境的作用下,瀝青路面混合料內(nèi)部集料粒徑、級(jí)配等均會(huì)發(fā)生一定變化。研究表明,長期車輛碾壓作用下,隨著通車運(yùn)營時(shí)間的不斷增加,路面混合料集料粒徑變小細(xì)化,級(jí)配也會(huì)隨之改變。造成集料細(xì)化的原因很多,常見有集料自身力學(xué)性能改變、交通量大、使用時(shí)間長等。在廢舊瀝青混合料再生利用時(shí),應(yīng)了解其自身性能,尤其是舊集料的級(jí)配、壓碎值等。在離心抽提舊瀝青混合料過程中,先將集料表面的瀝青去除,獲取純凈的集料,隨后作相關(guān)物理力學(xué)試驗(yàn)。經(jīng)檢測,舊集料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均在規(guī)定范圍內(nèi),說明在通車運(yùn)行過程中瀝青混合料雖細(xì)化,但對(duì)其自身的物理力學(xué)性能影響不大,可用于瀝青混合料再生施工,具有可行性。
結(jié)合上述RAP性能分析情況,在本工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍確定前,可先了解乳化瀝青的再生條件,并確定乳化瀝青的準(zhǔn)確用量。最終確定乳化瀝青冷再生混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),即舊料(0~10 cm):舊料(10~25 mm):石灰?guī)r(10~20 mm):水泥:礦粉:乳化瀝青=57:20:20:1.5:1.5:3.7。
就地冷再生拌和施工中,須經(jīng)過專用料倉將回收料運(yùn)送到高位,拌和時(shí),還須確定目標(biāo)配合比,準(zhǔn)確計(jì)量各個(gè)礦料供料的速度,待穩(wěn)定之后,方可進(jìn)行試拌。要求按照篩分結(jié)果及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)配合比內(nèi)的礦料級(jí)配,保證合成級(jí)配盡可能與目標(biāo)級(jí)配一致,在允許范圍內(nèi)合理控制誤差。按照目標(biāo)配合比所計(jì)算的瀝青用量最佳值進(jìn)行成型馬歇爾試件的制作,最終確定生產(chǎn)最佳瀝青用量。與此同時(shí),還要控制好拌和時(shí)間、拌和溫度,保證無離析,確保拌和施工和易性滿足施工規(guī)定。
混合料運(yùn)輸環(huán)節(jié),材料若被污染了,很容易影響混合料的路用性能,因此,在材料運(yùn)輸前,先要清理干凈運(yùn)料車的車廂內(nèi)壁,確保潔凈、無雜物。此外,還要將隔離液均勻涂抹到車輛內(nèi)壁和底部,但不得存在多余液體,通過涂抹隔離劑,可避免材料與內(nèi)壁粘連。在裝料時(shí),通過3次裝料,可避免混合料離析。
攤鋪混合料時(shí),不宜在雨天施工,若氣溫在10℃以下,同樣不宜施工?;旌狭蠑備伿┕で埃湓偕┕o需加熱熨平板,只需要均勻噴灑防粘材料。在整個(gè)攤鋪環(huán)節(jié),須嚴(yán)格按照施工原則,保證攤鋪連續(xù)、均勻施工,在施工過程中不允許隨意更換行駛速度,同時(shí),為了保證材料質(zhì)量,應(yīng)保證螺旋布料器轉(zhuǎn)動(dòng)速度一致,攤鋪速度可控制在2~4 m/min,若出現(xiàn)混合料離析問題,須及時(shí)尋求原因,并根據(jù)原因及病害實(shí)際情況,采取科學(xué)、有效的措施進(jìn)行處理。在冷再生混合料攤鋪時(shí),松鋪系數(shù)為1.3,施工時(shí),詳細(xì)檢查攤鋪厚度等技術(shù)指標(biāo),若與設(shè)計(jì)不符,須及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,保證攤鋪質(zhì)量。攤鋪工藝也直接影響瀝青路面的平整度,主要包括基準(zhǔn)線控制、攤鋪機(jī)速度以及攤鋪機(jī)操作。基準(zhǔn)線控制不當(dāng)主要是水準(zhǔn)點(diǎn)沉降、施工放樣精度不足、鋼絲繩張拉力不當(dāng)、水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置不合理等造成。攤鋪機(jī)速度過快時(shí),將會(huì)使鋪面更加粗糙,進(jìn)而影響最終路面的平整度。
在冷再生施工中,碾壓質(zhì)量是保障工程質(zhì)量最重要的因素。因此,必須合理控制碾壓質(zhì)量。碾壓施工可分3個(gè)階段完成:初壓時(shí),可采用雙鋼輪壓路機(jī),碾壓速度控制在1.5~3.0 km/h,碾壓遍數(shù)為2~3遍;復(fù)壓時(shí),可采用雙鋼輪壓路機(jī)和膠輪壓路機(jī),采取“高頻低幅”的作業(yè)方式,碾壓速度控制在2~4 km/h,碾壓遍數(shù)為3~5遍;終壓時(shí),為了消除明顯輪跡,碾壓時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況,確定碾壓遍數(shù),直至輪跡消除。在整個(gè)碾壓施工階段,壓路機(jī)不允許調(diào)頭、轉(zhuǎn)向、停留。
冷再生瀝青混合料施工中,鋪設(shè)前,須做好上層結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)施工,一般來講,養(yǎng)護(hù)周期須控制在7 d以上,養(yǎng)生結(jié)束時(shí),應(yīng)保證滿足再生層取出的芯樣具有完整性;再生層含水率符合規(guī)定要求,在2%以內(nèi)。
在養(yǎng)護(hù)施工中,須先封閉交通,可采取自然養(yǎng)護(hù)法,無需其他養(yǎng)護(hù)。若條件不符合,無法封閉交通,則需要在碾壓施工結(jié)束后1 d以上,才能開放交通,同時(shí),做好車速、車型控制,嚴(yán)禁重載車輛通行,車速控制在40 km/h以內(nèi)。在施工完成路段,嚴(yán)禁車輛急轉(zhuǎn)彎、急剎車及掉頭。同時(shí),可適當(dāng)噴灑慢裂型乳化瀝青,保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。
施工結(jié)束后,需要對(duì)乳化瀝青冷再生施工材料及質(zhì)量情況進(jìn)行詳細(xì)檢測,真實(shí)了解路面施工的質(zhì)量情況,查看是否存有破乳情況,鋪筑施工質(zhì)量是否符合規(guī)定。在RAP混合軋制過程中,可通過3 m直尺對(duì)其接頭等位置進(jìn)行詳細(xì)檢查,查看是否滿足緊、平、直等需求。軋制之后,還須檢測路面的壓實(shí)度和總濕度,可采用150 mm或以上的充砂筒量測。除此之外,還要檢測地基厚度及基層各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。待養(yǎng)護(hù)施工后,須通過鉆芯取樣法,檢查是否能夠取出完整的芯樣,是否滿足施工要求。經(jīng)試驗(yàn)檢測,具體檢測結(jié)果如下。
1)經(jīng)檢測,路面壓實(shí)度實(shí)測值為96.7%,相比規(guī)定要求(≥94%),可滿足施工需要。
2)經(jīng)試驗(yàn)檢測,平整度最大間隙實(shí)測值為3.7 mm,相比規(guī)定要求(≤5 mm),可滿足施工需要。
3)通過試驗(yàn)可知,15℃芯樣劈裂強(qiáng)度實(shí)測值為0.68 MPa,相比規(guī)定要求(≥0.45 MPa),可滿足施工需要。
4)在路面芯樣整體性方面,經(jīng)鉆芯取樣結(jié)果可知,實(shí)測值為95%,相比規(guī)定要求(≥90%),可滿足施工需要。
根據(jù)上述分析可見,冷再生施工后,路面的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均可達(dá)到施工需要,表明冷再生用于路面維修養(yǎng)護(hù)施工具有良好的應(yīng)用效果。
近年來,我國公路交通量日益倍增,車輛荷載持續(xù)加重,公路網(wǎng)逐步完善,公路養(yǎng)護(hù)任務(wù)越來越重,在公路維修養(yǎng)護(hù)中,會(huì)產(chǎn)生大量廢舊瀝青料,若棄之不用,將會(huì)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。冷再生技術(shù)的出現(xiàn),可充分利用廢舊瀝青材料,實(shí)現(xiàn)材料再生利用,不僅可以節(jié)約資源,還可以改善路面的使用性能,延長道路使用壽命。