基于Oregon算法的沥青冷再生道路维保技术运用研究

    张之富　袁明刚

    

    

    

    摘要：当前我国城市市政道路建设领域采用较多的是沥青路面技术，其主要特点就是在矿质材料中通过掺入适量的路用沥青材料来搭建整个道路路面。本文提出了基于Oregon方法的沥青冷再生道路维护技术，优化了沥青冷再生技术的施工流程，并以某一城市市政道路为例，设计了乳化沥青的用量为7%，施工水泥的用量为1.5%，2cm级配新骨料的用量为15%，水用量为2.7%的比例混合料的沥青冷再生施工方案。

    关键词：沥青冷再生；oregon算法；市政道路；维保养护

    中图分类号：U415.6 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）03-0052-02

    随着我国社会经济快速发展，极大的促进了国内基础设施的建设。其中，市政道路工程施工建设是交通运输行业建设中的重要部分，它对整个城市的发展以及城镇化进程的推进都起到不可或缺的作用。与此同时，随着道路运行时间的增加，市政道路的维护与保养问题显得尤为突出，许多专家、学者针对市政道路出现的塌陷、开裂等问题展开了深入研究，特别是沥青冷再生技术领域是近些年研究的重点。沥青冷再生技术对于加强市政道路的维修工作效果明显，能够强化整体路面抗压性、稳定性能，提升市政道路管理维护运行效用。

    1定义和特点

    1.1沥青冷再生技术定义

    沥青冷再生的特点是指充分利用现有沥青道路旧铺层材料，按比例加入一定量的添加剂在自然环境温度下就地连续地完成材料的铣刨、破碎、拌和、整平及压实成型，从而修筑出具有所需性能质量的新底面层或新基层的作业过程。

    1.2沥青冷再生技术特点

    （1）工序简单

    由于原有旧路面的材料全部被就地利用，省略了挖掘、外运、场内加工及回填等一系列工作，使得施工工序简化。

    （2）成本较低

    与传统的施工方法相比，由于旧的道路材料得以全部利用，随着再生层厚度的不同，大致可以降低成本20%～46%。

    （3）生产效率高

    就地冷再生是在自然条件下进行的，除了个别严重的坑槽需要简单的预处理外，其余路面均不需要任何处理，充分地利用了作业时间。

    （4）质量控制精准

    含水量由冷再生机电脑自动控制，能够在最佳含水量的情况下压实，达到最佳密实效果，泡沫沥青提高了剪切强度，降低了水敏感性。

    2Oregon沥青冷再生施工技术

    2.1Oregon方法

    Oregon方法也称为俄罗岗州法，由美国俄罗岗州地区在进行冷再生沥青配比试验中提出，主要用于确定冷再生混合料中乳化沥青和水的初始用量，具体过程为：

    步骤1.刨料蹄分

    Oregon方法第一步为刨料蹄分，具体是指在12.5mm、6.3mm和2.0mm的蹄孔对道路铣刨洗刨料进行蹄分；

    步骤2.测试针入度

    第二步是分别测试材料在25%情况下的沥青针入度，以及材料在60℃情况下的绝对粘度。

    步骤3.初始量计算

    根据step2计算得到的针入度和绝对粘度，利用以下公式1-1计算乳化沥青初始用量：

    ECEST=1.2+4G+AAC+APV （1-1）

    其中：ECEST代表初始的沥青乳液用量，单位为%；1.2为沥青乳液用量的最小起点值，单位为%；AG为根据刨料级配进行的调整量，单位为%；AAC为根据沥青含量进行的调整量；APV为根据铣刨料针入度或粘度进行的调整量。

    步骤4.用量调整

    最后根据Step3计算出来的初始沥青乳液用量、集料配比以及针入度、粘度等指标进行用量调整。

    2.2冷再生施工流程优化

    冷再生技术的施工技术是对传统施工技术的优化，根据原有沥青路面的材料特性进行乳化沥青配比，直接在原有路面之上进行施工。根据既有的冷再生施工经验，可以将流程优化为下面五个步骤：

    步骤1.原始性能分析

    首先提取既有道路路面的沥青组合成分，分析其中的有效沥青含量和水泥沙石等集配情况；

    步骤2.乳化沥青配置

    在分析既有沥青路面的集配情况下，对乳化沥青的初始量进行配置，然后根据沥青量、针人度等参数进行调整，得到最优的乳化沥青配置：

    步骤3.水泥用量集配

    在确定乳化沥青配置的基础上，参入水泥进行初始测试，进行强度试验，确定最终的沥青、水和水泥的用量配比；

    步骤4.配比指标验证

    在实验室中先进行配合比设计指标验证，如果不满足要求，则调整孔隙率，直到达到要求之后转入路用性能验证；

    步骤5.确定配比生产

    如果试验结果符合规定要求，则确定配比，然后进行工程生产；如果路用性能验证，不满足规定要求，则重新对道路路面的继配进行试验。

    3实例分析

    3.1既有道路情况

    本文在这里重点选取了其中某段极为重要的市政道路工程，该段市政道路的总长度为5.6km，道路路面的宽度在16m-21m之间（最窄、最宽，属于当地物流商贸重要通道）。其中，基层为22cm的水泥稳定砂砾，面层为9cm-12cm的沥青混凝土。

    3.2集料优化配比

    （1）路面数据模拟

    针对上述的道路现状，在原有道路路面旧沥青混合料中加入适量的乳化沥青，以及相对少量的水泥材料，形成的再生混合材料强度、抗压度、劈裂程度，基本符合本次柔性基层施丁的规范要求。

    （2）设计方案确定

    根据对路面的进一步勘察分析，在施工材料及相应比例的选取上，制定为添加剂为7%的乳化沥青再加上1.5%的水泥材料，在7%的乳化沥青当中，所包含的沥青总量占到了30%。在道路结构设计方面，将该市政道路原有9-12cm的面層，施工为柔性冷再生基层，基层上方均匀性铺加3-4cm的刚性沥青混凝土面层。

    （3）方案指标试验

    在确定设计方案的基础上进行设计方案的指标试验，该工程道路沥青路面基层冷再生混合料的配合比例的相关试验与分析如下表1所示：

    在确定孔隙度等指标之后，进行劈裂强度试验，得到结果如下表2所示：

    在前面经过试验对比分析，通过方案最终确定了本次市政工程道路施工维修中沥青路面基层冷再生材料的配合比：乳化沥青的用量占混合料总比例的7%，其中基质沥青的含量占30%，而施工水泥的用量占到了混合料总比例的1.5%，2cm级配新骨料的用量占到了混合料施工总比例的15%，沥青路面基层施丁的水用量占2.7%。

    4结论

    本文主要针对沥青冷再生在城市市政道路中的施工技术流程和方案进行了探讨，采用Orengon方法进行乳化沥青初始量确定，然后以一城市的市政道路为实例进行了分析，得到以下结论：

    （1）首先对城市道路进行模拟试验发现，单纯加入水泥的配比试验，其强度与抗压度，基本都不符合新道路的规范要求，而加入适量的乳化沥青，以及相对少量的水泥材料，形成的再生混合材料强度、抗压度、劈裂程度，基本符合本次柔性基层施工的规范要求；

    （2）通过对该道路的试验发现，乳化沥青的用量为7%，施工水泥的用量为1.5%，2cm级配新骨料的用量为15%，水用量为2.7%的比例混合料方案，各项试验检测指标满足设计要求。