| 标题 | 沥青混凝土路面冷再生养护技术 |
| 范文 | 黄时朋 摘要:沥青混凝土路面冷再生技术,是指将旧沥青路面材料适当加工后进行重复利用,按比例加入一定量的添加剂如:水泥、石灰、泡沫沥青和乳化沥青等,根据实际情况需要时再加入部分新骨料而制成冷再生混合料。沥青混凝土路面冷再生技术以其节约资源、环保、成本低、施工简单等优点在道路养护工程中显示出强大的优势。 关键词:沥青混凝土;再生 适用于各等级公路,属于道路维修养护范畴。主要用于面层材料,有时也包括部分基层材料。主要特点是在自然环境温度下完成沥青路面的翻挖、破碎、新材料的添加、拌和、摊铺及压实成型,重新形成路面结构层的一种工艺方法。冷再生结构层主要作为公路路面的基层或底基层,也可作为低等级公路的面层。 现场冷再生主要有三种类型: ①深层现场冷再生一一针对旧路基层和面层,冷再生层厚度在150mm以上,形成基层或底基层。 ②浅层现场冷再生一一针对旧路面层,冷再生层厚度在80-150mm之间,形成沥青面层。 ③无铺面公路的升级一一针对旧路基层,以泡沫沥青或乳化沥青为添加剂时,冷再生层厚度在l00-150mm之间。以水泥、石灰或粉煤灰为添加剂时,冷再生层厚度多为200mm。 冷再生技术主要有如下优点:简化施工工序、节约材料、提高旧路等级、保护环境、适用范围广。适用于所有路面标高不受限制的道路,包括一般公路、等外公路和部分城市道路。 1 国外科研发展状况 1974年,美国开始研究这项技术,并且迅速在全国推广应用。1981年美国交通运输研究委员会编制出版了《路面废料再生指南》,同年美国沥青协会出版了《沥青路面热拌再生技术手册》,1983年又出版了《沥青路面冷拌再生技术手册》。 美国各州公路局通过研究与施工,开发了各自的冷再生混合料设计方法,虽然这些方法不尽相同,但基本上都包含以下程序:首先进行材料评价,包括现场采样,确定RAP料组成以及老化沥青和集料的性能,确定是否有必要加入新料;随后选择再生剂和确定最佳粘结料用量。 1976年,日本开始进行沥青路面再生技术的研究,1984年7月,日本道路协会出版了《路面废料再生利用技术指南》,并且就有关厂拌再生技术编制成了手册。 2 原材料组成 2.1 稳定剂 就地冷再生稳定剂种类主要有:水泥、乳化沥青、乳化再生剂、泡沫沥青、石灰等。目前就地冷再生使用的添加剂以水泥和乳化沥青为主,可单独或二者结合使用。二者结合使用能在获得所需承载力的同时提高基层弹性,以防止裂纹的发生。 2.1.1 水泥 使用水泥稳定时,水泥用量一般在4%～6%之间(质量百分比)。 2.1.2 泡沫沥青 在粒料中,泡沫沥青用量一般为3%～5%。当被再生材料本身含有较多沥青时,其用量可降低为2%～3%,同时加入少量(一般为1%～2%)水泥效果更好。泡沫冷再生要求集料0.075mm筛孔通过率至少为5%。 泡沫沥青的最佳沥青用量可通过间接拉伸试验来确定。制备不同沥青含量的泡沫沥青混合料试件(试件在最佳含水量下击实),在通风烘箱中养生3d,然后测试试件在浸水条件下的间接拉伸强度,选取试件在浸水条件下最大的间接拉伸强度对应的沥青用量作为最佳沥青用量。澳大利亚和南非均采用此法确定最佳的沥青用量,养生温度为60℃。德国维特根公司则采用40℃的养生温度。 2.1.3 乳化沥青 乳化沥青常用的掺量为3%～4%。一般情况下,开级配或粗级配的集料用中裂乳液拌和,有较长时间的和易性,在极端气温条件下对集料仍有较好的裹覆和沥青保持能力。慢裂乳化沥青具有最大的拌和能力,通常用于稳定密级配或细料含量较高的集料。所有慢裂乳化沥青粘度都比较低,并可以通过加入水进一步降低其粘度。美国有些州也使用改性乳化沥青。 2.1.4 乳化再生剂 乳化再生剂来源于热沥青混合料再生剂,它们含有专门为恢复老化沥青性能的再生剂粘结料,所以如果它们能够充分地分散与拌和,就能有效地软化沥青。如果使用100%的RAP料,低剂量的再生剂可以用来软化沥青而不用增加粘结剂用量。但再生剂太少,则很难将其分散。依据再生混合料中RAP料的用量和特性,可将乳化沥青和再生剂配合使用。 2.2 集料 施工中使用的集料主要有铣刨下的旧沥青面层材料RAP。RA P料的沥青含量可根据抽提方法确定。新集料可以用来满足再生料级配的要求或是完善结构上的不足。RA P料的级配可能不能满足再生层,如基层和粘结层的规范要求。因此多数情况下都要加人一定量的细集料或粗集料改善再生料的级配。例如在某些情况下,RAP料中可能包括沥青砂,这时再生料要加人新集料把级配变粗。同时加人的新骨料可以改善道路的结构性能,从而提高交通荷载能力。同时加入新骨料也可用来改善再生料的性能如稳定性、耐久性及和易性等。新集料的种类主要有砾石、碎石、再生粒料、砂砾混合料等。 3 材料设计方法 3.1 修正的马歇尔方法 该方法要求设计的混合料总含水量(乳液中的水+RA P中的水+要加入的拌和水)为3%。乳液以理想用量的0.5%增量加入到混合料中。混合料用马歇尔击实仪每面50次击实,击实后在60℃通风烘箱不脱模养护6h后,测试试件的密度,稳定度和流值。最后,在最佳添加剂用量下,以加入总水量的0.5%变化量加入2.0%、2.5%、3.5%和4%的水,然后确定每一个加水量对应的平均空隙率。推荐的混合料设计参数中最大和最小空隙率分别为9%和4%。 3.2 宾夕法尼亚州混合料设计方法 方法中规定了RAP样品的粒径,提出了确定最佳含水量和乳液用量的步骤。对RAP料中集料的级配、沥青含量以及抽提后沥青的针入度和粘度进行了测定。该方法执行了两套测试。一套是保证乳液用量不变,不同用水量试样的裹覆试验。根据结果,可以确定最佳用水量。随后,根据养护后浸水和不浸水试件回弹模量的试验确定最佳乳液用量。 3.3 沥青协会(A I)混合料设计方法 沥青协会(A I)混合料设计方法主要包括以下步骤: ①确定混合集料的级配(包括新料和RAP料),这一步骤的前提是要先确定RAP料集料级配和沥青含量;②新沥青粘结剂的选择;③在建议经验公式的基础上,确定混合集料的沥青用量;④混合料中新沥青百分比的计算;⑤现场混合料试验调整沥青用量。 4 施工工艺 4.1 施工机械 现场冷再生施工中,使用的冷再生主机有德国的维特根、意大利的玛莲尼等公司。 机械配置主要有三大类: ①再生主机,主要有中型履带式多用途再生机、大型专用履带式再生机、中型轮胎式多用途再生机;②专用配套机械,主要为水泥稀浆搅拌输送车;③通用配套机械,主要有乳化沥青运输车、液态沥青保温运输车、平地机、铣刨机、新骨料运输卡车、压路机等。 4.2 施工程序 ①施工准备:清扫路面的尘土、杂草、树根、积水等。②铣刨和粉碎路面:预先对路表的磨耗层和基层材料进行铣刨和粉碎,深度为设计值的一半。③路拱横坡校正:采用平地机对路表进行路拱横坡的校正。④布灰:在旧路面上画出2×lm的方格,按计算好的用灰量,将水泥布在方格内,进行人工摊铺、找平,确保布灰均匀。⑤拌和:用冷再生拌和机对旧路面材料进行充分拌和,拌和机的行走速度控制在8m/min左右。为保证供水车与再生机同部运行,把供水车与拌和机采用杆件联接,使拌和机推动供水车行走。在拌和过程中,质检组检测拌和均匀性、含水量和水泥剂量。⑥整平及碾压:拌和完成以后,用平地机粗平一遍,然后进行稳压。稳压必须充分,以消除拌和机拌和行走时对混和料的影响。按设计高程进行整平,整平过程中注意防止材料离晰。最后用振动压路机、光轮压路机及轮胎压路机碾压成型。 结语 目前我国道路就地冷再生技术还处于起步发展阶段。结合我国国情具体情况,加大冷再生的研究力度,参考国外先进经验,研究出成套的沥青路面就地冷再生工艺、方法、材料和施工机械,是我们公路科技工作者的当务之急。 |
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