瀝青路面冷再生技術(shù)在大修設(shè)計中的應(yīng)用
2015-07-15
1．引言
高速公路每公里約需耗用瀝青350噸～400噸（四車道），據(jù)估計我國公路每年用瀝青實(shí)際已突破約400萬噸，道路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)消耗了大量的瀝青。石油資源是不會再生的，過度的開采將造成資源的枯竭。大量開采砂石材料易破壞生態(tài)環(huán)境。大量翻挖、銑刨的瀝青路面舊料如果廢棄易造成環(huán)境污染。從節(jié)約資源出發(fā)，將舊瀝青路面再生充分加以利用是一項(xiàng)行之有效的措施。
2. 瀝青路面冷再生技術(shù)分類
瀝青路面冷再生按再生方法分類：就地?zé)嵩偕?、廠拌熱再生、就地冷再生、廠拌冷再生和全厚式再生。
瀝青路面冷再生技術(shù)的分類：按照膠結(jié)材料分為為水泥冷再生、乳化瀝青冷再生和泡沫瀝青冷再生；水泥冷再生成本低，瀝青再生料作為半剛性基層集料，常與半剛性基層舊料摻混使用。乳化瀝青冷再生是將瀝青再生料再造柔性層，優(yōu)點(diǎn)是裹覆、粘結(jié)、新舊膠結(jié)料滲透好。泡沫瀝青冷再生成本低，但是裹覆和粘結(jié)效果較差。
按照施工流程分為現(xiàn)場冷再生和工廠冷再生；現(xiàn)場冷再生可以一次性完成，質(zhì)量可控性相對差，無機(jī)會進(jìn)行基層修復(fù)。工廠冷再生可將原材料、拌和與成型工藝均受控，再生層施工前有充足的基層修復(fù)時間。
2.1泡沫瀝青冷再生技術(shù)
泡沫瀝青冷再生技術(shù)是在高溫的瀝青中加入少量的水,由于水的急速氣化形成爆炸性泡沫，使瀝青表面積大量增加,體積膨脹數(shù)倍至數(shù)十倍，然后在近1min內(nèi)瀝青又恢復(fù)原狀，這種膨脹成泡沫的瀝青稱為泡沫瀝青。瀝青膨脹產(chǎn)生泡沫而使其粘度下降,從而可以很方便地與冷濕集料拌合均勻。
工程實(shí)例：泡沫瀝青冷再生技術(shù)在馬朱路大修工程中的應(yīng)用
馬朱路位于大興區(qū)東部地區(qū)，設(shè)計等級為公路二級，起點(diǎn)位于通州區(qū)馬駒橋工業(yè)開發(fā)區(qū)南端，終于大興區(qū)朱莊。根據(jù)對馬朱路的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，路面行車道范圍龜裂、沉陷現(xiàn)象較為嚴(yán)重，局部出現(xiàn)網(wǎng)裂。起點(diǎn)至104國道路段交通量較大，年平均日交通量達(dá)到8245輛；重車較多，托掛軸載比例67%。據(jù)實(shí)測彎沉數(shù)據(jù)計算路面強(qiáng)度系數(shù)SSI值，起點(diǎn)至104國道路段評定結(jié)果為差和次。
馬朱路下面層采用10cm廠拌泡沫瀝青冷再生，銑刨舊路面層之后，將舊路材料收集至料廠，破碎后加入1.5%水泥和2.5%泡沫瀝青處理，然后運(yùn)至工地攤鋪。從以往的施工經(jīng)驗(yàn)考慮，舊路材料按照級配要求摻加一定的粒料。在攤鋪冷再生混合料之前宜在基層表面噴灑乳化瀝青，噴灑量為純?yōu)r青用量0.2-0.3公斤/平方米。
技術(shù)要求如下：
?、贋r青:用于發(fā)泡瀝青應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中關(guān)于90號石油瀝青的技術(shù)要求，不得使用改性瀝青。瀝青發(fā)泡溫度宜在150度-180度之間，膨脹率不小于10倍，半衰期不小于8s；建議摻加發(fā)泡瀝青用量為2.5%。
?、阢娕倭希恒娕倭蠎?yīng)干燥、材料組成穩(wěn)定，泡沫瀝青冷再生混合料及設(shè)計級配范圍
?、刍钚蕴盍线x擇與使用:應(yīng)根據(jù)混合后材料（未添加泡沫瀝青）塑性指數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，添加活性材料。建議水泥用量1.5%。
④混合料的性能要求
試驗(yàn)項(xiàng)目 技術(shù)要求
馬歇爾試驗(yàn)（40°） 馬歇爾穩(wěn)定度(KN)不小于 5.0（基層，底基層）6.0（下面層）
浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度%不小于 75
劈裂試驗(yàn)（15°） 劈裂強(qiáng)度（Mpa）不小于 ≧0.4（基層，底基層）0.5下面層
干濕劈裂強(qiáng)度比%不小于 75
凍融劈裂強(qiáng)度比TSR%不小于 70
注：任選馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)和劈裂試驗(yàn)之一作為設(shè)計要求，推薦使用劈裂試驗(yàn)。
2.2乳化瀝青冷再生技術(shù)
乳化瀝青冷再生技術(shù)的原理是用銑刨后廢舊瀝青混合料，按照一定的級配，以改性瀝青作為在再生劑，重新拌和，在使用到路面的基層或面層中，從而實(shí)現(xiàn)對銑刨后的就瀝青混合料的再生利用。
瀝青混合料冷再生施工工法具備特點(diǎn)如下：對原路面銑刨的瀝青混合料，可全部回收利用，既降低了公路維修成本，又不至于對環(huán)境造成污染；用改性乳化瀝青和水泥作為再生劑，對廢舊瀝青混合料的再生，無需加熱，施工簡便，易于控制；對原有拌和設(shè)備的改造簡單，不需要太大的投入；施工工藝易于控制，能夠保證工程質(zhì)量；對路面的維修周期大大降低，確保車輛的通行；大大改善了施工條件，延長了可施工季節(jié)。
可適用于瀝青混合料經(jīng)再生后，用于高速公路的中下面層、基層或低一級的瀝青混凝土路面的面層。
工程實(shí)例：乳化瀝青冷再生在首都機(jī)場東路大修工程中的應(yīng)用
首都機(jī)場東路，位于順義區(qū)西部，為順義區(qū)西部規(guī)劃南北主要干線公路。道路設(shè)計等級為平原一級公路，它北起順平路，跨越六環(huán)路，終于李天路。機(jī)場東路年平均日交通量達(dá)到11922輛，托掛軸載比例54%。道路行車道出現(xiàn)輕微車轍現(xiàn)象，占病害面積的59.16%。路面狀況指數(shù)PCI=73.86,道路破損評價為中。從取芯結(jié)構(gòu)分析，路面病害原因主要是重載交通造成，路基整體強(qiáng)度較好。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸載為BZZ-100，設(shè)計年限為8年。K0+357- K2+882.813路段刨舊路面層8cm，面層結(jié)構(gòu)為：5厘米中粒式橡膠瀝青混凝土AC-16C+11厘米廠拌乳化瀝青冷再生混合料（一層攤鋪）
廠拌乳化瀝青冷再生技術(shù)要求如下：
?、偃榛癁r青技術(shù)要求
試驗(yàn)項(xiàng)目 單位 技術(shù)要求
破乳速度 - 快裂或中裂
粒子電荷 - 陽離子（+）
篩上剩余量（1.18mm），不大于 % 0.1
瀝青標(biāo)準(zhǔn)粘度C25，3 s 10～60
蒸發(fā)殘留物 含量，不小于 % 55
針入度（100g，25℃，5s） 0.1mm 45～150
延度（15℃），不小于 cm 40
溶解度（三氯乙烯），不小于 % 97.5
貯存穩(wěn)定性 1d, 不大于 % 1
5d, 不大于 % 5
?、谒? 普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥都可以使用，禁止使用外界影響而變質(zhì)的水泥。宜采用強(qiáng)度等級為32.5以上的水泥；水泥各齡期強(qiáng)度、安定性等應(yīng)達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)要求；要求水泥初凝時間3小時以上、終凝時間不小于6個小時。
?、墼偕旌狭霞夹g(shù)指標(biāo)
試驗(yàn)項(xiàng)目 單位 技術(shù)要求
孔隙率 % 9~14
劈裂試驗(yàn)（15℃） 劈裂強(qiáng)度不小于 MPa 0.40（基層、底基層）、0.50（下面層）
干濕劈裂強(qiáng)度比不小于 % 75
馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)（40℃） 馬歇爾穩(wěn)定度不小于 kN 5.0（基層、底基層）、6.0（下面層）
浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度不小于 % 75
凍融劈裂強(qiáng)度比TSR 不小于 % 70
3.結(jié)束語
瀝青冷再生技術(shù)不僅可以節(jié)約資源（土地、石料、瀝青），較采用新料降低1/3以上成本，并且可以以類似方式再次進(jìn)行再生。實(shí)踐證明，瀝青冷再生技術(shù)的工藝特點(diǎn)能帶來顯著的經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)保效益，值得推廣應(yīng)用。
