瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)適用性分析

劉 興,向 燁

(長(zhǎng)沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院)

1 就地?zé)嵩偕夹g(shù)

1.1 就地?zé)嵩偕夹g(shù)類型

根據(jù)施工工藝不同,就地?zé)嵩偕饕譃閺?fù)拌再生、加鋪再生兩種。

復(fù)拌再生:將舊瀝青路面加熱、銑刨,就地?fù)郊右欢〝?shù)量的再生劑、新瀝青、新瀝青混合料,經(jīng)熱態(tài)拌和、攤鋪、壓實(shí)成型。摻加新瀝青混合料比例一般控制在 30%以內(nèi)。

加鋪再生:將舊瀝青路面加熱、銑刨,就地?fù)郊右欢〝?shù)量的新瀝青、新瀝青混合料、再生劑,拌和形成再生混合料,利用再生復(fù)拌機(jī)的第一熨平板攤鋪再生瀝青混合料,利用再生復(fù)拌機(jī)的第二熨平板同時(shí)將新瀝青混合料攤鋪于再生瀝青混合料之上,兩層一起壓實(shí)成型。

除了上述兩種工藝外,還有表面再生——先用加熱機(jī)加熱并軟化舊瀝青路面,然后用耙齒或銑刨滾筒翻松達(dá)一定處理厚度,按需要添加再生劑,充分拌和松散的再生混合料,然后攤鋪壓實(shí)的工藝。表面再生工藝是最基礎(chǔ)、技術(shù)最簡(jiǎn)單的,不加入任何新集料或新瀝青混合料,因此工藝僅局限于對(duì)老化瀝青的再生。

1.2 就地?zé)嵩偕夹g(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

瀝青就地?zé)嵩偕夹g(shù)與其他路面維修方式相比,具有其無法比擬的優(yōu)勢(shì),闡述主要如下。

(1)環(huán)保優(yōu)勢(shì):環(huán)保功能為就地?zé)嵩偕夹g(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)——采用此技術(shù),不僅不需要從自然界開采大量的砂、石、瀝青等原材料,而且也不向自然界遺棄大量的廢舊瀝青混合料;眾所周知,瀝青混合料是有毒物質(zhì),靠自然分解時(shí)間比較長(zhǎng),將對(duì)環(huán)境造成極大影響;此外施工中產(chǎn)生的振動(dòng)、噪音等比其他施工方式小。

(2)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì):就地?zé)嵩偕に嚺c其它面層維修方式相比,直接節(jié)約了以下費(fèi)用——舊路面銑刨及外運(yùn)費(fèi)用、面層碎石的原材料費(fèi)用、原材料的運(yùn)輸費(fèi)用、縮短施工周期的費(fèi)用和對(duì)交通影響的費(fèi)用;同時(shí),與廠拌熱再生相比,就地?zé)嵩偕俜种倮门f瀝青混合料。根據(jù)某工程實(shí)際情況,其施工方案變更為就地?zé)嵩偕?4km大約節(jié)約 400萬,其經(jīng)濟(jì)效益顯著。而且新技術(shù)的合理運(yùn)用可保證再生瀝青混料的生命周期,國內(nèi)外研究表明,再生路面的高溫穩(wěn)定性和抗車轍性能優(yōu)于相同等級(jí)和相同集料組成的新瀝青混合料路面。

(3)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

有利于瀝青混凝土路面層間連接:瀝青混凝土路面的設(shè)計(jì)理論是彈性層狀連續(xù)體系,如果層間不連接或連接不好,層間剪應(yīng)力將顯著增大,極容易造成面層的剪切破壞。采用就地?zé)嵩偕夹g(shù),再生層與舊路面熱連接,幾乎成為一體,杜絕了層間連接不良的問題。如果是在舊路面上直接攤鋪新瀝青混凝土或者將舊瀝青混凝土路面冷銑刨后再鋪筑新瀝青混凝土路面,其層間連接都不如就地?zé)嵩偕绞?。特別是傳統(tǒng)的冷銑刨,往往會(huì)在新路面和舊路面之間形成一個(gè)松散夾層而導(dǎo)致路面過早破壞。

改善路面級(jí)配,延長(zhǎng)路面壽命:路面級(jí)配不良或者孔隙率過大,路面易早期損壞嚴(yán)重;而就地?zé)嵩偕梢愿鶕?jù)舊路面的級(jí)配情況有針對(duì)性的優(yōu)化,使再生后的路面級(jí)配得以改善,延緩路面老化,延長(zhǎng)其使用壽命。

恢復(fù)瀝青的性能和瀝青混凝土路面的柔韌性:瀝青混凝土路面經(jīng)過多年的使用,在荷載、光照、熱、雨水等各種因素作用下,瀝青逐漸老化,延度顯著降低;同時(shí)瀝青混凝土的韌性越來越差,抗變形能力下降,極易開裂。就地?zé)嵩偕夹g(shù)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)整集料級(jí)配、恢復(fù)老化瀝青性能、改善路面路用性能等,延長(zhǎng)路面使用壽命。

有利于瀝青混凝土路面深層裂紋治愈:瀝青混凝土路面就地?zé)嵩偕鷷r(shí),在路表以下 5 cm處的溫度約有 100℃,經(jīng)路面碾壓后,再生路面以下的原有的細(xì)小裂紋可以愈合,從而延長(zhǎng)路面使用壽命。

可以消除 weissenberg效應(yīng)及其病害:粘彈力學(xué)中,剪切應(yīng)力產(chǎn)生法向應(yīng)力,而法向應(yīng)力將導(dǎo)致粘彈性材料沿著法向方向流動(dòng)而產(chǎn)生爬竿現(xiàn)象,稱為 weissenberg效應(yīng)。在夏季高溫季節(jié),高速公路瀝青路面中瀝青結(jié)合料發(fā)生一定程度的軟化,粘度降低;同時(shí)由于重載在瀝青路面中產(chǎn)生快速、強(qiáng)大剪切力作用,使瀝青在 weissenberg效應(yīng)作用下沿著混合料空隙即骨料表面“爬”出路面,從而形成向路表層的遷移運(yùn)動(dòng),即泛油。而就地?zé)嵩偕捎谥匦掳韬团f瀝青混合料,可避免泛油——面層上部由于瀝青含量大易產(chǎn)生油斑、車轍等,而下部又由于瀝青不足導(dǎo)致粘結(jié)力降低,瀝青混合料松散易產(chǎn)生水損壞等破壞。

解決接縫漏水:傳統(tǒng)的冷銑刨方式,如果僅銑刨攤鋪一個(gè)車道,接縫處原有路面粒料往往會(huì)有不同程度的松散導(dǎo)致新舊路面結(jié)合不好,極易漏水,接縫處容易過早破壞;而采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)其接縫為熱接縫,可徹底杜絕接縫漏水及其相關(guān)病害。

(4)其他優(yōu)勢(shì):與其它路面維修方式對(duì)比,就地?zé)嵩偕鷮?duì)道路交通干擾小,對(duì)沿途居民生活的影響程度小等。

2 就地?zé)嵩偕夹g(shù)適用性分析

在四種再生技術(shù)中,廠拌熱再生技術(shù)屬于結(jié)構(gòu)性再生,適用于各類破壞路面,能有效地用于各種條件下舊瀝青混凝土路面的再生利用;瀝青路面冷再生主要用于低等級(jí)公路路面和高等級(jí)公路路面基層:即就地冷再生適用于所有路面標(biāo)高不受限制的道路,很少用于高等級(jí)公路和大部分城市道路,因此主要適用于一般公路、等外公路、部分城市道路及其他諸如料場(chǎng)、停車場(chǎng)等場(chǎng)地的維修改造,也可用于穩(wěn)定土拌和施工;廠拌冷再生混合料主要用作基層或底基層。四種工藝各自適用的路面損壞類型見表 1。弱,可以采用化學(xué)穩(wěn)定劑來改善路基;7)裂縫僅限于路表面層;8)如果病害是由于路基引起,這種方法也只能發(fā)揮暫時(shí)作用

表 1 不同路面損壞類型建議采用的再生技術(shù)

針對(duì)就地?zé)嵩偕倪m用性,從四個(gè)方面展開論述。

2.1 路面要求

由于瀝青混凝土路面就地?zé)嵩偕粚?duì)舊路面表層 3～5 cm厚的瀝青混合料進(jìn)行再生,所以適合就地?zé)嵩偕臑r青混凝土路面必須滿足一定的要求。

2.2 路面破損形式

滿足上述基本適用條件的基礎(chǔ)上,原則上就地?zé)嵩偕商幚硭械姆墙Y(jié)構(gòu)性破損路面病害形式,如松散、坑槽、泛油、摩擦系數(shù)降低、車轍、波浪、推擠、滑移裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫、反射裂縫和膨脹、擁包、凹陷和沉降引起的行駛質(zhì)量差等。各種就地?zé)嵩偕に囘m用的道路破損類型如表 3所示。

2.3 施工條件

瀝青混凝土路面就地?zé)嵩偕枋褂么笮偷膶Ｓ脵C(jī)械,進(jìn)行連續(xù)機(jī)械化施工,施工時(shí)機(jī)組長(zhǎng)達(dá) 100m左右,所以施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)滿足以下條件。

(1)要具有發(fā)揮就地?zé)嵩偕亻L(zhǎng)的足夠工程規(guī)模,不適合用于小型維修工程,以及難以確保連續(xù)機(jī)械化施工的工程;

(2)要確保現(xiàn)場(chǎng)的施工條件,一組施工機(jī)械通過時(shí)間約需 60～90min,還要加上養(yǎng)生時(shí)間,需要中斷施工路段一個(gè)多車道的交通;

(3)要對(duì)實(shí)行就地?zé)嵩偕范芜M(jìn)行舊路檢測(cè)評(píng)價(jià),看該路段是否符合瀝青路面就地?zé)嵩偕募夹g(shù)條件。檢測(cè)的主要內(nèi)容包括:瀝青路面變形類(車轍、擁包、沉陷)病害調(diào)查、路面抗滑性能調(diào)查、強(qiáng)度調(diào)查。按照高速公路及一級(jí)公路就地?zé)嵩偕褂矛F(xiàn)場(chǎng)要求,見表 4。

2.4 其他影響因素

由于就地?zé)嵩偕O(shè)備龐大,且現(xiàn)場(chǎng)對(duì)路面實(shí)施加熱、銑刨、攪拌等施工操作,因此在具體實(shí)施過程中,還會(huì)受到一些客觀因素影響,如表 5所示。

表 2 就地?zé)嵩偕m用的舊瀝青混凝土路面條件

表 3 就地?zé)嵩偕m用的路面破損形式

續(xù)表3

表 4 就地?zé)嵩偕褂矛F(xiàn)場(chǎng)要求

表 5 就地?zé)嵩偕鷳?yīng)用的其他影響因素

3 結(jié)論與建議

(1)瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)是一項(xiàng)高效環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、有利于瀝青路面層間連接、改善路面級(jí)配、延緩路面老化、能消除weissenberg效應(yīng)及其病害、避免接縫漏水、對(duì)交通干擾小的新技術(shù);

(2)在實(shí)際就地?zé)嵩偕┕ぶ?復(fù)拌再生和加鋪再生可改善骨料級(jí)配、瀝青含量等,達(dá)到改善路面結(jié)構(gòu)綜合性能的目的,應(yīng)用較多;而表面再生適合維修破損不嚴(yán)重、破損面積較小的路面;

(3)從路面要求、路面破損形式、施工條件等方面詳細(xì)分析就地?zé)嵩偕夹g(shù)的適用性,對(duì)于推廣利用此技術(shù)有一定的促進(jìn)作用;

(4)由于我國地域遼闊,又是多山國家,氣候和地面高程變化顯著,故自然因素變化復(fù)雜;所以應(yīng)結(jié)合每個(gè)省市的實(shí)際情況合理運(yùn)用就地?zé)嵩偕夹g(shù),避免生搬硬套。

[1] 胡錦濤.北京國際可再生能源大會(huì)的致辭.2005.11

[2] 交通部公路科學(xué)研究院.公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范(JTG F41-2008)[S].北京:人民交通出版社,2008.

[3] 董平如,沈國平.京津塘高速公路瀝青混凝土路面現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)[J].公路,2004,123-1239.

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[7] 拾方治,馬衛(wèi)民.瀝青路面再生技術(shù)手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2006.

[8] 江燕青.瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)的研究[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué)碩士論文,2006.

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