論高性能半柔性廠拌冷再生面層的應用研究

馬效東 閆 威

(1.山西運城路橋有限責任公司，山西運城 044000;2.山西平陽路橋有限公司，山西臨汾 041000)

1 工程概況

G108山西段位于山西省臨汾市襄汾縣及曲沃縣境內(nèi)，屬霍州退沙至侯馬鳳城一級公路中重要的一段，原路段于1999年12月在原二級路上拓寬改建而成，其路面結(jié)構(gòu)如圖1所示。拓寬改建通車10多年以來，由于原設(shè)計、施工原因以及多年來交通量和軸載增大等問題，導致該路段公路服務能力下降，路面出現(xiàn)了橫向裂縫、縱向裂縫、龜裂、車轍、壅包等多種病害，嚴重影響了交通安全，急需對該路段進行維修改造。

為加強舊瀝青混凝土面層的循環(huán)利用，節(jié)約能源，降低工程造價，選取K918+160～K920+900和K931+200～K933+000段進行高性能半柔性廠拌冷再生技術(shù)施工，其大修路面結(jié)構(gòu)如圖2所示。根據(jù)調(diào)研的交通量數(shù)據(jù)可知該路段在設(shè)計年限內(nèi)將承受繁重的交通任務，屬特重交通等級范疇。

圖1 G108山西段原路面結(jié)構(gòu)

圖2 G108山西段大修路面結(jié)構(gòu)

2 廠拌冷再生混合料目標配合比

2.1 原材料性能檢測

2.1.1 雙膠結(jié)料

混合料的膠結(jié)料由特種乳化瀝青和水泥共同組成。其中水泥采用32.5級普通硅酸鹽水泥，經(jīng)檢測初凝時間在3 h以上，終凝時間在6 h以上，滿足設(shè)計要求。

特種乳化瀝青進行性能檢測，其結(jié)果如表1所示。由表1可以看出，特種乳化瀝青各項性能滿足要求。

表1 特種乳化瀝青檢測結(jié)果及技術(shù)要求

2.1.2 銑刨料與新集料級配

廠拌冷再生混合料目標配合比設(shè)計用粗細集料先用瀝青拌和料的石灰?guī)r，其各項指標均能滿足技術(shù)要求;舊瀝青路面銑刨料取自臨汾市襄汾縣城路面大修的瀝青面層銑刨料，銑刨料和集料的級配篩分檢測結(jié)果如表2所示。

表2 銑刨料和集料的級配篩分檢測結(jié)果

2.2 礦料級配設(shè)計

G108山西段路面大修工程中的下面層采用的高性能半柔性廠拌冷再生混合料為AC-25型礦料級配范圍。經(jīng)計算得出兩條目標礦料級配的原材料組成比例如表3所示。目標級配合成結(jié)果如圖3所示。

表3 目標礦料級配的原材料組成比例

圖3 目標礦料級配的合成曲線及級配范圍

2.3 最佳乳化瀝青用量確定

由表4可知合成級配1及合成級配2在特種乳化瀝青用量4.0%時的空隙率大小合適，穩(wěn)定度、劈裂強度等指標滿足要求，故兩條目標礦料級配的混合料最佳特種乳化瀝青用量均取4.0%。

表4 合成級配1和2體積指標及力學性能試驗結(jié)果

2.4 最佳含水量確定

廠拌冷再生混合料中的液體包括特種乳化瀝青和水。特種乳化瀝青用量確定為4.0%，通過對用水量的變化確定再生混合料的最大干密度和最佳含水量。通過擊實試驗獲得干密度變化的曲線，即得出最大干密度時對應的最佳含水量，如圖4所示。

圖4 目標配合比1和2重型擊實試驗得實測含水量與干密度關(guān)系曲線

由圖4可確定合成級配1混合料的最大干密度為2.11 g/cm3，對應的最佳含水量4.4%(最佳液體含量為6.9%，拌和時需外加水量2.7%);合成級配2混合料的最大干密度為2.142 g/cm3，對應的最佳含水量4.2%(最佳液體含量為6.7%，拌和時需外加水量 2.5%)。

2.5 設(shè)計級配的性能驗證

混合料性能驗證結(jié)果如表5所示。由表5可以看出，混合料目標配合比可采用合成級配1或合成級配2，其各項路用性能指標均能滿足技術(shù)要求，結(jié)合已有研究與工程經(jīng)驗，確定合成級配1為本段工程廠拌冷再生混合料的目標配合比設(shè)計結(jié)果。

表5 廠拌冷再生混合料性能試驗驗證結(jié)果

3 試驗路段鋪筑及施工工藝

2012年8月29日～9月2日進行了試驗路段鋪筑，如圖5所示。

圖5 G108山西段廠拌冷再生試驗路段鋪筑

3.1 施工前準備

1)將回收的瀝青路面銑刨料采用振動篩篩分成2檔，分別為0 mm～5 mm和5 mm～20 mm，并用裝載機將其轉(zhuǎn)運到堆料場均勻堆放，轉(zhuǎn)運和堆放過程中應避免回收料的離析，應覆蓋做好防雨、防二次污染工作。

2)在冷再生混合料施工前，完成改性乳化瀝青碎石下封層，保持干凈不受污染。

3.2 廠拌冷再生混合料拌和

1)混合料的拌制采用3000型瀝青拌和站進行拌制，需對拌和設(shè)備進行改裝，增加專用的水箱和進水管道，并將加水計量系統(tǒng)接入拌和設(shè)備控制室。

2)拌和時間采用冷料和水硬膠結(jié)料干拌5 s～8 s，加水拌和5 s～8 s至混合料均勻后，再噴撒特種乳化瀝青，總拌和時間不少于45 s。

3.3 混合料運輸

運輸采用15 t左右的自卸汽車，車廂應清掃干凈，在車廂側(cè)板和底部涂1∶3的少量油水混合液。

3.4 混合料攤鋪

采用瀝青攤鋪機攤鋪，熨平板不需加熱，應采用自動找平方式，用鋼絲繩引導的高程控制方式。

3.5 混合料碾壓

1)先用鋼輪壓路機靜壓以防止乳液的流失;再用鋼輪壓路機開振碾壓;最后使用膠輪壓路機碾壓+鋼輪壓路機收面，膠輪壓路機碾壓時不得出現(xiàn)水跡或提漿現(xiàn)象，鋼輪壓路機收面至無輪跡為止。

2)采用灌砂法對壓實情況進行跟蹤檢測，以確定碾壓遍數(shù)。

4 施工過程中存在的問題及解決措施

由于高性能半柔性廠拌冷再生技術(shù)在山西省內(nèi)是第一次應用，現(xiàn)場人員經(jīng)驗不足，在技術(shù)交底后的鋪筑過程中，仍出現(xiàn)以下一些問題:

1)設(shè)備方面。G108山西段大修工程廠拌冷再生混合料的拌制采用3000型瀝青拌和樓，剛開始拌和時冷料倉下料口、滾筒出口、提升筒等多處出現(xiàn)堵塞致使拌和困難。

2)級配控制方面。由于銑刨料來源較廣，離散性較大，加之堆放時間較長，應將銑刨料篩分成兩檔以至多檔。不加篩分的銑刨料中粘結(jié)塊較大，拌和、攤鋪及碾壓不易，且鋪筑后容易產(chǎn)生水損壞及坑槽等病害，如圖6所示。

3)含水量控制方面。由于伺服閥門控制含水量大小較為困難，且銑刨料中水分含量差異性較大，在第一天施工時前兩車混合料的含水量明顯偏大，造成碾壓困難，若過壓則會導致細集料浮于面層，與上面層的粘附性不良，如圖7所示。

圖6 未篩分的大塊銑刨料

圖7 第一天施工時前兩車含水量明顯偏大

針對以上出現(xiàn)的主要問題，及時采取以下措施予以解決:

1)要求連續(xù)生產(chǎn)，保持生產(chǎn)的順暢性，及時對冷料倉下料口、滾筒出口、提升筒等多處易堵塞處進行清理。每天生產(chǎn)結(jié)束后，拌和樓沖洗干凈。

2)每日生產(chǎn)前須對銑刨料進行篩分試驗，結(jié)合生產(chǎn)配合比結(jié)果對級配進行微調(diào)，當銑刨料偏細時應減少新料中細料的用料比例，增加到粗料中，反之亦然。同時進行嚴密的銑刨料篩分及上料監(jiān)控。

3)每日生產(chǎn)前須對銑刨料進行含水量試驗，結(jié)合生產(chǎn)配合比中銑刨料含水量及確定的外加用水量調(diào)整用水量，而且要嚴格根據(jù)試鋪確定的施工工藝對含水量進行控制，不許人為地隨意調(diào)整，及時養(yǎng)護機械，確保外加水量正常。

5 結(jié)語

廠拌冷再生技術(shù)實現(xiàn)了舊瀝青路面材料的再生循環(huán)利用，節(jié)約了石料、瀝青和燃油資源，降低了廢棄物的排放，具有重要的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

［1］JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JTJ 052-2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程［S］.

［3］JTG E51-2009，公路工程無機結(jié)合穩(wěn)定材料試驗規(guī)程［S］.