泡沫瀝青冷再生的技術(shù)瓶頸

文/圖

發(fā)展中的瓶頸

泡沫瀝青冷再生具有結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度增長(zhǎng)相對(duì)較快，施工過(guò)程污染小、節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，在各種瀝青路面冷再生技術(shù)中具有相對(duì)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。美國(guó)、南非、澳大利亞等國(guó)家在泡沫瀝青冷再生技術(shù)方面開(kāi)展了大量的研究與工程應(yīng)用，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。而我國(guó)起步相對(duì)較晚，自2000年通過(guò)一些科研和實(shí)體工程應(yīng)用，逐步關(guān)注和發(fā)展該項(xiàng)技術(shù)。目前，泡沫瀝青冷再生技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)的一種重要手段和方式。但是，該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用中仍存在一些技術(shù)瓶頸問(wèn)題亟待解決。

舊瀝青路面銑刨料RAP是泡沫瀝青冷再生混合料的重要原材料之一，由于原瀝青路面結(jié)構(gòu)組成、材料組成、施工、養(yǎng)護(hù)，以及銑刨回收條件的差異等，使得RAP的材料變異性相對(duì)較大，進(jìn)而對(duì)泡沫瀝青冷再生混合料的材料性能波動(dòng)及控制造成不利影響，這是泡沫瀝青冷再生技術(shù)發(fā)展應(yīng)用中需要進(jìn)一步研究解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。

合理的組成設(shè)計(jì)是確保泡沫瀝青冷再生混合料優(yōu)良路用性能的技術(shù)前提。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)泡沫瀝青冷再生混合料的研究和認(rèn)識(shí)還相對(duì)有限，配合比設(shè)計(jì)中僅以劈裂強(qiáng)度和凍融劈裂強(qiáng)度比作為主要指標(biāo)，相對(duì)而言設(shè)計(jì)指標(biāo)體系單一，無(wú)法實(shí)現(xiàn)考慮不同交通及環(huán)境條件的科學(xué)合理設(shè)計(jì)，進(jìn)而也不能有效保障泡沫瀝青冷再生工程后期的使用性能與品質(zhì)。

泡沫瀝青冷再生技術(shù)在國(guó)內(nèi)已開(kāi)展了一些實(shí)體工程應(yīng)用，這些應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)為該項(xiàng)技術(shù)的室內(nèi)研究提供了寶貴的數(shù)據(jù)資料。但是，目前國(guó)內(nèi)在泡沫瀝青冷再生工程運(yùn)營(yíng)后的性能跟蹤觀測(cè)方面還有欠缺，還存在“重前期建設(shè)，輕后期性能檢測(cè)”的問(wèn)題，不能很好地形成“室內(nèi)研究指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)用反饋驗(yàn)證室內(nèi)研究”的良性循環(huán)，一定程度上阻滯了泡沫瀝青冷再生技術(shù)在國(guó)內(nèi)的健康快速發(fā)展。

泡沫瀝青冷再生技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有目共睹，未來(lái)應(yīng)針對(duì)有關(guān)技術(shù)瓶頸開(kāi)展研究和實(shí)踐工作，必能推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的大規(guī)模推廣應(yīng)用，切實(shí)發(fā)揮該項(xiàng)技術(shù)的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)。

西閻高速：3年觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示壽命延長(zhǎng)

西閻高速公路是西禹高速公路的重要組成部分，是國(guó)家規(guī)劃的京昆高速公路（G5）陜西境內(nèi)的一段，是將西安與“飛機(jī)城”閻良、高陵縣、臨潼區(qū)等城鎮(zhèn)連為一體的主干道。

西閻高速公路表面出現(xiàn)推移、擁包

西閻高速公路面層與基層發(fā)生分層

表1 西閻高速公路大修工程級(jí)配

經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)營(yíng)，西閻高速公路出現(xiàn)了不同程度的破壞。2006年3月至4月，對(duì)西閻高速公路局部路段處理后又出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的推移、擁包現(xiàn)象。通過(guò)路面破損狀況調(diào)查、路面強(qiáng)度測(cè)試，以及現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣分析，西閻高速公路瀝青路面出現(xiàn)推移、擁包等病害主要是由于層間結(jié)合不好，尤其是基層與下面層間的黏結(jié)不好所致；同時(shí)也與瀝青混合料本身級(jí)配不良（偏細(xì)）導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度不足有關(guān)。

西閻高速公路原路面結(jié)構(gòu)形式為：4厘米AK-16+5厘米AC-20+6厘米AC-25+20厘米二灰穩(wěn)定砂礫+28厘米二灰穩(wěn)定土。搶修工程具體修筑方案為：將原路面瀝青面層銑刨，保留原來(lái)二灰砂礫基層保留不動(dòng)，并對(duì)其表面進(jìn)行拉毛處理。利用原路面15厘米的瀝青面層銑刨舊料，采用泡沫瀝青進(jìn)行冷再生作為上基層，其上再加鋪兩層瀝青混凝土，具體為：4厘米AC-13+5厘米AC-20+15厘米泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定上基層。搶修工程中使用中海90#基質(zhì)瀝青，瀝青最佳發(fā)泡溫度為160攝氏度，最佳發(fā)泡用水量為2.0%。

搶修工程完工后對(duì)路面使用狀況進(jìn)行了跟蹤觀測(cè)，表2至表6列示了3年的觀測(cè)結(jié)果。

結(jié)果顯示，采用泡沫瀝青冷再生混合料作為路面基層時(shí)，可緩解路面破損、車轍等病害的發(fā)生，有效提高了瀝青路面的使用性能，延長(zhǎng)路面使用壽命。

表2 西閻高速公路泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)結(jié)果

表3 西閻高速公路彎沉數(shù)據(jù)匯總

表4 西閻高速公路路面破損數(shù)據(jù)匯總

表5 西閻高速公路平整度數(shù)據(jù)

表6 西閻高速公路車轍檢測(cè)數(shù)據(jù)匯總

西戶高速：泡沫瀝青冷再生工程

西戶高速公路是國(guó)家高速公路網(wǎng)京昆高速公路（G5）的組成路段之一，也是陜西省“2637”高速公路網(wǎng)中“西漢線”的組成部分。起于陜西西安繞城高速公路河池寨立交，途經(jīng)西安長(zhǎng)安區(qū)和戶縣的9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，全長(zhǎng)33公里、路基寬28米，雙向四車道，設(shè)計(jì)時(shí)速120公里。于2000年12月開(kāi)工建設(shè)，2002年12月1日通車。通車幾年后，部分路段出現(xiàn)不同程度的損害，運(yùn)營(yíng)單位決定對(duì)其進(jìn)行修整，修整后的路面結(jié)構(gòu)形式為：4厘米AC-13+6厘米AC-20+14厘米泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定上基層。

表7 西戶高速公路各路段彎沉數(shù)據(jù)匯總

表8 西戶高速公路各路段2009年至2011年路面破損數(shù)據(jù)

表9 西戶高速公路各路段2009年至2011年路面平整度數(shù)據(jù)

表10 西戶高速公路各路段2009年至2011年車轍檢測(cè)數(shù)據(jù)匯總

維修整治工程結(jié)束后，對(duì)路面使用狀況進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，表7至表10列示了3年的觀測(cè)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)多年的使用，泡沫瀝青冷再生層應(yīng)用效果良好，滿足道路相關(guān)使用要求。

玉元高速：兩層銑刨

玉元高速公路為昆磨高速公路（G8511）云南玉溪至元江段，起于玉溪高倉(cāng)，與昆玉高速公路相連，止于元江二塘橋，與元磨高速公路相連，全長(zhǎng)112.09公里。試驗(yàn)段鋪筑前，原路面出現(xiàn)明顯車轍及縱向裂縫。為在云南省境內(nèi)推廣泡沫瀝青冷再生技術(shù)，于玉元高速公路下行線方向（K141+918～K142+918），鋪筑1000米試驗(yàn)段。具體實(shí)施方案為：原路面分兩層銑刨，第1層深0.15米、寬4.4米、長(zhǎng)1020米；第2層深0.11米、寬4米、長(zhǎng)1000米；重鋪10厘米厚瀝青面層和15厘米厚泡沫瀝青冷再生層。

表11 玉元高速公路泡沫瀝青冷再生設(shè)計(jì)級(jí)配

表12 惠河高速公路泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)結(jié)果

工程使用的舊料為原路瀝青混凝土面層銑刨料，采用殼牌70#瀝青、42.5普通硅酸鹽水泥，進(jìn)行室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)，具體工程設(shè)計(jì)級(jí)配與配合比設(shè)計(jì)結(jié)果如表11和表12所示。

通過(guò)對(duì)泡沫瀝青冷再生試驗(yàn)段3個(gè)月的跟蹤觀測(cè)，未發(fā)現(xiàn)冷再生路面出現(xiàn)明顯病害，并對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行鉆芯取樣，發(fā)現(xiàn)芯樣完整，芯樣強(qiáng)度等力學(xué)參數(shù)明顯提升，反映出泡沫瀝青冷再生路面使用性能良好。

玉元高速公路泡沫冷再生路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖