廠拌冷再生技術(shù)在瀝青路面維修項(xiàng)目中的應(yīng)用分析

薛 白 玉

(山西遠(yuǎn)方路橋(集團(tuán))有限責(zé)任公司，山西 大同 037006)

0 引言

在長(zhǎng)期自然環(huán)境和重載交通的共同作用下，部分路段出現(xiàn)了嚴(yán)重的瀝青路面病害，嚴(yán)重影響了公路瀝青路面的通行能力。傳統(tǒng)的路橋大修施工技術(shù)是在瀝青路面的承載能力大部分或者完全喪失的情況下，將原有瀝青路面銑刨后重新鋪筑，由于完全破壞了瀝青路面的結(jié)構(gòu)體系，在養(yǎng)護(hù)大修過(guò)程中要重新鋪筑底基層、基層及面層，不但施工周期長(zhǎng)，而且大修施工成本居高不下，給道路通行造成嚴(yán)重的不便。

瀝青路面再生技術(shù)是基于傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)技術(shù)之上，將原有瀝青混合料經(jīng)銑刨、破碎、篩分等流程，并添加一定比例的新拌和瀝青、集料等，通過(guò)廠拌或者路拌后直接攤鋪壓實(shí)，是一種高效的再生養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)。本文以常用的廠拌瀝青混合料再生技術(shù)為研究對(duì)象，詳細(xì)分析了廠拌冷再生技術(shù)在高速公路瀝青路面維修中的應(yīng)用情況。

1 廠拌冷再生瀝青混合料強(qiáng)度形成機(jī)理分析

通過(guò)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，在公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工過(guò)程中，最常用的廠拌瀝青混合料類(lèi)型為乳化瀝青冷再生混合料，為了明確廠拌冷再生乳化瀝青混合料的工程應(yīng)用情況，應(yīng)先掌握該材料的強(qiáng)度形成機(jī)理。

乳化瀝青混合料的強(qiáng)度形成主要依賴(lài)于乳化瀝青和瀝青混凝土內(nèi)的集料，借助廠拌冷再生技術(shù)將集料和水充分拌和均勻，保證集料表面清潔濕潤(rùn)，并均勻加入乳化瀝青。以上各材料在拌和過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生表面均勻的且具備吸附性的薄膜，薄膜表面的吸附性作用能夠?qū)崿F(xiàn)瀝青顆粒的快速排列；在外界環(huán)境適宜的條件下，乳化瀝青開(kāi)始“破乳”，最終形成類(lèi)似熱拌和瀝青混合料的完全包裹結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1。

廠拌冷再生瀝青混合料在性能劃分上可以細(xì)分為施工性能和路用性能兩方面，其中，施工性能主要是針對(duì)于冷再生瀝青混合料的廠拌、攤鋪及壓實(shí)環(huán)節(jié)，冷再生瀝青混合料的施工和易性直接決定了其施工性能和后期的路用性能。路用性能主要包括壓實(shí)度、承載能力及高溫穩(wěn)定性等指標(biāo)，表1為冷再生乳化瀝青混合料路用性能的主要影響因素。

表1 冷再生乳化瀝青混合料路用性能的主要影響因素

在以上統(tǒng)計(jì)的影響因素中，乳化劑類(lèi)型對(duì)路面主要性能均有影響，在冷再生瀝青混合料中添加礦料后，以礦料的特性確定乳化瀝青選型，拌和回收瀝青面層材料的瀝青混合料，結(jié)合瀝青混合料的起始強(qiáng)度、黏附性、破乳時(shí)間等進(jìn)行選定；除了乳化瀝青本身外，相關(guān)集料的級(jí)配設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)冷拌乳化瀝青混合料的早強(qiáng)和后期強(qiáng)度指標(biāo)均有決定性影響。應(yīng)優(yōu)化冷再生瀝青混合料的級(jí)配類(lèi)型，以提高乳化瀝青混合料的級(jí)配碎石骨架特性，提高承載能力等路面性能。

通過(guò)科學(xué)的配合比設(shè)計(jì)，冷再生混合料的劈裂強(qiáng)度比可以超過(guò)90%，甚至出現(xiàn)超過(guò)100%的情況，說(shuō)明冷再生混合料有卓越的抗水損害能力，見(jiàn)圖2。

2 廠拌冷再生瀝青路面維修施工應(yīng)用分析

2.1 廠拌冷再生施工技術(shù)分析

廠拌和生產(chǎn)技術(shù)在瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修施工過(guò)程中可不犧牲瀝青路面原有的幾何外形基礎(chǔ)上優(yōu)化路面的總體結(jié)構(gòu)，并適用于多種病害的維修處治要求。經(jīng)廠拌后的各種再生瀝青混合料的施工和易性良好，為了保證維修及養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量，最好在冷再生層之上加鋪上封層，以提升瀝青路面的密封防水性和耐磨性。

為了提升廠拌瀝青混合料的拌合效率和拌合質(zhì)量，滿(mǎn)足廠拌機(jī)械設(shè)備的可移動(dòng)性和機(jī)動(dòng)擴(kuò)容工作特點(diǎn)，相關(guān)機(jī)械零部件在運(yùn)輸至固定施工場(chǎng)地后能夠快速安裝就位，一套完善的廠拌瀝青混合料攪拌設(shè)備包括：輸料倉(cāng)、泵送設(shè)備、輸料噴嘴及雙輪攪拌機(jī)械，成套廠拌機(jī)械設(shè)備應(yīng)滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)程控要求，可以結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的混合料需求量動(dòng)態(tài)控制生產(chǎn)效率。廠拌和冷再生施工技術(shù)可以細(xì)分為以下基本流程，具體如圖3所示。

2.2 廠拌冷再生乳化瀝青混合料維修施工技術(shù)

在正式開(kāi)展維修施工前，應(yīng)先對(duì)原始瀝青路面進(jìn)行銑刨，銑刨厚度應(yīng)以設(shè)計(jì)厚度為基準(zhǔn)，銑刨機(jī)的推進(jìn)速率應(yīng)控制在75 mm/s～90 mm/s，銑刨作業(yè)應(yīng)保證勻速推進(jìn)。在銑刨的同時(shí)，應(yīng)開(kāi)展多線同步施工作業(yè)，將待拌合的RAP(回收瀝青面層材料)材料和乳化瀝青材料運(yùn)輸至拌合廠，運(yùn)輸車(chē)輛作業(yè)過(guò)程中應(yīng)避免車(chē)輛碾壓待拌合的銑刨材料，防止銑刨材料在荷載作用下結(jié)塊硬化。銑刨完畢后，為了保證后續(xù)冷拌瀝青混合料的攤鋪和壓實(shí)施工成效，必須增加粘結(jié)層的粘附性能，在攤鋪前應(yīng)對(duì)粘附層進(jìn)行適當(dāng)?shù)蔫徝幚恚⒓皶r(shí)清理粘附層的雜物，保持粘附層清潔，在攤鋪冷拌瀝青混合料時(shí)，應(yīng)提前均勻?yàn)⒉纪笇佑?，確保接縫位置的透層油灑布均勻。

再生混合料配合比設(shè)計(jì)宜采用擊實(shí)法、修正馬歇爾法和路用性能檢驗(yàn)的綜合設(shè)計(jì)方法。廠拌冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)取料時(shí)，應(yīng)從處理后的回收瀝青路面材料(RAP)拌和場(chǎng)料堆取樣；就地冷再生混合料的配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)取樣。如使用其他取樣方式取樣，還應(yīng)使用上述取樣方法進(jìn)行設(shè)計(jì)檢驗(yàn)。

再生混合料工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍應(yīng)在本指南規(guī)定的級(jí)配范圍內(nèi)，根據(jù)公路等級(jí)、工程性質(zhì)、交通特點(diǎn)、材料品種等因素，通過(guò)對(duì)工程條件大體相當(dāng)?shù)墓こ淌褂们闆r進(jìn)行調(diào)查研究后確定。根據(jù)再生混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果，進(jìn)行廠拌冷再生混合料生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，應(yīng)按以下方法：

1)確定各冷料倉(cāng)的材料類(lèi)型及規(guī)格后，標(biāo)定各冷料倉(cāng)下料滾軸轉(zhuǎn)速與下料速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即每轉(zhuǎn)一圈下料的質(zhì)量(kg/轉(zhuǎn))，根據(jù)各冷料倉(cāng)的材料用量比例和拌料速度，確定各冷料倉(cāng)下料滾軸轉(zhuǎn)速。

2)根據(jù)各冷料倉(cāng)下料滾軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)行廠拌冷再生混合料試拌，并取試拌再生混合料進(jìn)行礦料級(jí)配檢驗(yàn)。將舊路面材料級(jí)配與新集料級(jí)配合成的礦料級(jí)配作為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)級(jí)配，添加再生膠結(jié)料拌制出混合料進(jìn)行干篩和抽提篩分，根據(jù)篩分試驗(yàn)結(jié)果，得出干篩法或抽提篩分法礦料級(jí)配與基準(zhǔn)設(shè)計(jì)礦料級(jí)配的偏差，用于修正再生混合料礦料級(jí)配。

3)取試拌再生混合料進(jìn)行劈裂強(qiáng)度、浸水劈裂強(qiáng)度、馬歇爾穩(wěn)定度、浸水馬歇爾穩(wěn)定度、高溫車(chē)轍、低溫彎曲、凍融劈裂強(qiáng)度等性能驗(yàn)證，確定符合要求的生產(chǎn)配合比結(jié)果。

4)根據(jù)試拌生產(chǎn)配合比結(jié)果，選取200 m～300 m路段進(jìn)行生產(chǎn)配合比試鋪驗(yàn)證，從施工工藝、工程質(zhì)量、施工管理、施工安全等方面驗(yàn)證施工方案的可行性，確定再生混合料鋪筑關(guān)鍵工藝及參數(shù)，為正式施工提供技術(shù)依據(jù)。

冷拌瀝青混合料維修施工過(guò)程中的攤鋪和壓實(shí)是兩個(gè)重要施工環(huán)節(jié)。瀝青混合料攤鋪應(yīng)使用配套有自動(dòng)整平功能的瀝青攤鋪機(jī)，為了抑制瀝青混合料中的水分蒸發(fā)，在攤鋪過(guò)程中應(yīng)做好局部密封性，以降低瀝青混合料中的水分散失，保證瀝青混合料的施工和易性滿(mǎn)足要求。攤鋪過(guò)程中，單位作業(yè)面上的攤鋪機(jī)械應(yīng)選用至少兩臺(tái)及以上的施工機(jī)械配合施工，相鄰配合攤鋪機(jī)械的前后布置間距應(yīng)控制在15 m～20 m范圍內(nèi)，攤鋪機(jī)械設(shè)備應(yīng)勻速推進(jìn)，在攤鋪階段不能隨意調(diào)整推進(jìn)速率，攤鋪過(guò)程中應(yīng)委派專(zhuān)人進(jìn)行跟機(jī)檢查，一旦發(fā)現(xiàn)瀝青混合料出現(xiàn)機(jī)械粘附現(xiàn)象應(yīng)使用施工鏟刮蹭熨平板，保證瀝青混合料在攤鋪階段不出現(xiàn)集料離析病害。

攤鋪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)定時(shí)檢測(cè)攤鋪實(shí)際厚度、預(yù)拱度及橫坡等參數(shù)，保證攤鋪厚度和松鋪系數(shù)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。瀝青混合料壓實(shí)應(yīng)使用鋼輪壓路機(jī)和膠輪壓路機(jī)聯(lián)合施工，壓實(shí)施工應(yīng)趕在乳化瀝青“破乳”時(shí)進(jìn)行，壓實(shí)施工過(guò)程中應(yīng)妥善控制瀝青混合料的含水率指標(biāo)，保證含水率滿(mǎn)足壓實(shí)潤(rùn)滑性要求。壓實(shí)應(yīng)細(xì)分為初壓、復(fù)壓及終壓三部分組成，初壓以靜壓實(shí)為主，復(fù)壓雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)和膠輪壓路機(jī)配合壓實(shí)，終壓施工應(yīng)使用雙鋼輪壓路機(jī)靜壓，以消除壓實(shí)機(jī)械輪跡。

3 結(jié)語(yǔ)

以往的路橋大修施工是等到瀝青路面承載能力大部分甚至是完全喪失的情況下，將原有瀝青路面銑刨后重新鋪筑，在養(yǎng)護(hù)大修過(guò)程中要重新鋪筑底基層、中面層及面層，不但施工周期長(zhǎng)，而且大修施工成本很高，不利于實(shí)現(xiàn)公路養(yǎng)護(hù)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展。廠拌冷再生瀝青混合料施工技術(shù)不但解決了瀝青混合料集中拌合問(wèn)題，還提高了瀝青混凝土路面的維修養(yǎng)護(hù)施工效率，應(yīng)在后續(xù)的維修施工中繼續(xù)推廣使用。