干線公路養(yǎng)護(hù)中瀝青路面冷再生]技術(shù)的應(yīng)用研究

相 磊，張佳偉

(河南長安交通科技發(fā)展有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

目前，我國公路建設(shè)已逐步從“建養(yǎng)并重”轉(zhuǎn)變?yōu)榱恕耙责B(yǎng)為主”，公路養(yǎng)護(hù)任務(wù)艱巨。每年公路維修養(yǎng)護(hù)會(huì)產(chǎn)生大量廢舊瀝青材料，且呈逐年遞增的趨勢。若舊瀝青材料棄之不用，不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，還會(huì)增加養(yǎng)護(hù)成本。為此，冷再生技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。冷再生可充分利用路面廢舊瀝青材料，減少環(huán)境污染，降低養(yǎng)護(hù)成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為此，本文針對(duì)干線公路養(yǎng)護(hù)中瀝青路面冷再生技術(shù)進(jìn)行了分析與探討。

1 工程概況

某公路工程屬于南北交通干道，地理位置十分關(guān)鍵，本次養(yǎng)護(hù)工程的全長為5.817 km，起止終點(diǎn)為K27+000～K32+817。近年來，隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，沿線交通量與日倍增，作為重要干線公路，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。但經(jīng)路面調(diào)查發(fā)現(xiàn)，本路段出現(xiàn)了許多病害問題，其中局部路段病害極為嚴(yán)重，對(duì)于汽車通行而言，嚴(yán)重影響了行車安全性。

2 路況調(diào)查及設(shè)計(jì)方案

2.1 路況調(diào)查

本路段屬于干線公路，承擔(dān)著重要的交通任務(wù)，是兩地區(qū)的主要聯(lián)絡(luò)線。根據(jù)交通量調(diào)查數(shù)據(jù)分析可知，在本路段車輛類型主要為小型客車，但大客車、中型、大型貨車所占比例也不容忽視，已經(jīng)達(dá)到了40%左右，日交通量較大，根據(jù)交通等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，可將本路段交通量劃分為重交通。

在路面破損狀況檢測中，通過分析可知，路面的損壞狀況指數(shù)(PCI)為76.2，路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)為89.1，路面質(zhì)量指數(shù)(PQI)為80.2。路面強(qiáng)度系數(shù)(SSI)為0.584，路面強(qiáng)度指數(shù)(PSSI)為56.91。因此，在路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)中，路面強(qiáng)度較差，評(píng)價(jià)等級(jí)為“中”。為了進(jìn)一步了解路面的實(shí)際情況，決定進(jìn)行鉆芯取樣，通過分析，很多檢測點(diǎn)未取出完整的芯樣，針對(duì)輕微病害處，基本上都出現(xiàn)了基層松散問題。而對(duì)于病害較為嚴(yán)重的位置，基本上都有面層裂縫貫穿情況，且基層松散，無法成形。

2.2 設(shè)計(jì)方案

第一步，先銑刨原路面，銑刨掉瀝青混合料層，厚度為12 cm。

第二步，加鋪乳化瀝青冷再生下面層，厚度為8 cm，并鋪設(shè)AC-16熱拌瀝青混合料，厚度為4 cm。經(jīng)劈裂強(qiáng)度和馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，保證各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)定要求。

3 冷再生施工技術(shù)原理

一般來講，瀝青路面通車運(yùn)營幾年后，便會(huì)出現(xiàn)瀝青老化、松散、坑槽等病害，路面的使用性能逐漸衰減，通過養(yǎng)護(hù)維修，可恢復(fù)路面的路用性能，延長道路的使用壽命。相比傳統(tǒng)瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)，冷再生技術(shù)的應(yīng)用，有利于充分利用舊路廢棄瀝青材料，節(jié)約成本，保護(hù)環(huán)境，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

隨著綠色公路理念的提出，瀝青路面再生利用工藝備受人們的青睞。在冷再生工藝中，可分為就地冷再生和廠拌冷再生。本文重點(diǎn)分析就地冷再生技術(shù)，該技術(shù)是指將一定量的新骨料摻加到現(xiàn)有舊鋪層材料內(nèi)，并根據(jù)配合比設(shè)計(jì)，摻加適量的添加劑、水等材料，在常溫作用下，連續(xù)地進(jìn)行材料銑刨、破碎、拌和、攤鋪、碾壓等一系列工序。冷再生技術(shù)可處理絕大多數(shù)的路面破壞類型，可以改善路面的行駛質(zhì)量，恢復(fù)路面的使用性能。同時(shí)，冷再生技術(shù)可全部就地利用舊瀝青材料，提高基層強(qiáng)度。有關(guān)研究顯示，相比傳統(tǒng)施工技術(shù)，就地冷再生技術(shù)可節(jié)約成本20%～50%，且對(duì)交通影響小，具有良好的施工效果。

4 瀝青路面冷再生技術(shù)要點(diǎn)

4.1 RAP的性能分析

在路面維修養(yǎng)護(hù)施工中會(huì)產(chǎn)生大量廢舊瀝青混合料，即RAP，若棄之不用，不利于環(huán)保，且會(huì)造成資源浪費(fèi)，增加養(yǎng)護(hù)成本。再生瀝青混合料中，RAP摻量較小情況下，RAP自身性能可忽略不計(jì)。但RAP摻量較高的情況下，須考慮RAP的含水率、舊瀝青老化程度、舊集料性能等指標(biāo)，為保證再生混合料質(zhì)量，對(duì)廢舊瀝青混合料RAP性能進(jìn)行評(píng)價(jià)分析十分必要。

1)含水量。公路施工屬于露天作業(yè)，RAP回收及存放均暴露在空氣中，受雨水及空氣濕度等因素影響，RAP含水率有一定變化。為保證再生混合料級(jí)配及施工質(zhì)量，在配合比設(shè)計(jì)前，須考慮RAP含水率問題，并按照公路工程集料試驗(yàn)規(guī)范要求進(jìn)行RAP含水率檢測。在廢舊瀝青混合料含水率檢測中，平均含水率為2.01%，可滿足含水率小于等于3%要求。

2)舊瀝青老化程度。經(jīng)研究表明，瀝青老化的主要原因在于大氣環(huán)境下瀝青材料內(nèi)輕質(zhì)油分氧化揮發(fā)，即便路面投入使用后，瀝青老化問題仍在加劇。瀝青老化的成因還包括溫度變化、壓實(shí)度、空隙率等。瀝青老化之后，瀝青的性能指標(biāo)會(huì)逐步劣化，主要體現(xiàn)在針入度、延度下降，及黏度、軟化點(diǎn)增高，進(jìn)而影響瀝青混合料的耐久性，出現(xiàn)路面裂縫、松散等病害。經(jīng)試驗(yàn)分析，相較于新瀝青，回收舊瀝青的軟化點(diǎn)、黏度、延度及針入度都產(chǎn)生了極大的改變，表明舊瀝青存在嚴(yán)重老化現(xiàn)象，瀝青老化后，又脆又硬，在行車荷載和自然因素的反復(fù)作用下，瀝青老化速度加快，路面開裂、松散等病害頻繁。再生利用舊瀝青材料可以實(shí)現(xiàn)材料再利用，減少資源浪費(fèi)，降低養(yǎng)護(hù)成本。

3)舊集料性能。在行車荷載與自然環(huán)境的作用下，瀝青路面混合料內(nèi)部集料粒徑、級(jí)配等均會(huì)發(fā)生一定變化。研究表明，長期車輛碾壓作用下，隨著通車運(yùn)營時(shí)間的不斷增加，路面混合料集料粒徑變小細(xì)化，級(jí)配也會(huì)隨之改變。造成集料細(xì)化的原因很多，常見有集料自身力學(xué)性能改變、交通量大、使用時(shí)間長等。在廢舊瀝青混合料再生利用時(shí)，應(yīng)了解其自身性能，尤其是舊集料的級(jí)配、壓碎值等。在離心抽提舊瀝青混合料過程中，先將集料表面的瀝青去除，獲取純凈的集料，隨后作相關(guān)物理力學(xué)試驗(yàn)。經(jīng)檢測，舊集料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均在規(guī)定范圍內(nèi)，說明在通車運(yùn)行過程中瀝青混合料雖細(xì)化，但對(duì)其自身的物理力學(xué)性能影響不大，可用于瀝青混合料再生施工，具有可行性。

4.2 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

結(jié)合上述RAP性能分析情況，在本工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍確定前，可先了解乳化瀝青的再生條件，并確定乳化瀝青的準(zhǔn)確用量。最終確定乳化瀝青冷再生混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)，即舊料(0～10 cm)：舊料(10～25 mm)：石灰?guī)r(10～20 mm)：水泥：礦粉：乳化瀝青=57:20:20:1.5:1.5:3.7。

4.3 拌和施工

就地冷再生拌和施工中，須經(jīng)過專用料倉將回收料運(yùn)送到高位，拌和時(shí)，還須確定目標(biāo)配合比，準(zhǔn)確計(jì)量各個(gè)礦料供料的速度，待穩(wěn)定之后，方可進(jìn)行試拌。要求按照篩分結(jié)果及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)配合比內(nèi)的礦料級(jí)配，保證合成級(jí)配盡可能與目標(biāo)級(jí)配一致，在允許范圍內(nèi)合理控制誤差。按照目標(biāo)配合比所計(jì)算的瀝青用量最佳值進(jìn)行成型馬歇爾試件的制作，最終確定生產(chǎn)最佳瀝青用量。與此同時(shí)，還要控制好拌和時(shí)間、拌和溫度，保證無離析，確保拌和施工和易性滿足施工規(guī)定。

4.4 混合料運(yùn)輸

混合料運(yùn)輸環(huán)節(jié)，材料若被污染了，很容易影響混合料的路用性能，因此，在材料運(yùn)輸前，先要清理干凈運(yùn)料車的車廂內(nèi)壁，確保潔凈、無雜物。此外，還要將隔離液均勻涂抹到車輛內(nèi)壁和底部，但不得存在多余液體，通過涂抹隔離劑，可避免材料與內(nèi)壁粘連。在裝料時(shí)，通過3次裝料，可避免混合料離析。

4.5 攤鋪施工

攤鋪混合料時(shí)，不宜在雨天施工，若氣溫在10℃以下，同樣不宜施工?；旌狭蠑備伿┕で埃湓偕┕o需加熱熨平板，只需要均勻噴灑防粘材料。在整個(gè)攤鋪環(huán)節(jié)，須嚴(yán)格按照施工原則，保證攤鋪連續(xù)、均勻施工，在施工過程中不允許隨意更換行駛速度，同時(shí)，為了保證材料質(zhì)量，應(yīng)保證螺旋布料器轉(zhuǎn)動(dòng)速度一致，攤鋪速度可控制在2～4 m/min，若出現(xiàn)混合料離析問題，須及時(shí)尋求原因，并根據(jù)原因及病害實(shí)際情況，采取科學(xué)、有效的措施進(jìn)行處理。在冷再生混合料攤鋪時(shí)，松鋪系數(shù)為1.3，施工時(shí)，詳細(xì)檢查攤鋪厚度等技術(shù)指標(biāo)，若與設(shè)計(jì)不符，須及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保證攤鋪質(zhì)量。攤鋪工藝也直接影響瀝青路面的平整度，主要包括基準(zhǔn)線控制、攤鋪機(jī)速度以及攤鋪機(jī)操作。基準(zhǔn)線控制不當(dāng)主要是水準(zhǔn)點(diǎn)沉降、施工放樣精度不足、鋼絲繩張拉力不當(dāng)、水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置不合理等造成。攤鋪機(jī)速度過快時(shí)，將會(huì)使鋪面更加粗糙，進(jìn)而影響最終路面的平整度。

4.6 碾壓施工

在冷再生施工中，碾壓質(zhì)量是保障工程質(zhì)量最重要的因素。因此，必須合理控制碾壓質(zhì)量。碾壓施工可分3個(gè)階段完成：初壓時(shí)，可采用雙鋼輪壓路機(jī)，碾壓速度控制在1.5～3.0 km/h，碾壓遍數(shù)為2～3遍；復(fù)壓時(shí)，可采用雙鋼輪壓路機(jī)和膠輪壓路機(jī)，采取“高頻低幅”的作業(yè)方式，碾壓速度控制在2～4 km/h，碾壓遍數(shù)為3～5遍；終壓時(shí)，為了消除明顯輪跡，碾壓時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況，確定碾壓遍數(shù)，直至輪跡消除。在整個(gè)碾壓施工階段，壓路機(jī)不允許調(diào)頭、轉(zhuǎn)向、停留。

4.7 養(yǎng)護(hù)施工

冷再生瀝青混合料施工中，鋪設(shè)前，須做好上層結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)施工，一般來講，養(yǎng)護(hù)周期須控制在7 d以上，養(yǎng)生結(jié)束時(shí)，應(yīng)保證滿足再生層取出的芯樣具有完整性；再生層含水率符合規(guī)定要求，在2%以內(nèi)。

在養(yǎng)護(hù)施工中，須先封閉交通，可采取自然養(yǎng)護(hù)法，無需其他養(yǎng)護(hù)。若條件不符合，無法封閉交通，則需要在碾壓施工結(jié)束后1 d以上，才能開放交通，同時(shí)，做好車速、車型控制，嚴(yán)禁重載車輛通行，車速控制在40 km/h以內(nèi)。在施工完成路段，嚴(yán)禁車輛急轉(zhuǎn)彎、急剎車及掉頭。同時(shí)，可適當(dāng)噴灑慢裂型乳化瀝青，保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

5 瀝青路面冷再生現(xiàn)場檢測和質(zhì)量評(píng)定分析

施工結(jié)束后，需要對(duì)乳化瀝青冷再生施工材料及質(zhì)量情況進(jìn)行詳細(xì)檢測，真實(shí)了解路面施工的質(zhì)量情況，查看是否存有破乳情況，鋪筑施工質(zhì)量是否符合規(guī)定。在RAP混合軋制過程中，可通過3 m直尺對(duì)其接頭等位置進(jìn)行詳細(xì)檢查，查看是否滿足緊、平、直等需求。軋制之后，還須檢測路面的壓實(shí)度和總濕度，可采用150 mm或以上的充砂筒量測。除此之外，還要檢測地基厚度及基層各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。待養(yǎng)護(hù)施工后，須通過鉆芯取樣法，檢查是否能夠取出完整的芯樣，是否滿足施工要求。經(jīng)試驗(yàn)檢測，具體檢測結(jié)果如下。

1)經(jīng)檢測，路面壓實(shí)度實(shí)測值為96.7%，相比規(guī)定要求(≥94%)，可滿足施工需要。

2)經(jīng)試驗(yàn)檢測，平整度最大間隙實(shí)測值為3.7 mm，相比規(guī)定要求(≤5 mm)，可滿足施工需要。

3)通過試驗(yàn)可知，15℃芯樣劈裂強(qiáng)度實(shí)測值為0.68 MPa，相比規(guī)定要求(≥0.45 MPa)，可滿足施工需要。

4)在路面芯樣整體性方面，經(jīng)鉆芯取樣結(jié)果可知，實(shí)測值為95%，相比規(guī)定要求(≥90%)，可滿足施工需要。

根據(jù)上述分析可見，冷再生施工后，路面的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均可達(dá)到施工需要，表明冷再生用于路面維修養(yǎng)護(hù)施工具有良好的應(yīng)用效果。

6 結(jié)語

近年來，我國公路交通量日益倍增，車輛荷載持續(xù)加重，公路網(wǎng)逐步完善，公路養(yǎng)護(hù)任務(wù)越來越重，在公路維修養(yǎng)護(hù)中，會(huì)產(chǎn)生大量廢舊瀝青料，若棄之不用，將會(huì)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。冷再生技術(shù)的出現(xiàn)，可充分利用廢舊瀝青材料，實(shí)現(xiàn)材料再生利用，不僅可以節(jié)約資源，還可以改善路面的使用性能，延長道路使用壽命。