泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)在深汕高速公路大修中的應(yīng)用

彭霞

(廣東能達(dá)高等級(jí)公路維護(hù)有限公司， 廣東 廣州 510030)

泡沫瀝青廠拌冷再生是一種瀝青路面再生技術(shù)，它通過在銑刨回收的瀝青面層材料中摻入一定新集料、泡沫瀝青再生結(jié)合料、活性填料和水進(jìn)行常溫拌合，按常溫瀝青砼的施工工藝重新攤鋪，形成路面基層或下面層。該技術(shù)不僅利用了原瀝青路面廢舊材料，減少了資源浪費(fèi)，也降低了工程造價(jià)，是一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、可靠的瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。該文介紹該技術(shù)在深汕(深圳—汕頭)高速公路大修中的應(yīng)用情況。

1 項(xiàng)目概況

深汕高速公路東段(G15汕頭至汕尾段)于1996年建成通車，于2005年進(jìn)行大修，2006年大修工程竣工通車。近年的路面調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，深汕高速公路東段田心—東港段整體狀況較差，局部路段破損較嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為大面積的塊狀裂縫、龜裂及深度較大的坑槽，同時(shí)伴隨嚴(yán)重的水損害。為恢復(fù)路面使用性能，保證行車安全，對(duì)部分基層水損害較嚴(yán)重的路段進(jìn)行專項(xiàng)維修處治。其路面結(jié)構(gòu)變化見表1。

表1 深汕高速公路東段路面結(jié)構(gòu)變化

2 原水泥板共振碎石化

2.1 共振破碎

將舊水泥砼路面碎化成緊密嵌鎖的礫石，礫石尺寸從頂部的砂粒大小變化到底部20 cm左右礫徑。根據(jù)彈性層狀體系理論，路基各層彈性模量上強(qiáng)下弱方可避免反射裂縫的產(chǎn)生。因此，該項(xiàng)目在攤鋪瀝青前將原水泥砼路面碎石化，使其由剛性基層轉(zhuǎn)化為柔性基層，避免產(chǎn)生反射裂縫。

在對(duì)水泥砼路面全面開展碎石化施工前，選擇1個(gè)試振區(qū)，開挖2個(gè)檢查坑(長(zhǎng)1.2 m×寬1.2 m×水泥砼面層厚0.25 m)，通過試振確定碎石化施工參數(shù)。若發(fā)現(xiàn)檢查坑處碎石化層不滿足碎石化要求，則另開挖一處檢查坑進(jìn)行檢查。若仍不滿足要求，說明試振區(qū)的施工參數(shù)不滿足要求，分析并調(diào)整施工參數(shù)后另覓一試振區(qū)試振直至滿足要求為止。該項(xiàng)目原水泥板碎石化后0～10 cm粒徑篩分結(jié)果見表2。

表2 碎石化層0～10 cm篩分結(jié)果

由表2可知：該項(xiàng)目碎石化層0～10 cm的篩分級(jí)配滿足規(guī)范要求，共振碎石化后粒徑基本符合表面層0～3 cm厚度處呈石屑狀、3～8 cm厚度處呈碎石狀、8 cm厚度以下部分為7.5～23 cm石塊的要求。

2.2 彎沉檢測(cè)

原水泥板碎石化后，采用高頻低幅振動(dòng)鋼輪壓路機(jī)碾壓，碾壓完成后對(duì)頂面彎沉進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3 彎沉檢測(cè)結(jié)果

按彎沉檢測(cè)結(jié)果計(jì)算得碎石化后頂面彎沉代表值為32.5 (0.01 mm)，符合彎沉值≤65 (0.01 mm)的要求。

3 泡沫瀝青混合料室內(nèi)試驗(yàn)研究

在高溫瀝青中加入少量水，瀝青產(chǎn)生微細(xì)膨脹，從而產(chǎn)生泡沫，此時(shí)瀝青的物理性質(zhì)會(huì)暫時(shí)發(fā)生變化，黏度下降，可與粒料拌合均勻。泡沫瀝青發(fā)泡的好壞直接影響泡沫瀝青混合料的性能。JTJ F41—2008《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》采用膨脹率和半衰期作為評(píng)價(jià)瀝青發(fā)泡效果的主要技術(shù)指標(biāo)，要求膨脹率≥10、半衰期≥8 s。該項(xiàng)目采用某品牌70#基質(zhì)瀝青，其25 ℃發(fā)泡試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 某品牌70#基質(zhì)瀝青發(fā)泡試驗(yàn)結(jié)果(25 ℃)

由表4可知：該70#基質(zhì)瀝青的溫度為150～170 ℃時(shí)，泡沫瀝青的膨脹率為11～24，半衰期為8～14 s；溫度條件相同時(shí)，泡沫瀝青的膨脹率隨發(fā)泡用水量的增加而增加，半衰期隨發(fā)泡用水量的增加而減??；發(fā)泡用水量相同時(shí)，泡沫瀝青的膨脹率隨溫度增加而減少，半衰期隨溫度增加而增大。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合規(guī)范要求，確定表5所示瀝青最佳發(fā)泡條件。

表5 瀝青的最佳發(fā)泡條件

4 泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)

4.1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

試驗(yàn)路采用的RAP料(砂當(dāng)量大于50%)為原瀝青路面銑刨料，新集料采用某石場(chǎng)的石屑，其性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。目標(biāo)配合比見表6。

表6 泡沫瀝青冷再生混合料目標(biāo)配合比

4.2 目標(biāo)配合比驗(yàn)證

采用維特根KMA220設(shè)備進(jìn)行拌合，拌合前對(duì)所用RAP料、石屑和水泥進(jìn)行含水率檢測(cè)。石屑、RAP 料、水泥均采用目標(biāo)配合比中的用量；拌合用水量根據(jù)RAP含水量及石屑含水量進(jìn)行調(diào)整，實(shí)測(cè)拌合用水量為5.6%；瀝青發(fā)泡溫度和發(fā)泡用水量保持不變。對(duì)成型試件的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表7。對(duì)拌合后混合料進(jìn)行測(cè)試，理論最大密度為2.363 g/cm3，含水率為5.27%。

表7 試件檢測(cè)結(jié)果

考慮到后續(xù)試驗(yàn)路鋪筑及正式施工時(shí)氣溫及風(fēng)速可能影響混合料中水分散失，從而影響施工過程中的壓實(shí)及強(qiáng)度形成，建議根據(jù)氣候、溫度和濕度等外界條件適當(dāng)增加拌合水量，并在運(yùn)輸時(shí)加以遮蓋，減少水分散失。

5 工程應(yīng)用

5.1 試驗(yàn)路鋪筑

采用維特根KMA200設(shè)備進(jìn)行混合料拌合，拌合后混合料由自卸汽車運(yùn)輸?shù)绞┕ぢ范?。碾壓方案?臺(tái)12 t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓0.5遍+振壓1.5遍+1臺(tái)22 t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)強(qiáng)振3遍+弱振2遍+1臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)弱振2遍+2臺(tái)膠輪壓路機(jī)碾壓8遍，碾壓結(jié)束后檢測(cè)壓實(shí)度，不小于98%，滿足設(shè)計(jì)要求。碾壓完成后采用封閉交通自然養(yǎng)生的方式，養(yǎng)生時(shí)間為7 d。

5.2 試驗(yàn)路觀測(cè)

隨著時(shí)間的發(fā)展，泡沫瀝青穩(wěn)定基層的強(qiáng)度持續(xù)增長(zhǎng)，可持續(xù)1年多。基層表面彎沉反映路面結(jié)構(gòu)的承載能力，試驗(yàn)段竣工4 d后測(cè)定冷再生基層頂面彎沉，結(jié)果見圖1。

圖1 試驗(yàn)路底基層和冷再生底基層頂面彎沉檢測(cè)結(jié)果

由圖1可知：冷再生泡沫瀝青混合料攤鋪 4 d后的彎沉與原水泥砼路面碎石化后彎沉相比得到較大改善，再生泡沫瀝青混合料彎沉平均值為21.6 (0.01 mm)，代表值為27.7 (0.01 mm)<65 (0.01 mm)，符合規(guī)范要求。而且冷再生基層的強(qiáng)度會(huì)隨時(shí)間而增大。

6 結(jié)語

泡沫瀝青廠拌冷再生混合料可用于面層和水穩(wěn)基層。通過泡沫瀝青穩(wěn)定處理，可增強(qiáng)待穩(wěn)定材料的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及耐久性等，與就地?zé)嵩偕啾龋杀ＷC再生材料的質(zhì)量，較好地控制路面標(biāo)高，更重要的是將原路面銑刨可對(duì)下承層出現(xiàn)的病害進(jìn)行及時(shí)處理，防止病害擴(kuò)展。