淺談冷再生技術在公路施工中的注意事項

周慧文

1 公路冷再生技術的概述

當前全國公路建設飛速發展,每年投資規模已超過2 000億元。在公路建設中,注重公路建設與環境保護并舉,提高資源利用率,以公路發展與自然環境相協調,是新時期公路建設的新理念,舊瀝青混合料再生技術目前已成為國際上道路維修改造的主要方法之一。隨著我國現有大量的高等級公路進入大修階段,以水泥為添加劑,對舊瀝青混凝土材料現場進行冷再生技術在瀝青路面大修工程中將會更加廣泛的被應用,而應用新技術、新材料、新工藝,增加公路建設的投資效益,已成為公路建設發展新的課題。

簡單地說,瀝青混凝土冷再生就是利用專用路面再生機械,按照設計的厚度,均勻鋪撒水泥等添加劑和骨料,通過專業的拌合設備進行拌和,然后進行刮平碾壓得到穩定的基層將原有路面進行粉碎,再加入一定比例的集料或添加劑(水泥、泡沫瀝青、乳化瀝青、石灰和粉煤灰等),經過重新拌制后獲得滿足級配及路用性能要求的混合料,再經過整形、碾壓,將再生層作為新建路面的基層或底基層等。通過重復使用瀝青和石料,最大限度地利用資源和減少環境污染。瀝青路面冷再生技術的利用,就是重復利用瀝青路面廢料進行大修處理的一種施工方法,能夠節約大量的瀝青、砂石等原材料,同時有利于處理廢料、保護環境。它從根本上緩解了資源的壓力,解決了瀝青路面廢料產生的環境污染。

根據有關統計資料,低等級公路的瀝青設計壽命為15年左右,以此估算,每年有12%的公路瀝青路面需翻修,廢舊材料數量超過250萬t/年,如加以利用,每年為國家和人民節省各項費用5億人民幣左右,而這個數字是以每年11%的速度增長的。到了2020年,可利用的混合料將達到1 350萬t,屆時通過冷再生利用每年可節約材料費20億元。否則這些數量巨大的混合料翻挖后只能白白的浪費,而且對環境造成嚴重的污染。從目前的公路工程實踐來看,冷再生技術在公路再生中具有明顯的優勢:與傳統施工方法相比,總投資可節省35%～50%;尤其是不損壞路基,不改變路線設計,精確控制層鋪厚度;有利于機械化施工,極大的縮短了工期;有利于文明施工;尤其是充分利用舊路的材料,消除了對環境的污染;減少了材料的開采,不僅節約了資源,且具有重大的環保效益。

2 公路冷再生技術的發展

2.1 國外公路冷再生技術的發展

國外對公路瀝青冷再生技術的研究,美國從1915年開始的,到了20世紀80年代末,在冷再生外加劑開發、再生混合料的設計、施工機械設備、施工工藝流程等方面的研究日趨成熟,再生瀝青混合料的用量接近全部路用瀝青混合料的一半。到了21世紀,其冷再生重復利用率更是高達80%。

歐州非常重視公路事業的發展,公路冷再生技術研究一直處于優勢地位,各國十分重視這項技術,德國是最早將冷再生技術應用于高速公路路面施工的國家。芬蘭的各區、州都組織舊路面材料的收集、儲存、設計工作。

2.2 國內公路冷再生技術的發展

我國在公路冷再生技術的研究剛剛起步,舊料的變異性問題;再生劑的研制和使用;舊料的破碎和篩分;再生料的配合比設計及其抗裂性能和耐久性能評價;再生料的拌和工藝一些技術標準、施工規范還在制定中。一般情況下舊路面大于6 cm就可以以水泥為添加劑,進行冷再生利用做基層,試件7 d抗壓強度可達到1.6 MPa～2.5 MPa,90 d抗壓回彈模量可達到650 MPa～900 MPa,適合做標高不受限制的高等級公路的底基層或二級公路的基層。在我國僅有山西、河北、山東、吉林等省市進行了冷再生施工工藝的一些施工應用。

3 冷再生技術要求

3.1 技術要求(以水泥為例)

1)首先確定外加劑量,就是用外加劑質量占全部待穩定材料干質量的百分率表示,即外加劑量=外加劑質量/待穩定材料干質量。2)再生結構層的日最低施工氣溫應在5℃以上。3)再生料用作基層時,以水泥為例,劑量宜不大于6%。4)在中、低等級公路,再生混合料可適用于基層和底基層。5)在雨季施工時,濕度大于90%時,應停止施工,但已經攤鋪的混合料應盡快碾壓密實后用草袋、塑料覆蓋。充分利用舊瀝青混合料,可以節約大量礦產資源,有效減緩因使用新石料、開采礦石造成的森林植被減少、水土流失等嚴重的生態破壞,避免了瀝青路面舊料對環境的污染,其社會效益非常明顯。6)舊料破碎和篩分。舊料破碎和篩分是舊料再生前的一個重要步驟。破碎可分為兩個階段:a.現場破碎或現場預破碎階段。在此階段中,必須將老路銑刨或翻挖。b.工廠破碎階段。在此階段,舊料按規格進行破碎篩分,以便形成適合用于生產的各種規格舊料。7)舊料性能分析。舊料性能分析包括對舊集料主要性能指標、含量以及級配進行分析。通過對舊料進行抽提試驗,為再生料的配合比設計提供依據。8)水泥品種的選擇。水泥品種要選擇終凝時間較長的水泥,應選用初凝時間3 h以上和終凝時間較長(宜6 h以上)的水泥。不應使用快硬水泥、早強水泥以及已經受潮變質的水泥。我們通常選擇的是32.5 MPa礦渣硅酸鹽水泥。

3.2 設備要求

1)施工設備必須滿足各種再生復雜工況要求;2)施工設備必須根據設計要求精確實現設計橫坡,滿足排水要求;3)施工設備必須精確控制再生深度,誤差不大于10 mm;4)施工設備必須能通過調整破碎梁或通過調整后門壓力調整再生材料級配;5)施工設備配備外摻劑添加系統,添加量按照工作速度自動比例調節,按配合比設計要求微機控制;6)混合料在碾壓時,含水量應處于或略大于最佳含水量(氣候炎熱干燥時,基層混合料可達1%～2%),整形時,用單剛輪振動壓路機以低幅振動模式進行壓實。直線和不設超高的平曲線段,由路肩向路中心碾壓時,應重疊1/2輪寬,壓完路面全寬時即為一遍。一般需碾壓4遍～6遍。壓路機的碾壓速度,頭兩遍以采用1.5 km/h～1.7 km/h為宜,以后宜采用2.0 km/h～2.5 km/h。壓實度滿足規范要求(見表1)。以水泥作為再生穩定劑的結構層,一般應在混合料拌和后2 h以內碾壓完成,以避免水泥終凝后再碾壓造成結構層開裂或嚴重變形;7)封閉交通:冷再生基層未封層或鋪面層時,除施工車輛可慢速(不超過20 km/h)通行外,禁止一切機動車輛通行。

4 開放交通

養生期結束后,先清掃基層,并立即噴灑透層或粘層瀝青。在噴灑透層或粘層瀝青后,宜在上面均勻撒布5 mm～10 mm的小碎(礫)石,用量約為全鋪一層用量的60%～70%。在清掃干凈的基層上,也可先做下封層,以防止基層干縮開裂,保護基層免遭施工車輛破壞,同時開放交通。

表1 不同等級公路壓實度要求 %

總之,冷再生技術充分利用舊料,可以節約大量礦產資源,有效減緩因使用新石料、開采礦石造成的森林植被減少、水土流失等嚴重的生態破壞,避免了舊料對環境的污染,其社會效益非常明顯,使我們的國家更加和諧。

[1] 殷立波.淺談冷再生作為底基層在鄉村公路的應用[J].山西建筑,2009,35(18):285-286.