瀝青混凝土現場冷再生技術初探

趙 剛

瀝青混凝土現場冷再生技術初探

趙 剛

針對當前嚴峻的形式,對現場冷再生技術進行了探討,具體介紹了目前國內現場冷再生研究情況,對結構設計、混合料設計、添加劑的使用情況、施工工藝、機械設備方面進行了分析,旨在大力推進我國冷再生技術的完善,從而使冷再生技術能夠在我國得到廣泛的應用。

現場冷再生技術,結構設計,添加劑,施工工藝,質量控制指標

0 引言

由于缺乏必要的理論指導及科學的設計方法和先進機械設備的支持,目前我國再生舊料并沒有在實際工程中得到大量應用。高速公路每千米需耗用瀝青 350 t～400 t(四車道)。據估計我國公路每年用瀝青實際已突破約 400萬 t,道路建設與養護消耗了大量的瀝青。石油資源是不會再生的,過度的開采將造成資源的枯竭。因此面臨當前國際形式和我國瀝青路面維修養護量的不斷增加的現狀,有必要對瀝青路面舊料使用再生技術進行深入、系統研究。

1 我國冷再生技術存在的問題

1)如何評價再生瀝青的路用性能,目前國內外還處于不斷的探討和對比之中。一般認為利用常規指標(針入度、延度、軟化點)的變化來評價瀝青老化的程度是比較簡單可行的。還有一些新的指標也可以用來評價,如瀝青 60℃的動力粘度。還有人提出,以現在國際上比較系統且具有一定影響力的SHRP的一些指標來評價再生瀝青的老化性能。2)對于摻再生劑后的再生瀝青,以何種評價指標對其進行評價,國內現無相關規范對其進行約束,可以理解的是,如果原樣瀝青是普通瀝青,則其老化后通過摻再生劑還原后的再生瀝青是仍可以普通瀝青的評價方法及指標對其進行試驗評價,但如果原瀝青是改性瀝青,則其老化后通過再生劑還原的瀝青是否仍以改性瀝青的指標及評價方法來進行評價,這是需要進一步研究的問題。3)再生劑種類和質量的研發比較落后。4)我國目前還沒有再生瀝青混合料的配比設計規范及技術標準。5)我國目前還缺乏路面現場冷再生的施工規范及質量控制標準。6)再生機械設備比較落后。

因此,有必要對適合我國的瀝青路面冷再生混合料配合比設計方法、瀝青路面冷再生混合料性能、瀝青路面現場冷再生施工及應用、質量檢驗評定標準進行分析研究。

2 國內現場冷再生技術的基本概況及技術研究方向

本文從以下幾個方面對國內冷再生技術進行分析：結構的設計;混合料配合比設計;添加劑的使用情況;施工工藝;機械設備方面。

1)結構的設計。目前,我國冷再生主要結構設計理論上是以雙圓均布荷載作用下的多層彈性連續體系為基礎,考慮了層間接觸條件的影響,同時進行各層頂面彎沉值計算與層底拉應力的驗算。根據調查的舊路結構層情況及彎沉值,可以近似得出冷再生結構層以下的舊路結構的當量回彈模量。然后根據設計彎沉值,應用路面結構補強設計理論,可以設計路面結構中任何一個結構層的厚度。我國現行瀝青路面結構設計仍然存在設計指標單一,設計指標不可控制,理論驗算假定條件不準確,路面材料設計參數與實際路用性能缺乏關聯性,實際交通荷載與設計荷載出入較大等一系列問題。

2)混合料的設計。目前我國冷再生混合料配合比設計主要是借鑒國外方法,首先進行材料評價,包括現場采樣,確定RAP料組成以及老化瀝青和集料的性能,確定是否有必要加入新料;隨后選擇再生劑(穩定劑)和確定最佳粘結料用量。再生混合料配合比設計流程：從現場獲取有代表性的RAP(回收的瀝青混合料)樣本→確定RAP級配,RAP瀝青含量,老化瀝青性質→如果需要,需選擇添加一定規格和用量的新集料→估計需要的瀝青粘結劑含量→選擇新瀝青粘結劑的類型→確定拌和前的含水量→測試試驗混合物性能：初次固化性能,最終固化性能,與水敏感性→確定最佳配合比→對現場適當做出調整。

3)添加劑的使用情況。我國還沒有出臺相應的再生劑規范及技術標準。主要使用的再生劑有石灰粉煤灰、水泥粉煤灰、水泥。而對于乳化瀝青、泡沫瀝青的研究處于初步階段。國外路面養護和改建工程中,再生劑的使用已經是常規手段,且品種繁多,性能各異,并具有相應產品標準和使用規范。冷再生添加劑可大致分為水泥類(水泥、石灰、粉煤灰以及它們的混合物)和瀝青類(泡沫瀝青、乳化瀝青等)兩類。

針對目前對添加劑的使用情況,得到不同添加劑的特點,具體介紹如下：水泥優點：材料普遍、價格穩定、接受度高、施工方法簡單,對大部分材料而言,水泥提高抗壓強度及抗水損害的效果明顯。缺點：干縮問題不易控制,剛度將使抗疲勞性降低,養護期長且無法荷重。水泥 +乳化瀝青穩定優點：柔性且具有粘彈性特點、抗疲勞性較高、施工方便。缺點：需專門的技術、價格高。現場含水量高時加入則呈飽和無法碾壓。水泥+泡沫瀝青穩定優點：施工方便,為強度高的柔性路面結構層,抗變形及抗疲勞性能俱佳。價格低廉且碾壓后即獲得強度,可馬上開放交通。缺點：采用特別的機具。有些瀝青無法順利發泡。飽和材料及缺乏細料的材料無法用泡沫瀝青穩定處理。

根據添加劑的研究及使用情況,對添加劑提出了相應的技術要求。由于舊瀝青中瀝青質增加,所以再生劑必須具有良好的流動性質,不含或極少含有瀝青質。而且再生劑必須具有溶解和分散瀝青質的能力,由于芳香分具有溶解和分散瀝青質的能力,因此再生劑中芳香分含量的多少將直接影響再生劑的品質。同時再生劑必須具有一定的抗老化性。

綜上所述,適當的粘度、足夠的芳香分含量以及較好的抗老化性是再生劑良好品質的重要表征。

4)施工工藝與施工質量控制方法。目前,我國還缺乏路面現場冷再生的施工規范,本文結合國內常見冷再生工程的實際施工狀況,側重介紹現場冷再生路面的施工工藝與施工質量控制方法,主要包括以下內容：a.刨下來的舊路面混合料的級配要求;b.最佳含水率和通風養生;c.現場冷再生路面施工的質量控制、質量保證的要求：現場冷再生的材料要求(舊料、瀝青、添加劑等);現場冷再生的混合料技術要求(體積參數、性能指標、級配要求等);現場冷再生施工技術要求(準備、施工、驗收等)。

再生前對路面的狀況(平整度、抗滑、破損狀況等)進行調查和評價,對于完工后的現場冷再生路面進行回彈彎沉檢測,壓實度檢測,平整度檢測,定期觀測(平整度、抗滑、破損狀況等),并與同期新建路面的使用情況作對比,研究現場冷再生路面的路用性能。在我國部分地區主要由以下幾方面進行質量控制,如表 1所示。

表1 瀝青混合料冷再生的標準

5)機械設備。由于我國大規模的公路建設時間比較短,冷再生機械設備與國外具有很大的差距,冷再生技術和機械設備基本是空白。僅有 450馬力中置式的冷銑刨機,其技術水平相當于發達國家 20世紀90年代末期的技術水平。國外各冷再生技術都配備了高效率、大型的現代化設備,其自動化和智能化在工程機械來說是一流的,代表產品是德國WIRTGEN的大功率現代化冷銑刨機(銑刨寬度3.5m～4.0m、切深250mm～300mm、功率1 000 HP以上)和美國ASTEC的就地再生設備(配有計算機控制的再生料破碎、篩粉、計量、粘油的比例添加、攪拌、攤鋪等配套裝置)。

因此,我國應該加強研制具有現代技術水平的大型冷銑刨機和就地冷再生設備,大力推廣冷再生技術,提高我國的路面翻新技術。

3 結語

再生推廣應用的深遠意義隨著社會的發展也越來越顯著,然而,要真正廣泛在公路建設和養護中付諸實踐,列入計劃和議事日程,還有很多工作要做,其中包括再生技術的深入研究、級配設計、質量標準的建立、再生劑和再生設備的研制和開發等。瀝青路面再生在國外已經成為日常應用技術,相信在我國各方面的努力下,再生技術將得到廣泛的應用。

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Discussion on the asphalt concrete on-site cool regenerated technology

ZHAO Gang

Aiming at the currentgrim situation,the on-site cool regenerated technology is discussed,and introduced concretely domestic on-site cool regeneration research situation at present,analysized structure design,m ixture design,additive usage,construction p rocess and mechanical equipment,this paper aims to vigorously promote the improvement ofon-site cool regenerated technology tomake on-site cool regenerated can be widely used in our country.

on-site cool regenerated technology,structure design,additives,construction process,quality control index

U 416.26

A

1009-6825(2011)09-0159-03

2010-12-08

趙 剛(1984-),男,助理工程師,山西省交通科學研究院,山西太原 030006