泡沫瀝青冷再生技術(shù)在高速公路養(yǎng)護中的應(yīng)用

黃勇

（廣東新川有限公司，廣東廣州 510610）

泡沫瀝青冷再生技術(shù)在高速公路養(yǎng)護中的應(yīng)用

黃勇

（廣東新川有限公司，廣東廣州 510610）

在分析不同銑刨速率下回收瀝青路面材料級配的基礎(chǔ)上，提出了合理的銑刨參數(shù)；通過分析不同參數(shù)瀝青發(fā)泡性能的差異性，提出采用振動壓實法參數(shù)作為控制再生混合料壓實度的標(biāo)準(zhǔn)密度；結(jié)合現(xiàn)場施工情況，對泡沫瀝青冷再生施工工藝進行了總結(jié)。

公路；泡沫瀝青；冷再生；回收瀝青路面材料（RAP）；振動壓實法

目前，越來越多的高速公路陸續(xù)進入維修和升級改造階段，維修改造過程中會產(chǎn)生大量廢舊瀝青路面材料。如果將這些廢料丟棄，重新采用新的路面材料進行鋪筑，一方面廢舊材料存放需占用大量土地資源，既浪費土地又污染環(huán)境，另一方面采用新的材料重新鋪筑路面會大大增加礦產(chǎn)資源和能源消耗，不符合“節(jié)能減排、低碳環(huán)保”的政策。泡沫瀝青冷再生技術(shù)將原路面材料重復(fù)利用，有利于節(jié)約資源、降低工程造價、保護環(huán)境。下面結(jié)合某高速公路路面維修，對泡沫瀝青冷再生技術(shù)在高速公路養(yǎng)護工程中的應(yīng)用進行探討。

1 冷再生設(shè)計方案

某高速公路近幾年在重載交通、氣候條件等綜合作用下路面出現(xiàn)較為嚴(yán)重的縱裂、龜裂和車轍等病害。為恢復(fù)路面使用性能，提高道路服務(wù)水平，應(yīng)用泡沫瀝青冷再生技術(shù)對其進行維修處理。維修設(shè)計方案為4 cm SBS改性瀝青砼AC-13C+6 cm膠粉改性瀝青砼AC-20+16 cm廠拌泡沫瀝青冷再生+18 cm水泥廠拌冷再生水泥穩(wěn)定碎石。

2 混合料配合比設(shè)計

2.1原材料試驗

2.1.1瀝青

瀝青作為泡沫瀝青冷再生的主要穩(wěn)定劑，其質(zhì)量好壞直接影響再生混合料的性能，關(guān)系到再生工程的施工質(zhì)量。該項目采用A-70瀝青。對該瀝青進行發(fā)泡性能檢驗，發(fā)泡溫度為150～170℃，間隔為10℃；發(fā)泡用水量為1.5%～3.0%，間隔為0.5%，在噴射壓力一定的條件下測定其發(fā)泡性能。試驗結(jié)果見表1。

表1　瀝青發(fā)泡性能試驗結(jié)果

根據(jù)試驗結(jié)果，膨脹率與發(fā)泡溫度、用水量成正比，而半衰期與發(fā)泡溫度、用水量成反比。根據(jù)以往研究成果，較大的膨脹率和盡可能長的半衰期可使泡沫瀝青與廢舊材料獲得更好的拌和效果。因此，確定瀝青最佳發(fā)泡溫度為160℃，最佳發(fā)泡用水量為2.8%，該條件下膨脹率為25倍、半衰期為15s。

2.1.2回收瀝青路面材料

采用該項目原路面銑刨回收瀝青面層材料作為再生混合料的主要原材料，其級配狀況直接決定再生混合料的性能和新集料的摻配比例。回收瀝青路面材料（RAP）由銑刨機銑刨路面而來，銑刨速率直接影響銑刨后舊路面材料的級配，故確定合理的銑刨速率是保證RAP性能穩(wěn)定和再生混合料質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。采用維特根W2000型冷銑刨機，對2、4、6、8 m/min 4種銑刨速率下RAP的級配狀況進行試驗研究，結(jié)果見表2。

表2　不同銑刨速率下回收瀝青路面材料的級配

試驗結(jié)果表明：隨著銑刨速率的逐漸增大，回收材料級配呈現(xiàn)逐漸偏粗的趨勢，且級配整體均勻性變差。尤其是當(dāng)銑刨速率超過6 m/min時，回收材料中粗集料含量顯著增多，而小于4.75mm的顆粒含量偏少。由于泡沫瀝青是以細(xì)集料為核心，其首先與細(xì)集料裹覆，然后以“點焊”的方式與中、粗集料相結(jié)合，使混合料達(dá)到穩(wěn)定狀況。因此，細(xì)集料較多時再生混合料的性能相對較好。對于銑刨速率超過6 m/min時獲得的回收材料，一方面需額外加入較多的細(xì)集料來調(diào)整其級配，這就失去了再生的意義；另一方面容易造成級配變異性較大，會使施工時混合料性能控制難度增大。而采用2 m/min銑刨速率獲得的回收材料級配粗集料含量過少，并且會增加銑刨成本，降低施工進度。因此，確定銑刨行進速率為3 m/min。

2.1.3新集料和外摻劑

根據(jù)RAP篩分結(jié)果，其級配偏粗，不符合設(shè)計要求。因此，添加0～5mm石屑補充細(xì)集料含量。要求添加的新集料質(zhì)量滿足JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求。

外摻劑選用普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5 MPa。由于運距較遠(yuǎn)，要求水泥的初凝時間為3 h以上，終凝時間不低于6 h。

2.2混合料級配設(shè)計

采用水洗法分別對RAP和細(xì)集料進行篩分試驗，根據(jù)RAP級配狀況，確定泡沫瀝青再生混合料設(shè)計級配采用JTG F41-2008《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》的中粒式級配，并在施工前剔除RAP中26.5mm以上材料。石屑添加比例為18%。混合料合成級配曲線見圖1。從圖1可以看出：設(shè)計的再生混合料合成級配各篩孔通過率均滿足規(guī)范要求，且級配曲線線形順滑。

2.3配合比設(shè)計結(jié)果

根據(jù)以往泡沫瀝青冷再生工程經(jīng)驗，采用重型擊實法試驗結(jié)果作為再生混合料標(biāo)準(zhǔn)密度，以98%作為壓實度控制標(biāo)準(zhǔn)。但施工現(xiàn)場普遍存在壓實度超過100%的現(xiàn)象，造成以實驗室標(biāo)準(zhǔn)密度控制現(xiàn)場壓實度難以真實反映再生工程質(zhì)量。因此，采用振動壓實法確定混合料最大干密度。對選定的設(shè)計級配，采用劈裂強度作為控制指標(biāo)，進行再生混合料目標(biāo)配合比設(shè)計，結(jié)果見表3。對混合料性能進行檢驗，其各項指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

圖1　泡沫瀝青混合料合成級配曲線

表3　泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計結(jié)果

3 施工工藝

3.1施工準(zhǔn)備

（1）對RAP和石屑的存放場地進行硬化處理，同時搭建防雨罩棚，安置排水系統(tǒng)。材料堆放過程中，為減少離析，采用推土機按批次逐層整齊堆放，且堆放高度小于3 m。不同規(guī)格材料之間修筑高度1.5 m的隔墻，以保證不出現(xiàn)混料現(xiàn)象。水泥采用密封罐裝，避免受潮。瀝青貯存在帶加熱與保溫的貯罐中，施工前溫度控制在140～150℃。

（2）為保證回收的路面材料干凈，銑刨前對原路面采用專用清掃設(shè)備進行清掃。

（3）安排專人檢查下承層的質(zhì)量。下層為水泥再生水泥穩(wěn)定碎石基層，為增強其與泡沫瀝青冷再生層的粘結(jié)效果，在兩層間設(shè)置透層瀝青。透層瀝青采用乳化瀝青。

（4）根據(jù)目標(biāo)配比調(diào)試生產(chǎn)配比并鋪筑試驗路，根據(jù)試驗路檢測結(jié)果確定現(xiàn)場控制指標(biāo)及各施工機械設(shè)備型號、數(shù)量等。

3.2拌和及運輸

（1）采用KMA220移動式拌和設(shè)備，拌和方式為連續(xù)式。

（2）生產(chǎn)過程中安排專人負(fù)責(zé)檢查拌和時各材料的供應(yīng)情況是否正常及泡沫瀝青發(fā)泡溫度、混合料含水量和各種集料的配比是否滿足設(shè)計要求。

（3）為防止混合料離析，裝料時多次移動傳送帶平衡裝料，確保不出現(xiàn)“山峰”狀料堆；適當(dāng)增加運輸車數(shù)量，保證連續(xù)拌和的同時，避免將混合料堆放于場地造成離析。

（4）該工程在夏季施工，天氣炎熱干燥，為保證混合料攤鋪時處于最佳含水量狀態(tài)，拌和時使混合料含水量略高于最佳含水量1%；運輸過程中為防止水分揮發(fā)，采用苫布覆蓋。同時為防止運輸車對再生下部結(jié)構(gòu)層的破壞，限制每輛運輸車的總重不超過45 t。

3.3攤鋪和碾壓

（1）根據(jù)試驗路結(jié)果，確定虛鋪系數(shù)為1.37。為保證攤鋪連續(xù)，施工現(xiàn)場攤鋪機前應(yīng)保證有5輛運輸車送料。

（2）采用2臺攤鋪機，前后錯開10～20 m并行攤鋪，兩幅之間保證有不小于5 cm寬的搭接。

（3）攤鋪速度控制在1.5～2.5 m/min，緩慢、均勻、連續(xù)不斷地攤鋪，不隨意變換速度或中途停頓。為防止混合料離析，在攤鋪機上加裝膠皮擋板。

（4）根據(jù)試驗路確定的碾壓方式，采用初壓、復(fù)壓、終壓組合碾壓。初壓采用2臺30 t輪胎壓路機，碾壓速度2～4km/h，碾壓2遍；復(fù)壓采用2臺25 t單鋼輪振動壓路機，強振碾壓2遍，靜壓1遍，碾壓速度1.5～3km/h；終壓采用2臺12 t雙鋼輪振動壓路機，振蕩碾壓2遍，然后靜壓1遍，碾壓速度3～5km/h，保證碾壓后表面平整、密實，無明顯輪跡痕跡。

（5）碾壓過程中安排專人監(jiān)督壓路機的起步和制動，做到慢速起動、慢速剎車；對縱向碾壓區(qū)間接茬位置進行重點檢查；根據(jù)表面干濕狀況適當(dāng)灑水，保持整個碾壓過程中表面濕潤。

3.4養(yǎng)生

再生結(jié)構(gòu)層采用自然養(yǎng)生，養(yǎng)生期控制在4～7 d，以能取出完整芯樣作為結(jié)束養(yǎng)生的條件。

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［4］ 邢菊，孫東娜.泡沫瀝青冷再生技術(shù)在高速公路大修中的應(yīng)用［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（5）.

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U418.6

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1671-2668（2016）05-0120-03

2016-04-08