舊瀝青路面材料在公路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用

于 芬

(甘肅省蘭州公路事業(yè)發(fā)展中心七道梁隧道養(yǎng)護(hù)所,蘭州 730000)

1 舊瀝青路面結(jié)構(gòu)組成及鑒別方法

1.1 結(jié)構(gòu)組成

瀝青是從石油中提取的一種高分子化合物。瀝青材料老化是因為發(fā)生了物理質(zhì)變,但其化學(xué)特征不受影響,普遍表現(xiàn)為黏性逐漸喪失,路面出現(xiàn)裂縫或損壞。瀝青材料中的活性成分流失,導(dǎo)致材料軟化點增高,延展性能減弱。為了使舊瀝青路面材料恢復(fù)使用價值,研究人員通過提升其活性因子量來實現(xiàn)循環(huán)使用[1]。

某公路修建于2007年,于2016年和2020年進(jìn)行擴(kuò)建,路面基本結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土,而2023年發(fā)現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)情況較差。原瀝青路面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 舊瀝青路面結(jié)構(gòu)Fig.1 Old asphalt pavement structure

公路鋪設(shè)對瀝青材料的配比有著不同要求,故需對舊瀝青材料進(jìn)行分類整理。其可分成渣油、瀝青碎石等品類,按照材料特點進(jìn)行整合,分類歸置。因材料特質(zhì)差異,其儲存要求也各異,尤其是瀝青油,不僅要防潮、防寒,還要保證采集及運(yùn)輸工作的穩(wěn)步推進(jìn)。采集舊瀝青材料的流程如下：運(yùn)用現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備將路面表層搗毀,進(jìn)行挖掘收集,保證純度。不能摻入雜質(zhì),否則會影響后續(xù)加工。

1.2 鑒別實驗

對舊瀝青材料進(jìn)行再加工需運(yùn)用試驗設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)檢測,包括特性檢測、質(zhì)量檢測,以確保材料使用價值,滿足路面養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量要求及標(biāo)準(zhǔn)[2]。對破碎舊瀝青材料進(jìn)行提煉、檢測,進(jìn)行加熱處理,獲得材料中所含的苯類物質(zhì)。針對材料的延展性及軟化度進(jìn)行專業(yè)檢測,嚴(yán)格按照實驗標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行綜合性評價及判斷,確認(rèn)材料老化程度。實驗過程中,要還原材料的化學(xué)屬性,進(jìn)行相應(yīng)的施工模擬實驗,以保證瀝青材料的綜合性能,滿足路面修復(fù)需求。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,再生技術(shù)不斷創(chuàng)新,尤其是添加劑研發(fā)不斷取得突破,舊瀝青材料的價值得到了充分發(fā)揮。

2 再生瀝青材料的應(yīng)用價值

2.1 提升施工效率

再生瀝青材料得到了迅速推廣應(yīng)用,在路面修復(fù)及病害處理中發(fā)揮了重要作用,該應(yīng)用有效提升了路面的建設(shè)質(zhì)量及建設(shè)效率,加快了施工進(jìn)度。在具體的施工建設(shè)中,需制定合理的施工計劃及方案,有效解決路面存在的問題,保證施工質(zhì)量。相較于傳統(tǒng)的施工技術(shù),再生材料操作流程簡單,可就地取材,節(jié)約路面養(yǎng)護(hù)及維護(hù)時間,提高了養(yǎng)護(hù)效率及質(zhì)量[3]。

2.2 節(jié)能環(huán)保

舊瀝青路面材料屬于環(huán)保材料,對于處理公路路面病害具有很好的效果,在提升公路施工質(zhì)量的同時可促進(jìn)基礎(chǔ)施設(shè)建設(shè)。此技術(shù)可減少建筑廢物的產(chǎn)生,降低路面養(yǎng)護(hù)及維修對環(huán)境的不良影響,保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

3 再生瀝青材料的分類

3.1 冷再生材料

利用專業(yè)設(shè)備對舊瀝青路面材料進(jìn)行破碎加工,加工過程中加入新料和再生劑,當(dāng)含水量達(dá)到最佳狀態(tài)時對其進(jìn)行碾壓,形成再生材料。其具有很強(qiáng)的環(huán)保性,在瀝青路面修復(fù)過程中使用冷再生材料可有效降低路面施工對環(huán)境造成的影響。可實現(xiàn)廢物利用,保證路面使用功能的恢復(fù),最大限度地確保碾壓及攤鋪質(zhì)量,具有廣闊的發(fā)展前景[4]。

3.2 熱再生材料

利用再生機(jī)組,通過加熱舊瀝青路面使其軟化,將其打松放入攪拌機(jī)中,加入新瀝青和再生劑,充分?jǐn)嚢杌旌虾笮纬蔁嵩偕牧?將其攤鋪、碾壓,可實現(xiàn)舊路翻新。熱再生技術(shù)不僅可對路面實施預(yù)防性養(yǎng)護(hù),還可針對路面早期出現(xiàn)的開裂、損壞、車轍、泛油等問題進(jìn)行修復(fù),保證路面使用功能。此材料具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,可促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),為公路養(yǎng)護(hù)提供新思路。

2.2.2 不同柱溫對fs/i的影響 考察了不同柱溫（25、28、30、32、35 ℃）對各fs/i的影響，結(jié)果（表3）朝藿定B、朝藿定A、朝藿定C、淫羊藿苷、木犀草素、槲皮素、川陳皮素、山柰酚、寶藿苷Ifs/i的RSD依次為0.57%、1.18%、0.98%、1.08%、2.08%、1.90%、0.76%、2.45%和2.81%，表明柱溫的波動對各成分fs/i無顯著影響。

3.3 混合再生材料

對冷再生材料與熱再生材料進(jìn)行綜合利用,是瀝青路面養(yǎng)護(hù)最常見的修復(fù)方法。瀝青路面基層和深層修復(fù)一般采用冷再生材料,結(jié)合路面表面應(yīng)用熱再生材料,可對公路路面修復(fù)和預(yù)防病害起到很好的效果,快速恢復(fù)其使用功能,提高施工效率,從而保證公路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 舊瀝青路面材料的應(yīng)用要點

4.1 施工準(zhǔn)備

舊瀝青路面材料具有獨特性,施工前需做好各方面的準(zhǔn)備,如人員、機(jī)械設(shè)備等。定期對人員進(jìn)行再生作業(yè)技術(shù)培訓(xùn),特別是質(zhì)檢崗位、測量崗位、布料崗位等專業(yè)人員,必須嚴(yán)格按照操作標(biāo)準(zhǔn)展開作業(yè)。對于工作中發(fā)現(xiàn)的問題及安全隱患第一時間上報,努力提升施工品質(zhì)。提前準(zhǔn)備好設(shè)備并做好核驗,主要包括再生設(shè)備、平地機(jī)、壓路機(jī)等,保證機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn),滿足材料加工及施工需求。做好施工布置,對路面進(jìn)行清潔,保證路面潔凈。在路兩側(cè)設(shè)置基線標(biāo)桿,直線間距>40 m,曲線間距>20 m,以保證測量結(jié)果準(zhǔn)確。

4.2 路面施工

4.2.1 路面預(yù)處理

對于病害較為嚴(yán)重的路面,可利用銑刨機(jī)進(jìn)行預(yù)處理,逐層進(jìn)行材料填充,對路面進(jìn)行碾壓,在確定沒有反射裂縫的條件下可進(jìn)行兩層銑刨,填補(bǔ)好中面層以下的部分。為了使新舊路面完美拼接,在銑刨環(huán)節(jié)要參照施工寬度及高度。對路面進(jìn)行預(yù)熱,加熱機(jī)的加熱寬度應(yīng)比施工時長5 cm。結(jié)合當(dāng)?shù)靥鞖狻h(huán)境等因素,加熱設(shè)備保持5～10 cm距離。觀察混合料的溫度及路面加熱狀況,隨時調(diào)整加熱設(shè)備功率。確定好銑刨深度與寬度,做好監(jiān)測,嚴(yán)格把控各項參數(shù)。做好縱向接縫的找平及縱坡控制,確保接縫平直[5]。

4.2.2 混合料的拌和

拌和前要進(jìn)行校準(zhǔn),保證混合料與油石配比的準(zhǔn)確性,嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)料。

瀝青材料進(jìn)行導(dǎo)熱油加熱處理時,溫度一般在160 ℃左右,礦料溫度一般在170 ℃左右,兩者若拌和,溫度應(yīng)從高者,維持在170 ℃左右。嚴(yán)控加熱溫度,使其<200 ℃,否則會破壞瀝青材料的物化性,影響其使用效果。在加熱處理過程中,密切監(jiān)督各材料的表現(xiàn)及廢棄質(zhì)量異常材料,保證再生路面的功能性。

4.2.3 混合料的運(yùn)輸

混合料的運(yùn)輸需注意以下幾方面：①為了使顆粒規(guī)格各異的混合料更加緊密,在裝車過程中要不斷調(diào)整運(yùn)輸車輛的位置,控制混合料的下落高度,使混合料的下落點盡可能降低。②裝車既要考慮運(yùn)輸時間,還要考慮整個過程中混合物的溫度問題,裝卸完成后,蓋上一層保護(hù)型篷布,防止混合料發(fā)生質(zhì)變。③運(yùn)輸車到達(dá)攤鋪地點開展攤鋪作業(yè)時,要將攤鋪車與設(shè)備之間的距離控制在10～20 m。④進(jìn)行攤鋪時,要及時剔除攪拌不均勻的混合料及運(yùn)輸過程中沉底的混合料,防止其對公路養(yǎng)護(hù)效果產(chǎn)生不良影響。

4.2.4 混合料的攤鋪

進(jìn)行混合料攤鋪作業(yè)時,要檢查混合料的底部情況,查驗純度,防止底層混合料被污染,及時廢棄已被污染的混合料。對攤鋪溫度進(jìn)行控制,攤鋪溫度應(yīng)>150 ℃。若遇到降雨,要立即暫停攤鋪,否則會影響舊瀝青材料的性能。

4.2.5 混合料的碾壓

混合料碾壓分為三個階段,即初步碾壓、復(fù)壓實及最終壓實階段。不同的施工階段對設(shè)備需求不同。混合料攤鋪完成后,要立刻進(jìn)行路面質(zhì)量驗收,若有鋪筑不勻之處,可進(jìn)行壓實,保持鋪筑路面的均勻平滑。利用攤鋪時的高溫進(jìn)行初次壓實,可有效提高壓實力度及均勻性。初次壓實階段,使用振動碾壓方法,盡可能保持低速,避免舊瀝青混合料出現(xiàn)破裂問題,振動下的溫度需設(shè)定在130 ℃左右。進(jìn)行壓實作業(yè)時,壓路設(shè)備不可進(jìn)行停車及轉(zhuǎn)向操作,需對路面質(zhì)量實行動態(tài)化監(jiān)測,一旦發(fā)現(xiàn)壓實不符合預(yù)期,要及時進(jìn)行修補(bǔ)。若接縫處的瀝青混合料溫度低于施工標(biāo)準(zhǔn),可利用加熱器提高溫度,達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行壓實施工,保證路面無縫無痕。碾壓操作方案見表1：

表1 碾壓操作方案Tab.1 Rolling operation scheme

4.3 養(yǎng)護(hù)管理

路面施工結(jié)束后要進(jìn)行公路路面養(yǎng)護(hù)管理。夏季高溫天氣,要防止舊瀝青路面層因水分蒸發(fā)過快而出現(xiàn)質(zhì)量問題。可在表面覆蓋厚土,灑水,保證表面濕度達(dá)標(biāo)。

5 結(jié)束語

瀝青是公路修建的主要材料,但隨著瀝青路面使用年限的增加,很多路面問題隨之而來,如路面老化、破裂等,不但影響出行,還會污染環(huán)境。開展公路舊瀝青路面材料養(yǎng)護(hù),充分發(fā)揮廢舊瀝青的價值,實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo),促進(jìn)公路建設(shè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。