泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)在城市道路改造中的應(yīng)用x

2011年，在保定市朝陽大街改造工程中，保定市市政維護管理處在快車道改造時，首次在保定市區(qū)路網(wǎng)改造工程中，采用了泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)，效果良好。在大力提倡低碳、環(huán)保、以人為本的今天，邁出了可喜的一步。

一、技術(shù)特性

1、就地冷再生是采用專門的就地冷再生設(shè)備，對瀝青路面進行現(xiàn)場銑刨、破碎，加入一定數(shù)量的集料、結(jié)合材料、活性填料、水，經(jīng)過常溫拌和、攤鋪、碾壓等工序，一次性實現(xiàn)舊路面再生技術(shù)。

2、泡沫瀝青：將熱瀝青和水在專用的發(fā)泡裝置內(nèi)混合、膨脹，形成含有大量均勻分散氣泡的瀝青材料。當泡沫瀝青與集料接觸時，瀝青泡沫瞬間化為數(shù)以百萬計的“小顆粒”，散布于細集料(特別是小于0.3mm)的表面，從而對集料起到黏結(jié)作用。

二、工程情況簡介

1、朝陽大街改造路段全長2.7公里，冷再生寬度16米—18米，再生面積46000平米，拌和深度12cm。

2、設(shè)備組成：攤鋪機1臺，冷再生機(進口)1臺，平地機2臺，膠輪壓路機2臺，雙鋼輪壓路機1臺，單鋼輪壓路機1臺，水車5輛，瀝青油罐車1輛，瀝青補油車1輛等。

3、材料：石屑每平米0.054噸，水泥每平米4.41kg，瀝青每平米7.35kg。

4、施工工藝：

(1)試驗段：在原路面鉆芯取樣測定后，根據(jù)道路改造的總體承載要求，提高初步配合比。按最初擬定的方案鋪撒填加材料(水泥、石屑)，按照擬定的再生機行駛速度對舊路面試驗段(200米)進行再生作業(yè)，同時按照理論材料消耗用量與實際消耗用量進行對比及調(diào)整，并通過拌和深度，搭接寬度、初凝時間、壓實度等數(shù)值的記錄檢測，來確定生產(chǎn)配合比，以及對各臺設(shè)備進行標定。同時，在試驗段作業(yè)時，邀請業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計等相關(guān)人員參加，參與修改數(shù)據(jù)測定和施工方案，以便統(tǒng)一思想，集思廣益，及時商議有關(guān)事項，確定正式的大規(guī)模再生作業(yè)方案。

(2)施工準備：①材料準備：對所使用的瀝青、水泥、石屑及礦粉等材料進行施工前的嚴格把關(guān)，對規(guī)格、型號、運距、供應(yīng)量、(溫度)等事項逐一檢測、疏理，以確保保質(zhì)、保量、按期、順暢的保障生產(chǎn)正常進行。②設(shè)備方面要統(tǒng)一調(diào)度，狀態(tài)良好，努力配合協(xié)作。必要時要有后備設(shè)備以備不時之需。③清除舊路雜物，封閉交通，準備好照明及警示設(shè)施。并將水泥、石屑及礦粉使用攤鋪機等機具按數(shù)量稍微提前攤鋪即可。

(3)施工作業(yè)

①在起點將各設(shè)備按順序首尾相連，其它單機作業(yè)的設(shè)備亦應(yīng)做好準備，尤其注意瀝青加熱溫度要確保合適。②由于朝陽大街改造在冷再生工藝我們填加了水泥，所以在再生、找平、壓實環(huán)節(jié)中，特別注意盡量縮短時間，避免因超過水泥初凝時間而導(dǎo)致再生結(jié)構(gòu)層強度降低，刮平碾壓結(jié)構(gòu)層應(yīng)平整、光滑、密實。

(4)養(yǎng)生及開放交通

冷再生碾壓完成后，養(yǎng)生不少于5d，當再生層可以取出完整的芯樣或再生層含水率低于2%時，可提前結(jié)束養(yǎng)生。

5、道路結(jié)構(gòu)

舊路段機動車道采用原路面就地冷再生技術(shù)(厚度12厘米)，加鋪一層4厘米AC-13改性瀝青混凝土面層。

6、設(shè)計配合比

泡沫瀝青冷再生瀝青混合料配合比設(shè)計：

檢驗數(shù)據(jù)

原材料

本次試驗使用的舊料為對原有瀝青混凝土面層進行銑刨后選取的代表性試樣，然后進行配合比設(shè)計。瀝青為濱州70號。水泥為普通32.5硅酸鹽水泥。

1.1 集料

將銑刨料風(fēng)干后在室內(nèi)進行篩分試驗，試驗結(jié)果如表1。

表1舊瀝青路面銑刨料級配

篩孔尺寸(mm)瀝青路面銑刨舊料(RAP)(％)

12均值

37.5100.00100.00100.00

31.5100.00100.00100.00

26.597.7397.1097.41

1994.2490.5092.37

13.286.1085.3885.74

9.578.1477.0277.58

4.7556.5155.8256.16

2.3633.4233.0933.26

0.37.747.657.7

0.0753.373.543.46

根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》中的級配范圍及舊料的篩分結(jié)果看出，舊料2.36mm及以下的篩孔通過率偏小，需要加入部分石屑調(diào)整級配，石屑篩分結(jié)果見表2。

表2石 屑 級 配

篩孔尺寸(mm)石屑(%)

12均值

9.5100.00100.00 100.00

4.7599.499.44 99.42

2.3686.684.30 85.45

1.1859.5656.98 58.27

0.644.1942.13 43.16

0.329.9428.64 29.29

0.1522.9422.51 22.72

0.07517.3317.08 17.21

所用水泥0.075mm篩孔通過率為100%。

1.2瀝青發(fā)泡試驗

針對中海70#瀝青采用德國產(chǎn)WLB10S發(fā)泡試驗機進行不同溫度、不同用水量條件下的發(fā)泡特性試驗。

1)該瀝青發(fā)泡特性良好，滿足泡沫瀝青最低的發(fā)泡標準，即膨脹率>10倍，半衰期>8s；

2)兩種溫度下，發(fā)泡用水量為2%~3%時能獲得較好的發(fā)泡效果；

3)兩種發(fā)泡溫度相比，155℃條件下能獲得更好的發(fā)泡效果。

因此最終確定本項目中海90號瀝青的最佳發(fā)泡條件為：發(fā)泡溫度：155℃；發(fā)泡用水量：2.3％。

表3瀝青發(fā)泡特性

發(fā)泡用水量

(％)發(fā)泡溫度

155℃165℃

膨脹率(倍)半衰期(秒)膨脹率(倍)半衰期(秒)

1.51715219

22313247

2.5269277

圖1 瀝青155℃發(fā)泡特性

圖2 瀝青165℃發(fā)泡特性

2. 泡沫瀝青再生混合料級配設(shè)計

2.1合成級配組成設(shè)計

根據(jù)設(shè)計文件的級配范圍要求，混合材料的摻加比例及合成級配組成見表4和圖4所示。根據(jù)表4的合成級配，進行混合料配合比設(shè)計及強度試驗。

表4合成級配

篩孔尺寸(mm)原材料級配組成(%)合成級配

(%)泡沫瀝青穩(wěn)定材料

級配范圍(%)

舊瀝青路面銑刨料石屑水泥

26.597.4 100.0 100.00 97.9100

1997.4 100.0 100.00 97.990~100

9.577.6 100.0 100.00 82.160~85

4.7556.2 99.4 100.00 64.835~65

2.3633.3 85.5 100.00 43.930~55

0.37.7 29.3 100.00 13.110~30

0.0751.6 17.2 100.00 6.06~20

00.7 0.6 0.7

采用比例/％07818.51.5――

圖4合成級配曲線

2.2 確定最佳含水量與最大干密度

將風(fēng)干的舊瀝青路面銑刨料、石屑和水泥按擬定的摻加比例混合，通過重型擊實試驗確定再生混合料的最佳含水量和最大干密度，結(jié)果見表5。

表5 泡沫瀝青再生混合料重型擊實試驗結(jié)果

含水量(%)干密度(g/cm3)最佳含水量(%)最大干密度(g/cm3)

3.22.1916.52.254

4.22.200

4.82.226

6.22.253

7.12.236

備注：按《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTJ057-94)T0804-94方法進行。

2.3確定最佳泡沫瀝青用量

按合成級配中舊瀝青路面銑刨料、石屑、水泥的摻加比例，將各部分混合拌勻，再根據(jù)重型擊實試驗確定的最佳含水量的65％對應(yīng)的水量，加入到混合集料中進行拌和，然后分別加入四種泡沫瀝青用量：1.5％、2.0％、2.5％、3.0％，與混合集料進行拌和。測試結(jié)果如表6及圖5所示。

表6不同泡沫瀝青用量下混合料的劈裂強度

泡沫瀝青用量(%)干劈裂強度(Mpa)濕劈裂強度(Mpa)殘留強度比(%)

1.50.730.6791.6

2.00.840.6982.9

2.50.860.7688.2

3.00.830.7691

圖5 混合料干濕劈裂強度

通過干、濕劈裂強度及殘留劈裂強度比三個指標綜合比較，可得2.5％泡沫瀝青用量下再生效果最為理想。

3. 結(jié)論

通過將室內(nèi)配合比試驗和實際施工經(jīng)驗相結(jié)合，泡沫瀝

青冷再生項目的配合比設(shè)計方案如表7所示。

表7泡沫瀝青冷再生混合料配合比推薦方案

瀝青發(fā)泡條件合成級配泡沫瀝青用量(%)

溫度(℃)用水量(%)舊瀝青路面銑刨料(%)石屑(%)水泥(%)最佳用量：2.5

1602.38018.51.5允許波動范圍：

±0.2

過程數(shù)據(jù)現(xiàn)實發(fā)泡溫度為155度，結(jié)論不一致。

三、冷再生技術(shù)應(yīng)用的幾點感受

1、在國際上此技術(shù)從上世紀初到現(xiàn)在，研究及應(yīng)用已有很多年，無論在技術(shù)數(shù)據(jù)的研究和相關(guān)機械設(shè)備的升級都有了很大的進步，可以說是比較成熟的，但我們國家的研究和應(yīng)用，還處于一種“普及推廣”的階段，在節(jié)約、低碳等要求日益迫切的現(xiàn)在，冷再生技術(shù)的優(yōu)點愈發(fā)的明顯。

2、藥再好也要對癥，在朝陽大街確定設(shè)計配合比之前，我們分段對舊路面進行了鉆芯取樣，最終認為路面再生技術(shù)是可行的，但是在其它有些舊路取芯后，經(jīng)過分析認為，不適合冷再生技術(shù)的應(yīng)用，也就是說，冷再生技術(shù)滿足不了舊路改造后的新建設(shè)計標準，只能拆舊建新。可見，一項技術(shù)再好，也要針對不同的路況，才能對癥下藥，發(fā)揮其作用。

3、基本數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計

泡沫瀝青冷再生技術(shù)經(jīng)濟分析(選取有代表性的段落)

朝陽大街就地泡沫瀝青冷再生12厘米，共完成約4500平米。

項目比較備注

泡沫瀝青冷再生施工進度實際工作日9天施工段分段臨時封閉

材料水泥1.5%，計 186噸、泡沫瀝青2.5%，計310噸、石屑18%，2235噸無廢棄料

機械冷再生機、水車、瀝青罐車、刮平機、壓路機

可行性避免對基層的擾動，泡沫瀝青層相當于瀝青砼。

相當結(jié)構(gòu)層施工進度拆除12厘米原路面預(yù)計7天，未考慮合理組織間歇。攤鋪12厘米粗粒式瀝青砼預(yù)計4天，未考慮合理組織間歇。拆除原路面至攤鋪完成均需封閉

材料瀝青砼5400立方米，計12420噸。計瀝青621噸，集料11799噸廢料12420噸

機械銑刨機、瀝青砼拌合樓、攤鋪機、壓路機

可行性拆除原路面強結(jié)構(gòu)層，而不改造基層不合理。

綜上所述，泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)的優(yōu)點顯而易見，此技術(shù)會隨著各級行政主管部門及相關(guān)專業(yè)人員了解的不斷深入，越來越多的被廣泛應(yīng)用，也會隨著應(yīng)用的不斷擴大，更進一步的了解與研究，從而進行更深入的探索，不斷改進，不斷升級。我想，我們應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料的道路會越走越長，越走越寬。我們的家園也會越來越美麗。