瀝青路面熱再生施工技術(shù)研究

摘 要：近些年來(lái)由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，瀝青混凝土路面逐漸成為我國(guó)的主要公路路面形式。但是隨著交通量的不斷增大，大量瀝青混凝土路面出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的路面病害，但是由于交通量的限制，完全封閉路段進(jìn)行公路的養(yǎng)護(hù)與維修變得不切合實(shí)際。所以瀝青路面熱再生技術(shù)作為瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修的重要手段起到了關(guān)鍵的作用。文章根據(jù)對(duì)瀝青路面熱再生技術(shù)的理論研究結(jié)合多年具體施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)瀝青路面熱再生技術(shù)進(jìn)行了以下幾點(diǎn)研究：（1）通過(guò)對(duì)瀝青路面熱再生技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的理論研究與分析，研究了現(xiàn)有的熱再生技術(shù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及使用特點(diǎn)；（2）根據(jù)理論研究結(jié)果對(duì)現(xiàn)有的瀝青路面熱再生技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)研究與分析，結(jié)合實(shí)際施工條件與應(yīng)用提出相應(yīng)的改進(jìn)措施；（3）通過(guò)利用有限元分析軟件以及線性回歸軟件對(duì)瀝青路面熱再生技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的模擬分析對(duì)比，從投資回收期以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況方面分析其經(jīng)濟(jì)型與工程可行性。

關(guān)鍵詞：瀝青混凝土路面；路面養(yǎng)護(hù)維修；熱再生技術(shù)；有限元；線性回歸

1 概述

公路決定了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著極其重要的作用[1]。隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，維護(hù)好已建成的路網(wǎng)成為公路系統(tǒng)重要的日產(chǎn)工作之一[2]。國(guó)外由于工程發(fā)展起步早，所以在瀝青路面熱再生技術(shù)方面的研究早在1915年就已經(jīng)開(kāi)始。1973年石油危機(jī)時(shí)期，美國(guó)在全國(guó)開(kāi)始使用熱再生技術(shù)[3]。1974年，日本開(kāi)始對(duì)瀝青路面熱再生技術(shù)進(jìn)行研究，并提出了相關(guān)規(guī)范[4]。澳大利亞則在1997年提出了新型的熱再生技術(shù)，使得熱再生材料使用壽命可以達(dá)到傳統(tǒng)瀝青材料，甚至在抗剪切力方面更勝一籌[5]。我國(guó)最早是在1982年開(kāi)始引進(jìn)瀝青熱再生技術(shù)，隨著我國(guó)公路技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，逐漸提出了A型熱再生劑等一系列熱再生材料[6]。近些年來(lái)我國(guó)不僅在熱再生劑方面作出了突出的研究成果，在熱再生施工機(jī)械方面也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步[7]。熱再生技術(shù)逐漸成為了我國(guó)瀝青路面修復(fù)的主要應(yīng)用技術(shù)之一。

2 瀝青路面熱再生技術(shù)研究與分析

瀝青材料在長(zhǎng)期使用條件下，會(huì)由于外界因素的影響直接導(dǎo)致瀝青出現(xiàn)大量不可逆的化學(xué)反應(yīng)，最終導(dǎo)致瀝青材料無(wú)法滿足上部荷載對(duì)路面的承載力要求。所以熱再生技術(shù)是基于利用化學(xué)技術(shù)對(duì)瀝青經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的化合物進(jìn)行相應(yīng)的逆化反應(yīng)，從而恢復(fù)原有材料的力學(xué)性質(zhì)。

2.1 瀝青材料老化原理研究與分析

瀝青作為路面的主要承重材料，主要依靠自身稠度、粘度以及針入度等數(shù)據(jù)來(lái)判定其是否能有效的滿足路面承載力要求。通過(guò)在實(shí)際工作中對(duì)老舊瀝青進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)瀝青材料的老化程度由以下幾點(diǎn)因素影響：

（1）根據(jù)路面深度不同路面老化程度不同：根據(jù)研究可以發(fā)現(xiàn)隨著路面深度的增加，瀝青材料的老化程度也存在著不同的變化。在路面0～0.5cm之間，路面瀝青材料的老化程度較小。在0.5～1cm瀝青材料的老化程度及其嚴(yán)重，但是隨著深度的增加，老化程度逐漸降低。

（2）根據(jù)使用年限不同瀝青路面老化程度不同：根據(jù)常年施工經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，在不考慮交通量的前提下，路面瀝青材料的老化程度與使用年限成正比變化趨勢(shì)。且使用年限較長(zhǎng)的瀝青材料的粘度會(huì)明顯的低于原有瀝青材料。

（3）位置不同瀝青老化程度不同：根據(jù)對(duì)路面不同部位的瀝青材料進(jìn)行相應(yīng)的材料研究我們可以發(fā)現(xiàn)，主要承重部分的瀝青材料老化速度會(huì)明顯小于非承重部分。根據(jù)研究可以發(fā)現(xiàn)，由于交通荷載增大了路面瀝青材料的密實(shí)度，從而有效的降低了瀝青材料的老化速度。

2.2 瀝青熱再生原理研究與分析

對(duì)于舊瀝青路面進(jìn)行相應(yīng)的熱再生處理是將瀝青的老化過(guò)程進(jìn)行逆化反應(yīng)。所以根據(jù)理論研究可以將熱再生技術(shù)歸為以下兩類(lèi)：

（1）逆化瀝青粘度：通過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)將老舊瀝青材料度粘度通過(guò)化學(xué)反應(yīng)恢復(fù)至原有材料的粘度，從而滿足力學(xué)要求。

（2）逆化流變指數(shù)：通過(guò)設(shè)備改良老舊瀝青材料的材料特性，將衰退的瀝青流變指數(shù)逐步提高至滿足通行要求。

3 瀝青路面熱再生技術(shù)改進(jìn)措施研究與對(duì)比分析

根據(jù)對(duì)瀝青路面老化原理研究與分析，并結(jié)合熱再生技術(shù)原理的研究，結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)并利用有限元分析技術(shù)對(duì)改進(jìn)措施進(jìn)行相應(yīng)的模擬分析。將模擬結(jié)果利用線性分析技術(shù)分析改進(jìn)結(jié)果。

3.1 瀝青路面熱再生技術(shù)改進(jìn)措施研究

通過(guò)對(duì)理論進(jìn)行相應(yīng)研究結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)有的瀝青路面熱再生技術(shù)進(jìn)行以下幾點(diǎn)相應(yīng)的改進(jìn)：

（1）再生瀝青混合料配合比改進(jìn)：瀝青混合料作為熱再生的主要對(duì)象，混合料的配合比直接決定了熱再生的質(zhì)量與效果。結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，可以在進(jìn)行熱再生施工過(guò)層中按照5.8%的油石比例進(jìn)行調(diào)配，加入再生劑后折合比例油石比為0.52%。

（2）再生瀝青作業(yè)方案改進(jìn)：在進(jìn)行具體施工過(guò)程中，可以采用多步作業(yè)施工法進(jìn)行相應(yīng)的施工。通過(guò)多步施工技術(shù)可以保證施工工藝柔度，靈活快捷。

（3）熱再生劑的摻配比例改進(jìn)：根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，將熱再生過(guò)程中混合料的熱再生劑摻配比例設(shè)置為9%，可以發(fā)現(xiàn)摻配后的混合料的針入度為63。完全可以滿足路面石油瀝青的技術(shù)指標(biāo)要求。

3.2 熱再生改進(jìn)技術(shù)的分析研究

利用有限元分析軟件并結(jié)合線性回歸技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)結(jié)果我們可以得到以下結(jié)論：

（1）通過(guò)利用有限元軟件對(duì)試驗(yàn)路段進(jìn)行分析，可以得到熱再生后的瀝青路面承載力滿足設(shè)計(jì)要求且要是原有承載力大小的1.3倍。

（2）對(duì)現(xiàn)有的有限元分析軟件模擬結(jié)果進(jìn)行線性回歸分析，通過(guò)利用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的擬合，我們可以看到熱再生后的路面材料的耐久性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原有技術(shù)進(jìn)行修復(fù)的路面，耐久性指數(shù)為原有的指數(shù)的1.6倍。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)對(duì)瀝青路面熱再生技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的理論分析，并結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)現(xiàn)有的瀝青熱再生技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。根據(jù)有限元模擬技術(shù)與線性回歸分析技術(shù)對(duì)改進(jìn)措施進(jìn)行試驗(yàn)路段的模擬分析我們可以發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的熱再生技術(shù)明顯的增強(qiáng)了熱再生料的再生效果。

參考文獻(xiàn)

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