瀝青路面冷再生技術(shù)在施工中的應(yīng)用

■陳晉華

(福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福州 350007)

0 前言

目前我國(guó)的公路建設(shè)飛速發(fā)展，每年投資規(guī)模已經(jīng)超過(guò)2000億元。在90年代以后陸續(xù)建成的高速公路已進(jìn)入大、中修期，大量的翻挖、銑刨瀝青混合料被廢棄，一方面造成環(huán)境污染，另一方面對(duì)于我國(guó)這種優(yōu)質(zhì)瀝青極為匱乏國(guó)家來(lái)說(shuō)是一種資源的浪費(fèi)，而且大量的使用新石料，開(kāi)采石礦會(huì)導(dǎo)致森林植被減少，水土流失等嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境破壞。按照瀝青的設(shè)計(jì)壽命(15～20年)，從現(xiàn)在起，每年有12%的瀝青路面需要翻修，舊瀝青廢棄量將達(dá)到每年220萬(wàn)噸之巨，如能加以利用，每年可節(jié)省材料費(fèi)3.5億人民幣，而這個(gè)數(shù)字是以每年15%的速度增長(zhǎng)的。10年以后，瀝青路面的大、中修產(chǎn)生的舊瀝青混合料將達(dá)到1000萬(wàn)噸，屆時(shí)通過(guò)再生利用每年可節(jié)約材料費(fèi)15億元。否則這些為數(shù)巨大的瀝青混凝土層翻挖后只能白白的廢棄掉，不僅浪費(fèi)了資源，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此，瀝青再生技術(shù)的研究、推廣和相關(guān)專用設(shè)備的開(kāi)發(fā)，對(duì)降低建設(shè)成本、保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及對(duì)我們國(guó)家的公路建設(shè)都有極大的意義，隨著我國(guó)高等級(jí)瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)量不斷增加，對(duì)瀝青路面再生技術(shù)有必要加強(qiáng)理論研究，開(kāi)發(fā)合適的再生劑和機(jī)械設(shè)備，為再生舊料在實(shí)際工程中的大量應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 瀝青路面冷再生技術(shù)

冷再生技術(shù)是采用一次性粉碎法，將舊瀝青路面就地翻挖、銑刨、破碎，再摻入一定數(shù)量的再生劑、水泥和骨料，舊瀝青混凝土路面粉碎料,經(jīng)冷再生設(shè)備拌和并加入適量的水后,按設(shè)定的厚度，經(jīng)整平預(yù)拱、反復(fù)碾壓和后期養(yǎng)護(hù)，使其達(dá)到設(shè)計(jì)路基結(jié)構(gòu)層技術(shù)要求的一種施工工藝。

2 冷再生技術(shù)的施工特點(diǎn)

瀝青路面冷再生屬于道路維修、改造的范疇，不僅適用于高等級(jí)公路的維修與改造，也適用于一般道路及鄉(xiāng)間公路的維修與改造。就地冷再生施工技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，概括起來(lái)可歸納為以下5點(diǎn)：

(1)成本低

道路就地冷再生由于全部利用了舊的鋪層材料，從而減少了道路維修或改造時(shí)舊鋪層材料的挖起運(yùn)輸、廢置和新材料的購(gòu)置，節(jié)約能源，從而導(dǎo)致成本大幅度下降。

(2)效率高

道路就地冷再生機(jī)械施工一次性可以完成銑刨、破碎、添加、拌和及攤鋪，從而簡(jiǎn)化了施工程序，縮短施工工期。使用就地冷再生機(jī)械，每天施工可完成5000～8000m2的工作量。創(chuàng)造了道路改造快速施工的一里程碑。

(3)質(zhì)量好

就地冷再生可以根據(jù)不同道路舊鋪層材料的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇不同的添加劑，配比準(zhǔn)確，可以保證再生材料的優(yōu)秀品質(zhì)和施工質(zhì)量，形成施工成型厚而均勻的粘結(jié)層，從而保證了維修后道路的使用期限，使再生后的瀝青路面與新鋪瀝青路面性能基本相當(dāng)。

(4)路面高度不變

應(yīng)用原有的施工方法是在原有的舊路面上鋪筑基層與面層，每大修一次道路，路基就會(huì)提高，為公路附近的村民造成不便。而冷再生是在原有的路面上進(jìn)行刨銑、拌和、碾壓，不會(huì)提高路面高度。

(5)污染少

使用傳統(tǒng)的道路維修方法，瀝青路面廢棄量十分巨大，對(duì)環(huán)境造成污染，大量新材料的開(kāi)采，也會(huì)造成資源減少和環(huán)境的破壞。采用冷再生技術(shù)則可完全避免上述問(wèn)題。由于舊料得以充分再生利用，從而大大減少了新筑路材料的開(kāi)采量；也不存在舊料的運(yùn)輸與存放問(wèn)題，是一項(xiàng)綠色環(huán)保技術(shù)。

3 瀝青路面冷再生技術(shù)的施工工藝

3.1 材料的選擇

冷再生基層用的集料為原道路瀝青混合料、級(jí)配碎石、砂礫、刨銑料等。刨銑料單顆粒的最大粒徑通常限定為40mm以內(nèi)，取決于再生層的厚度，一般規(guī)定不應(yīng)大于再生層厚度的1/3。

(1)舊瀝青路面刨銑料(RAP)

在水泥穩(wěn)定就地冷再生層施工前，在原道路上取有代表性的刨銑料樣品嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行顆粒分析、液限和塑性指數(shù)、擊實(shí)試驗(yàn)、有機(jī)質(zhì)含量，硫酸鹽含量等試驗(yàn)。有機(jī)質(zhì)含量超過(guò)2%或硫酸鹽含量超過(guò)0.25%的舊路混合料，以及塑性指數(shù)小于10的舊料，不得用于就地冷再生。

(2)石料

碎石或礫石的壓碎值指標(biāo)值應(yīng)不大于30%，針片狀顆粒含量不大于15%，集料中小于0.6mm的細(xì)粒料必須做液、塑性指數(shù)試驗(yàn)，要求液限小于28%，塑性指數(shù)小于9.0.新加粗細(xì)集料質(zhì)量應(yīng)滿足現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)的要求。

(3)水泥

舊瀝青路面冷再生技術(shù)所需添加的水泥品種的選用：由于普通硅酸鹽水泥早期強(qiáng)度高、凝結(jié)硬化速度快、抗干縮性能好，考慮到路面所處的基層的設(shè)計(jì)和施工要求，應(yīng)該采用早期強(qiáng)度高的普通硅酸鹽水泥，技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 水泥技術(shù)指標(biāo)

(4)水

路面基層用水和養(yǎng)生用水，一般采用人畜能飲用的水。

3.2 配套施工設(shè)備的選用

現(xiàn)場(chǎng)冷再生施工工藝與選用的冷再生機(jī)有很大關(guān)系，工程中一般根據(jù)施工任務(wù)、合同工期、質(zhì)量要求、綜合生產(chǎn)能力，配置主要機(jī)械設(shè)備及輔助器具應(yīng)滿足表2要求。

表2 就地冷再生施工主要機(jī)械設(shè)備及輔助器具

3.3 施工工藝

(1)攤鋪碎石

碎石按每平方米規(guī)定的數(shù)量進(jìn)行撒布。石料運(yùn)到工地后，測(cè)定碎石實(shí)際方量，根據(jù)計(jì)算的單位用量計(jì)算所能攤鋪的實(shí)際長(zhǎng)度，在該長(zhǎng)度范圍內(nèi)，裝載機(jī)攤鋪，平地機(jī)刮平，人工調(diào)整，以攤鋪厚度控制碎石用量。

(2)水泥的攤鋪

以設(shè)計(jì)要求的水泥用量加0.5%的損耗，計(jì)算單位面積水泥用量，實(shí)際水泥用量以設(shè)計(jì)計(jì)算的生產(chǎn)配合比確定的最佳用量為準(zhǔn)。

碎石攤鋪后壓路機(jī)靜壓一遍，人工用白灰打上的方格，根據(jù)方格面積計(jì)算水泥用量，放入相應(yīng)的水泥量，人工攤鋪均勻。

(3)拌和

采用半幅施工，利用WR2000型再生機(jī)拌和，該再生機(jī)每一刀的銑刨寬度為2m，每一刀之間，重疊15～20cm，以保證銑刨到位，避免出現(xiàn)漏銑現(xiàn)象，隨著再生機(jī)的向前行進(jìn)，廢舊瀝青路面材料與水泥和水均勻的拌合在一起。

(4)碾壓和整平

先穩(wěn)壓，一臺(tái)20t壓路機(jī)先進(jìn)行穩(wěn)壓2遍；再整平，平地機(jī)整平時(shí)應(yīng)注意路面橫坡和縱坡；再碾壓，兩臺(tái)20t振動(dòng)壓路機(jī)碾壓7遍，振動(dòng)應(yīng)從弱到強(qiáng)，逐步碾壓至密實(shí)，壓實(shí)至表面平整、無(wú)輪跡。碾壓方向應(yīng)順著路線行進(jìn)方向，直線段由兩邊到中間，超高段由內(nèi)側(cè)向外側(cè)，每次碾壓輪跡應(yīng)重疊1/3輪寬，依次連續(xù)均勻碾壓，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)壓實(shí)成型。如有“松散”或 “彈簧”現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)挖除置換處理，不得留有任何隱患。壓實(shí)度的要求詳見(jiàn)表 3。

表3 壓實(shí)度的要求

(5)養(yǎng)生

7d內(nèi)保證路面潮濕，無(wú)干裂現(xiàn)象。嚴(yán)格實(shí)行交通管制，嚴(yán)禁車(chē)輛通過(guò)，灑水車(chē)通過(guò)時(shí)必須保證在30km/h以內(nèi)，禁止緊急剎車(chē)和調(diào)頭。

3.4 施工質(zhì)量控制及注意事項(xiàng)

(1)施工準(zhǔn)備階段

調(diào)查道路情況。利用基層再生機(jī)在原路進(jìn)行取樣，以確定道路實(shí)際結(jié)構(gòu)情況；根據(jù)取樣結(jié)果進(jìn)行生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，確定最佳的水泥用量和碎石用量，最佳含水量，以供施工應(yīng)用。

通過(guò)試驗(yàn)路的鋪筑，確定最佳的施工段落長(zhǎng)度，通常選取120～150m為宜，確定再生機(jī)的工作速度、銑刨拌和深度、碾壓整平工藝等工序。

(2)拌和均勻，含水量控制很重要，應(yīng)在最佳含水量的+1%～+2%。由于用水量較大，供水條件必須滿足冷再生機(jī)的需要，因此要備足水車(chē)，確保不間斷供水。

(3)為了防止冷再生機(jī)拌和后平整過(guò)程局部骨料離析的現(xiàn)象，需要在整平過(guò)程中加以人工配合。

(4)施工時(shí)間控制，全程從攤鋪、加水拌和至碾壓結(jié)束不應(yīng)超過(guò)3～4h，并不得超過(guò)水泥的終凝時(shí)間，因此要注意施工工序的銜接，盡量避免施工中途無(wú)故停機(jī)。

(5)碾壓成型后，養(yǎng)生時(shí)要保證足夠的溫度和濕度，表面覆蓋灑水養(yǎng)生7d。

(6)施工缺陷的處理

由于施工時(shí)采用半幅路面施工，再生機(jī)銑刨拌和中，邊緣部分會(huì)出現(xiàn)離析現(xiàn)象，需要人工挖除并用新料修補(bǔ)，特別要注意縱縫接合處的布料不均及離析的修補(bǔ)。

(7)接縫的處理

①縱向接縫的處理：由于施工時(shí)采用半幅路面施工，因此要注意前半幅施工時(shí)拌和寬度要大于半幅寬度15～20cm，后半幅施工時(shí)中線與前半幅搭接，搭接寬度為15～20cm，從而保證中線接縫平順，路拱達(dá)到設(shè)計(jì)要求；在再生機(jī)拌和過(guò)程中壓路機(jī)靜壓后人工及時(shí)清理邊線，清除路兩邊的碎石及混合料。

②橫向接縫的處理：分段施工時(shí)，兩施工段的搭接應(yīng)用對(duì)接形式，后一段施工，將前段結(jié)束處留下的不規(guī)則部分挖除，橫向接縫前1.5～3m按每平方米用量布水泥，人工去除部分粗集料，補(bǔ)充部分細(xì)集料，再生機(jī)拌和，壓路機(jī)碾壓密實(shí)，盡量減少橫向接縫的數(shù)量。不允許施工機(jī)械在已碾壓成型的再生基層上調(diào)頭。

4 冷再生技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析

(1)我國(guó)是世界優(yōu)質(zhì)瀝青進(jìn)口大國(guó)，瀝青再生利用、可循環(huán)利用舊路面的瀝青，減少對(duì)新的優(yōu)質(zhì)瀝青的消耗，能很大程度上緩解我國(guó)作為石油進(jìn)口大國(guó)的資源壓力。

(2)可循環(huán)利用舊路用材料中的砂石材料，減少了公路建設(shè)中新的砂石材料的使用率，也減少了開(kāi)采砂、石料，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

(3)由于瀝青是不可降解性材料，瀝青冷再生利用可以杜絕丟棄、填埋舊瀝青而造成的環(huán)境污染。

(4)瀝青路面再生利用可以降低建設(shè)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)有大量的道路進(jìn)入大修階段,現(xiàn)場(chǎng)舊瀝青混凝土材料冷再生技術(shù)，具有節(jié)省原材料、縮短工期、不必中斷交通、工藝簡(jiǎn)單、節(jié)約了大量的維修和養(yǎng)護(hù)資金，節(jié)約能源和保護(hù)了生態(tài)環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在瀝青路面大修工程中將會(huì)更加廣泛的被應(yīng)用，在強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的今天，進(jìn)一步加強(qiáng)研究路面冷再生技術(shù)，對(duì)我國(guó)公路的建設(shè)發(fā)展都具有特別重要的意義。