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淺析瀝青路面就地冷再生技術(shù)在晉陽高速大修中的應(yīng)用論文
摘要：結(jié)合晉陽高速公路瀝青路面就地冷再生技術(shù)處治，分析了瀝青路面材料及舊集料的性質(zhì)，結(jié)合無機結(jié)合料穩(wěn)定冷再生瀝青混合料設(shè)計，簡述了瀝青路面就地冷再生施工方法。
關(guān)鍵詞：晉陽高速；路面；瀝青；就地冷再生
晉陽高速公路東西走向橫跨于晉城與陽城之間，它于1996年5月1日破土動工，1997年12月25日全線勝利建成通車。該路東起晉城市西南牛匠村，經(jīng)澤州、陽城兩縣，以及周村、北留、潤城三鎮(zhèn)，西止于陽濟公路叉口處，南接晉焦高速公路，全長36.029cm。作為晉城市境內(nèi)的首條高速公路，晉陽高速公路的建成極大地緩解了該市交通運輸壓力，促進了晉城地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。但隨著近年來車流量明顯增大，路面損毀較嚴重，為此，山西省高速公路管理部門決定對其進行全線大修。
晉陽高速公路大修工程于2009年4月8日開始實施，采取半幅限制通行、半幅封閉施工交通管制措施。晉陽高速公路全長36.029cm，設(shè)計為4車道，全封閉全立交。其中，全幅高速公路28cm,路基寬度為21.5m、行車道寬為2×7m，半幅高速公路8cm，路基寬度為12m，行車道寬為2×4.5m，設(shè)計時速為80km/h，瀝青路面27.6cm，水泥路面8.5cm。通過對原路面狀況的調(diào)查、原路面材料的取樣和試驗、路面病害成因的分析，確定瀝青路面有55％的路段適合瀝青路面就地冷再生處治，并在此基礎(chǔ)上加鋪8cm～15cm瀝青穩(wěn)定碎石基層和10cm瀝青混凝土面層。
瀝青路面就地冷再生，是采用專用的就地冷再生設(shè)備，對將需要翻修或舊瀝青路面進行現(xiàn)場冷銑刨、破碎和篩分(必要時)，摻入一定數(shù)量的新集料、再生結(jié)合料、活性填料(水泥、石灰等)、水，經(jīng)過常溫拌和、攤鋪、碾壓等工序，一次性實現(xiàn)舊瀝青路面再生的技術(shù)，它包括瀝青層就地冷再生和全深式就地冷再生兩種方式。僅對瀝青材料層進行的就地冷再生稱為瀝青層就地冷再生；再生層既包括瀝青材料層又包括非瀝青材料層的，稱為全深式就地冷再生。
1 舊瀝青路面材料的性能
瀝青混凝土路面使用黏結(jié)力較強的瀝青材料作為結(jié)合料，大大增強了礦料間的黏結(jié)力，提高了混合料的強度和穩(wěn)定性。使路面的使用質(zhì)量和耐久性得到提高。但瀝青路面在車輪荷載作用下，承受著壓應(yīng)力、剪應(yīng)力和拉應(yīng)力等，同時瀝青路面長期暴露于大自然，會受到各種自然因素如氧、陽光、溫度、水、風(fēng)等的作用，致使混合料中的瀝青、骨料階性能發(fā)生物理、化學(xué)變化，并最終表現(xiàn)為瀝青混合料使用品質(zhì)下降。瀝青路面老化主要是瀝青的老化和骨料的細化。瀝青混凝土路面的損壞總體可分為兩大類，一類為結(jié)構(gòu)性損壞，包括路面結(jié)構(gòu)整體或其中某一部分的破壞，使路面不能支承預(yù)定的荷載；另一類為功能性損壞，它可能不伴隨結(jié)構(gòu)性損壞而發(fā)生，但由于平整度和抗滑性能等的下降，使其不再具有預(yù)定的功能，從而影響了行車質(zhì)量。
1.1 舊瀝青的性能
瀝青是由多種化學(xué)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的化合物組成的一種混合物，其老化主要表現(xiàn)為針入度降低、黏度增大、延度減少、軟化點提高等。表1列出回收舊瀝青的幾項常規(guī)指標(biāo)。
1.2 舊集料的性質(zhì)
瀝青路面在車輛動、靜荷載作用下承受著拉應(yīng)力、壓應(yīng)力和剪應(yīng)力，因此嵌擠在混合料中的集料顆粒是三維受力，在某一瞬時其受到的力會大于顆粒的極限強度而發(fā)生破裂，其破裂可分為3種形式：①對針片狀顆粒，由于受其幾何尺寸的限制，其抗彎拉能力差，很易折斷破壞；②有時顆粒承受的瞬時剪應(yīng)力超過其極限剪應(yīng)力，出現(xiàn)剪切破壞；③在荷載作用下相鄰顆粒間會發(fā)生相對位移，產(chǎn)生摩擦力，從而相鄰顆粒表面相互磨損而使細顆粒增加。
由于粗骨料主要承受著外部應(yīng)力的作用，細骨料則起填充作用，因此骨料破壞也以粗骨料為主，也就是說，集料細化主要表現(xiàn)為粗骨料向細骨料的轉(zhuǎn)化，而細骨料進一步細化成粉料則表現(xiàn)的不明顯。集料的細化改變了瀝青混凝土的級配，使骨架的嵌擠作用減弱，從而使整個結(jié)構(gòu)的抗剪強度減小。同時，骨料的每次破壞都會形成兩個破壞面，此兩個破壞面上沒有瀝青的裹覆，這樣骨料很易散失、剝落，造成路用性能下降。
2 無機結(jié)合料穩(wěn)定冷再生瀝青混合料設(shè)計
冷再生瀝青混合料因其中摻加了一定比例的舊料和再生劑(水泥、石灰)，故其配比設(shè)計與普通的新拌瀝青混合料有所不同，但其基本的設(shè)計思路仍與普通的瀝青混合料設(shè)計相一致。
冷再生瀝青混合料的配比設(shè)計首先要滿足路用要求，要因地制宜、經(jīng)濟實用，同時要注意：①應(yīng)具有抵抗施工過程中和自然因素引起老化的能力，具有較長的使用服務(wù)期；②應(yīng)盡可能地利用舊料，提高舊料摻配率，從而有效地降低工程成本，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益；③應(yīng)考慮施工的方便性，易于生產(chǎn)、拌和以及攤鋪壓實。
設(shè)計時應(yīng)根據(jù)交通量和道路等級、自然氣候條件、舊瀝青路面材料的現(xiàn)狀、施工方法等要素確定混合料類型。冷再生瀝青混合料配比設(shè)計步驟大致可表示成：
對舊瀝青混合料的評價→冷再生瀝青標(biāo)號的選擇→再生劑的選擇與用量確定→確定舊料摻配率→新骨料的級配→冷再生混合料的最佳瀝青用量的確定一目標(biāo)配合比驗證→生產(chǎn)配合比的調(diào)試。
無機結(jié)合料穩(wěn)定再生混合料技術(shù)要求見表2。
3 瀝青路面就地冷再生施工方法
在確定采用瀝青路面就地冷再生處治后，首先鋪筑試驗路段，長度不宜小于200m，從施工工藝、工程質(zhì)量、施工管理、施工安全等方面進行檢驗，確定工藝參數(shù)。綜合考慮施工季節(jié)、氣候條件、再生作業(yè)段寬度、施工機械、運輸車輛的效率和數(shù)量、操作熟練程度、水泥終凝時間等因素，綜合確定每個作業(yè)段的長度。在施工起點處將各所需施工機具順次首尾連接，連接相應(yīng)管路。冷再生施工設(shè)備一般包括：水罐車、水泥漿車(有條件時)、冷再生機、攤鋪機、壓路機。再生機為Wirtgen公司生產(chǎn)的WR2500型就地冷再生機，該機是中型輪胎式多用途再生機，可進行冷再生，也可進行穩(wěn)定土拌和。該機可裝備泡沫瀝青發(fā)生及噴灑系統(tǒng)，乳化瀝青噴灑系統(tǒng)及水泥稀漿噴灑系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的機械相比，維特根WR2500型路面再生機能為用戶提供許多顯著的優(yōu)點和相當(dāng)大的功率貯備。維特根WR2500型就地冷再生機是冷再生技術(shù)中廣泛應(yīng)用的設(shè)備，并且在多條采用瀝青路面冷再生處治的高速公路及一級公路中應(yīng)用。
啟動施工設(shè)備。按照設(shè)定再生深度對路基進行銑刨、拌和。再生機組必須緩慢、均勻、連續(xù)地進行再生作業(yè)，不得隨意變更速度或者中途停頓，再生施工速度宜為4m/min～10m/min。單個再生至一個作業(yè)終點后，將再生機和罐車等倒至施工起點，進行第二幅施工，直至完成全幅作業(yè)面的再生。縱向接縫的位置應(yīng)避開快、慢車道上車輛行駛的輪跡，縱向接縫處相鄰兩幅作業(yè)面間的重疊量不宜小于100mm。
根據(jù)再生層厚度、壓實度等的需要，配備足夠數(shù)量、噸位的鋼輪壓路機、輪胎壓路機，按照試驗段確定的壓實工藝進行碾壓，保證壓實后的再生層符合壓實度和平整度的要求。瀝青路面就地冷再生施工須采用流水作業(yè)法，使各工序緊密銜接，盡量縮短從拌和到完成碾壓之間的延遲時間。初壓時混合料的含水率應(yīng)比最佳含水率大1％～2％，碾壓過程中，再生層表面應(yīng)始終保持濕潤，如水分蒸發(fā)過快，應(yīng)及時灑水。碾壓過程中若出現(xiàn)彈簧、松散、起皮等現(xiàn)象時，應(yīng)及時翻開重新拌和，使其達到質(zhì)量要求。
使用無機結(jié)合料的全深式就地冷再生，養(yǎng)生和開發(fā)交通應(yīng)滿足以下要求：①碾壓完成并經(jīng)過壓實度檢查合格后的路段。應(yīng)立即進行養(yǎng)生。養(yǎng)生可采用濕砂、覆蓋、灑水等方法。②養(yǎng)生時間不宜少于7d，整個養(yǎng)生期內(nèi)再生層表面應(yīng)保持潮濕狀態(tài)。養(yǎng)生期內(nèi)禁止除灑水車輛以外的其他車輛通行。③后續(xù)施工前應(yīng)將再生層清掃干凈，并灑少量水濕潤表面。
就地冷再生工程完工后，應(yīng)將全線以1km～3km作為一個評定路段，按照表3的要求進行質(zhì)量檢查和驗收。 從目前的工程實踐來看，瀝青路面就地冷再生技術(shù)在道路再生中具有明顯的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為：①節(jié)省成本，包括材料和運輸成本，與其他傳統(tǒng)的施工方法相比，總投資可節(jié)省40％。50％②不損壞路基，提高舊路等級，且能夠精確控制鋪層厚度；③由于無需對舊料實施運輸、破碎工藝，因此工期縮短；④可以充分利用舊路的瀝青、石料等材料，減少了新材料的開采，具有重大的環(huán)保效益；⑤瀝青冷再生技術(shù)采用的筑路機械具有封閉式自動控制添加系統(tǒng)，可以實現(xiàn)合理配比、防止粉塵飛揚，有利于文明施工。
4 結(jié)束語
綜上所述，采用瀝青路面就地冷再生技術(shù)，可以充分利用舊料，通過選擇適當(dāng)?shù)呐浔燃靶屡f料摻和比例，可以再生得到質(zhì)量相當(dāng)不錯的再生混和料。實踐表明，這種再生混合料可以使用于高等級公路的瀝青基層。同時，利用瀝青路面就地冷再生技術(shù)可以取得相當(dāng)可觀的經(jīng)濟效益和顯著的社會效益。
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