瀝青混凝土現(xiàn)場冷再生技術(shù)初探

趙 剛

瀝青混凝土現(xiàn)場冷再生技術(shù)初探

趙 剛

針對當(dāng)前嚴(yán)峻的形式,對現(xiàn)場冷再生技術(shù)進(jìn)行了探討,具體介紹了目前國內(nèi)現(xiàn)場冷再生研究情況,對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混合料設(shè)計(jì)、添加劑的使用情況、施工工藝、機(jī)械設(shè)備方面進(jìn)行了分析,旨在大力推進(jìn)我國冷再生技術(shù)的完善,從而使冷再生技術(shù)能夠在我國得到廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)場冷再生技術(shù),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),添加劑,施工工藝,質(zhì)量控制指標(biāo)

0 引言

由于缺乏必要的理論指導(dǎo)及科學(xué)的設(shè)計(jì)方法和先進(jìn)機(jī)械設(shè)備的支持,目前我國再生舊料并沒有在實(shí)際工程中得到大量應(yīng)用。高速公路每千米需耗用瀝青 350 t～400 t(四車道)。據(jù)估計(jì)我國公路每年用瀝青實(shí)際已突破約 400萬 t,道路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)消耗了大量的瀝青。石油資源是不會再生的,過度的開采將造成資源的枯竭。因此面臨當(dāng)前國際形式和我國瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)量的不斷增加的現(xiàn)狀,有必要對瀝青路面舊料使用再生技術(shù)進(jìn)行深入、系統(tǒng)研究。

1 我國冷再生技術(shù)存在的問題

1)如何評價(jià)再生瀝青的路用性能,目前國內(nèi)外還處于不斷的探討和對比之中。一般認(rèn)為利用常規(guī)指標(biāo)(針入度、延度、軟化點(diǎn))的變化來評價(jià)瀝青老化的程度是比較簡單可行的。還有一些新的指標(biāo)也可以用來評價(jià),如瀝青 60℃的動力粘度。還有人提出,以現(xiàn)在國際上比較系統(tǒng)且具有一定影響力的SHRP的一些指標(biāo)來評價(jià)再生瀝青的老化性能。2)對于摻再生劑后的再生瀝青,以何種評價(jià)指標(biāo)對其進(jìn)行評價(jià),國內(nèi)現(xiàn)無相關(guān)規(guī)范對其進(jìn)行約束,可以理解的是,如果原樣瀝青是普通瀝青,則其老化后通過摻再生劑還原后的再生瀝青是仍可以普通瀝青的評價(jià)方法及指標(biāo)對其進(jìn)行試驗(yàn)評價(jià),但如果原瀝青是改性瀝青,則其老化后通過再生劑還原的瀝青是否仍以改性瀝青的指標(biāo)及評價(jià)方法來進(jìn)行評價(jià),這是需要進(jìn)一步研究的問題。3)再生劑種類和質(zhì)量的研發(fā)比較落后。4)我國目前還沒有再生瀝青混合料的配比設(shè)計(jì)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。5)我國目前還缺乏路面現(xiàn)場冷再生的施工規(guī)范及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。6)再生機(jī)械設(shè)備比較落后。

因此,有必要對適合我國的瀝青路面冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)方法、瀝青路面冷再生混合料性能、瀝青路面現(xiàn)場冷再生施工及應(yīng)用、質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析研究。

2 國內(nèi)現(xiàn)場冷再生技術(shù)的基本概況及技術(shù)研究方向

本文從以下幾個(gè)方面對國內(nèi)冷再生技術(shù)進(jìn)行分析：結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì);混合料配合比設(shè)計(jì);添加劑的使用情況;施工工藝;機(jī)械設(shè)備方面。

1)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。目前,我國冷再生主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論上是以雙圓均布荷載作用下的多層彈性連續(xù)體系為基礎(chǔ),考慮了層間接觸條件的影響,同時(shí)進(jìn)行各層頂面彎沉值計(jì)算與層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算。根據(jù)調(diào)查的舊路結(jié)構(gòu)層情況及彎沉值,可以近似得出冷再生結(jié)構(gòu)層以下的舊路結(jié)構(gòu)的當(dāng)量回彈模量。然后根據(jù)設(shè)計(jì)彎沉值,應(yīng)用路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)理論,可以設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)中任何一個(gè)結(jié)構(gòu)層的厚度。我國現(xiàn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然存在設(shè)計(jì)指標(biāo)單一,設(shè)計(jì)指標(biāo)不可控制,理論驗(yàn)算假定條件不準(zhǔn)確,路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際路用性能缺乏關(guān)聯(lián)性,實(shí)際交通荷載與設(shè)計(jì)荷載出入較大等一系列問題。

2)混合料的設(shè)計(jì)。目前我國冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)主要是借鑒國外方法,首先進(jìn)行材料評價(jià),包括現(xiàn)場采樣,確定RAP料組成以及老化瀝青和集料的性能,確定是否有必要加入新料;隨后選擇再生劑(穩(wěn)定劑)和確定最佳粘結(jié)料用量。再生混合料配合比設(shè)計(jì)流程：從現(xiàn)場獲取有代表性的RAP(回收的瀝青混合料)樣本→確定RAP級配,RAP瀝青含量,老化瀝青性質(zhì)→如果需要,需選擇添加一定規(guī)格和用量的新集料→估計(jì)需要的瀝青粘結(jié)劑含量→選擇新瀝青粘結(jié)劑的類型→確定拌和前的含水量→測試試驗(yàn)混合物性能：初次固化性能,最終固化性能,與水敏感性→確定最佳配合比→對現(xiàn)場適當(dāng)做出調(diào)整。

3)添加劑的使用情況。我國還沒有出臺相應(yīng)的再生劑規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。主要使用的再生劑有石灰粉煤灰、水泥粉煤灰、水泥。而對于乳化瀝青、泡沫瀝青的研究處于初步階段。國外路面養(yǎng)護(hù)和改建工程中,再生劑的使用已經(jīng)是常規(guī)手段,且品種繁多,性能各異,并具有相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和使用規(guī)范。冷再生添加劑可大致分為水泥類(水泥、石灰、粉煤灰以及它們的混合物)和瀝青類(泡沫瀝青、乳化瀝青等)兩類。

針對目前對添加劑的使用情況,得到不同添加劑的特點(diǎn),具體介紹如下：水泥優(yōu)點(diǎn)：材料普遍、價(jià)格穩(wěn)定、接受度高、施工方法簡單,對大部分材料而言,水泥提高抗壓強(qiáng)度及抗水損害的效果明顯。缺點(diǎn)：干縮問題不易控制,剛度將使抗疲勞性降低,養(yǎng)護(hù)期長且無法荷重。水泥 +乳化瀝青穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)：柔性且具有粘彈性特點(diǎn)、抗疲勞性較高、施工方便。缺點(diǎn)：需專門的技術(shù)、價(jià)格高?，F(xiàn)場含水量高時(shí)加入則呈飽和無法碾壓。水泥+泡沫瀝青穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)：施工方便,為強(qiáng)度高的柔性路面結(jié)構(gòu)層,抗變形及抗疲勞性能俱佳。價(jià)格低廉且碾壓后即獲得強(qiáng)度,可馬上開放交通。缺點(diǎn)：采用特別的機(jī)具。有些瀝青無法順利發(fā)泡。飽和材料及缺乏細(xì)料的材料無法用泡沫瀝青穩(wěn)定處理。

根據(jù)添加劑的研究及使用情況,對添加劑提出了相應(yīng)的技術(shù)要求。由于舊瀝青中瀝青質(zhì)增加,所以再生劑必須具有良好的流動性質(zhì),不含或極少含有瀝青質(zhì)。而且再生劑必須具有溶解和分散瀝青質(zhì)的能力,由于芳香分具有溶解和分散瀝青質(zhì)的能力,因此再生劑中芳香分含量的多少將直接影響再生劑的品質(zhì)。同時(shí)再生劑必須具有一定的抗老化性。

綜上所述,適當(dāng)?shù)恼扯?、足夠的芳香分含量以及較好的抗老化性是再生劑良好品質(zhì)的重要表征。

4)施工工藝與施工質(zhì)量控制方法。目前,我國還缺乏路面現(xiàn)場冷再生的施工規(guī)范,本文結(jié)合國內(nèi)常見冷再生工程的實(shí)際施工狀況,側(cè)重介紹現(xiàn)場冷再生路面的施工工藝與施工質(zhì)量控制方法,主要包括以下內(nèi)容：a.刨下來的舊路面混合料的級配要求;b.最佳含水率和通風(fēng)養(yǎng)生;c.現(xiàn)場冷再生路面施工的質(zhì)量控制、質(zhì)量保證的要求：現(xiàn)場冷再生的材料要求(舊料、瀝青、添加劑等);現(xiàn)場冷再生的混合料技術(shù)要求(體積參數(shù)、性能指標(biāo)、級配要求等);現(xiàn)場冷再生施工技術(shù)要求(準(zhǔn)備、施工、驗(yàn)收等)。

再生前對路面的狀況(平整度、抗滑、破損狀況等)進(jìn)行調(diào)查和評價(jià),對于完工后的現(xiàn)場冷再生路面進(jìn)行回彈彎沉檢測,壓實(shí)度檢測,平整度檢測,定期觀測(平整度、抗滑、破損狀況等),并與同期新建路面的使用情況作對比,研究現(xiàn)場冷再生路面的路用性能。在我國部分地區(qū)主要由以下幾方面進(jìn)行質(zhì)量控制,如表 1所示。

表1 瀝青混合料冷再生的標(biāo)準(zhǔn)

5)機(jī)械設(shè)備。由于我國大規(guī)模的公路建設(shè)時(shí)間比較短,冷再生機(jī)械設(shè)備與國外具有很大的差距,冷再生技術(shù)和機(jī)械設(shè)備基本是空白。僅有 450馬力中置式的冷銑刨機(jī),其技術(shù)水平相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家 20世紀(jì)90年代末期的技術(shù)水平。國外各冷再生技術(shù)都配備了高效率、大型的現(xiàn)代化設(shè)備,其自動化和智能化在工程機(jī)械來說是一流的,代表產(chǎn)品是德國WIRTGEN的大功率現(xiàn)代化冷銑刨機(jī)(銑刨寬度3.5m～4.0m、切深250mm～300mm、功率1 000 HP以上)和美國ASTEC的就地再生設(shè)備(配有計(jì)算機(jī)控制的再生料破碎、篩粉、計(jì)量、粘油的比例添加、攪拌、攤鋪等配套裝置)。

因此,我國應(yīng)該加強(qiáng)研制具有現(xiàn)代技術(shù)水平的大型冷銑刨機(jī)和就地冷再生設(shè)備,大力推廣冷再生技術(shù),提高我國的路面翻新技術(shù)。

3 結(jié)語

再生推廣應(yīng)用的深遠(yuǎn)意義隨著社會的發(fā)展也越來越顯著,然而,要真正廣泛在公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)中付諸實(shí)踐,列入計(jì)劃和議事日程,還有很多工作要做,其中包括再生技術(shù)的深入研究、級配設(shè)計(jì)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立、再生劑和再生設(shè)備的研制和開發(fā)等。瀝青路面再生在國外已經(jīng)成為日常應(yīng)用技術(shù),相信在我國各方面的努力下,再生技術(shù)將得到廣泛的應(yīng)用。

[1] 沙慶林.高等級公路半剛性基層瀝青混凝土路面[M].北京：人民交通出版社,1998.

[2] 陳福印.瀝青混凝土舊路面冷再生基層課題研究[J].天津公路,2000(2)：35-36.

[3] 楊建明,楊仕教.舊瀝青路面再生研究的現(xiàn)狀與工藝[J].南華大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版),2003(3)：68-69.

[4] 蔡先強(qiáng).冷再生技術(shù)在瀝青路面改建工程中的應(yīng)用[J].山西交通科技,2009(2)：148-149.

[5] John Emery.Practical Experience with In-place Asphalt Recycling.Asphalt Recycling and Reclaiming Association,Annapolis,MD,2007.

[6] 中國公路學(xué)會.第一屆全國公路科技創(chuàng)新高層論壇論文集[C].北京：外文出版社,2002.

Discussion on the asphalt concrete on-site cool regenerated technology

ZHAO Gang

Aiming at the currentgrim situation,the on-site cool regenerated technology is discussed,and introduced concretely domestic on-site cool regeneration research situation at present,analysized structure design,m ixture design,additive usage,construction p rocess and mechanical equipment,this paper aims to vigorously promote the improvement ofon-site cool regenerated technology tomake on-site cool regenerated can be widely used in our country.

on-site cool regenerated technology,structure design,additives,construction process,quality control index

U 416.26

A

1009-6825(2011)09-0159-03

2010-12-08

趙 剛(1984-),男,助理工程師,山西省交通科學(xué)研究院,山西太原 030006