瀝青路面冷再生技術研究

郭志全

近年來我國大量公路進入大修期，道路再生具有經(jīng)濟、節(jié)能、節(jié)約建筑材料、環(huán)保等功能，因而應用越來越廣。

根據(jù)美國瀝青再生協(xié)會(ARRA)的定義和分類，將瀝青路面再生分為冷刨法、廠拌熱再生、就地熱再生、冷再生(包括廠拌和就地兩種方式)、全厚式再生五大類。實際再生設計施工時可以根據(jù)不同的路面狀況和地區(qū)實際情況選擇合理的再生方法。其中冷再生對于裂縫、永久變形、表面破壞都有很好的消除能力。加之我國普遍采用半剛性基層瀝青路面，基層存在裂縫問題，有時需要面層基層同時維修，這時冷再生法尤為合適。

1 路面評價方法

冷再生前需要對就有路面情況進行評價。尚無專門針對冷再生的路面評價方法，多采用普通的舊路評價方法。比較有代表性的方法有:2001年交通部頒布并實施了《公路瀝青路面養(yǎng)護技術規(guī)范》，該規(guī)范把路面使用質(zhì)量分為路面破損狀況(PCI評價)、行駛質(zhì)量(國際平整度指數(shù)評價)、強度(彎沉評價)及抗滑性能(橫向力系數(shù)或擺式儀擺值評價)四個方面，最后根據(jù)公路等級、交通量、分項路況評價結(jié)果確定維修對策。滬寧高速公路擴建工程采用以下兩種方法評價原路面結(jié)構(gòu)層的損壞狀況和承載力，以決定其再利用方式:a.采用2004年彎沉檢測數(shù)據(jù)(100 m代表值)進行路況評價，滿足設計彎沉的充分利用，不滿足彎沉要求的挖除重建;b.以間距100 m將原路面分段，計算每段路的路面綜合評價指數(shù)RCQI(Road Condition Quality Index)，根據(jù)RCQI制定維修方案。以上道路評價方法是從道路維護角度出發(fā)的，不是針對再生的，將這些方法用于再生前評價不完全合適。為解決這個問題需進一步研究再生前評價問題。

2 銑刨料性能研究

1)取料方法?，F(xiàn)場取料一般是借鑒國外經(jīng)驗［1］，要求對于同一個路段，一般至少要取5個～6個試樣，每1 km路段或市政道路的每個街區(qū)至少取5個。試樣通常采用鉆芯或小型冷銑刨機獲?。?］。料堆取料可按照現(xiàn)行JTG E60-2008公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程進行［3］。2)銑刨料級配影響因素。針對冷再生材料設計時應注意的問題，文章研究了再生料級配的影響因素。再生機的前進速度和再生溫度對級配有影響。對前一個因素，國外研究一直表明速度越快則級配越粗，后一個因素的看法則不近相同，有人認為溫度高時瀝青材料強度較低，容易得到細的材料;有研究認為溫度越高時瀝青越容易發(fā)生粘連作用，顆粒越粗;也有研究表明二者無相關性。3)銑刨料性質(zhì)。銑刨材料研究的重點是集料的級配和殘留瀝青的性質(zhì)。銑刨級配分為再生料級配和抽提后級配。級配分析表明，較之初始級配，再生料的級配偏細。這是長期行車荷載造成的集料破碎和銑刨過程中集料被打碎導致的。進行穩(wěn)定再生有時需要加入新集料才能得到恰當?shù)募壟?。對于舊瀝青的性能，目前分析主要是其針入度、軟化點、延度和粘度。部分研究者用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗研究了舊瀝青的老化性能，認為舊瀝青仍然可以繼續(xù)老化［4］。

3 冷再生材料性能研究

3.1 成形和養(yǎng)生

無機穩(wěn)定冷再生一般按照傳統(tǒng)的半剛性材料進行成形和養(yǎng)生?？梢圆捎渺o壓或擊實法成形。瀝青穩(wěn)定劑冷再生時的情況比較復雜，尚無統(tǒng)一方法。成型法目前多采用馬歇爾法。有的采用一次擊實成形，有的研究認為應該分兩次擊實成形。擊實方法，很多研究認為傳統(tǒng)的馬歇爾擊實法不能模擬路面實際壓實情況，且得到的試件的物理力學性能較之旋轉(zhuǎn)壓實偏低。但馬歇爾法運用已經(jīng)非常廣泛，故在相當長的時間內(nèi)仍然會存在。使用馬歇爾法時的擊實次數(shù)，國內(nèi)外的研究中很多采用雙面50次或75次。

無機穩(wěn)定法一般采用傳統(tǒng)無機材料養(yǎng)生法，在20℃或25℃條件下養(yǎng)生7 d。瀝青穩(wěn)定材料多采用40℃或者60℃養(yǎng)生3 d。

3.2 最佳水量和油量的確定

無機穩(wěn)定再生材料的組成設計按照傳統(tǒng)半剛性材料法進行，確定級配加入水泥進行擊實試驗，以最大干密度確定水量。然后制作不同水泥劑量的試件極限力學和路用性能試驗，確定其組成。

最常見的方法是用擊實法確定最佳液體量，用馬歇爾穩(wěn)定度、干劈裂強度、濕劈裂強度達到最優(yōu)來確定瀝青用量。

3.3 冷再生材料力學和路用性能研究

無機穩(wěn)定再生材料的力學性能一般按照傳統(tǒng)半剛性材料指標進行評價［5］，其參數(shù)也有較大的相似性。無機冷再生材料的抗壓強度和回彈模量均與普通半剛性材料較為接近，一般是略小。在20℃條件下，水泥用量3%～7%的情況下，冷再生材料的強度取值范圍一般是1.4 MPa～3.8 MPa，模量取值范圍一般是1 000 MPa～1 800 MPa。大部分研究認為冷再生材料與傳統(tǒng)材料大致接近或者略低于傳統(tǒng)半剛性材料［6，7］。無機冷再生材料與傳統(tǒng)材料也有顯著的不同，突出表現(xiàn)為溫度敏感性，在不同的溫度條件下強度會產(chǎn)生明顯的差異，這是混合料中的瀝青導致的。

瀝青穩(wěn)定冷再生材料力學和路用性能也與傳統(tǒng)的HMA材料不一樣。瀝青穩(wěn)定冷再生材料中一般加入少量水泥提高其水穩(wěn)定性，其主要力學指標有:馬歇爾穩(wěn)定度、干濕劈裂強度，有時也研究其凍融穩(wěn)定性、抗壓強度和模量、收縮性、BBR、動穩(wěn)定度等指標。不加水泥時穩(wěn)定度常見范圍一般是3 kN～6 kN，加入水泥后的常見穩(wěn)定度范圍是10 kN～20 kN，劈裂強度一般為0.3～0.6，浸水后劈裂比大部分為0.7～0.85，凍融后的劈裂比與之大體相當。

3.4 冷再生結(jié)構(gòu)設計法

目前的冷再生施工中，大部分研究中無結(jié)構(gòu)設計內(nèi)容，而是按照經(jīng)驗施工。進行結(jié)構(gòu)組成設計時一般也采用傳統(tǒng)的設計方法，一般是按照普通半剛性材料進行設計，在HPDS軟件中代入材料相關的模量等數(shù)據(jù)進行計算。而冷再生材料的性質(zhì)不同于傳統(tǒng)材料，用傳統(tǒng)方法進行設計可能不妥。長遠的看應該對冷再生材料進行足尺結(jié)構(gòu)試驗或者長期性能觀測，并配合室內(nèi)疲勞試驗，從而確定適于冷再生材料的結(jié)構(gòu)設計方法。

3.5 常見路面結(jié)構(gòu)

冷再生目前一般用于高速公路和一級公路的底基層或者二級以下公路底基層，但也有嘗試將其用于高等級公路上基層甚至下面層的。從今年的冷再生實踐看，最常見的結(jié)構(gòu)有兩種:1)瀝青混合料+再生材料+(級配碎石)+舊有半剛性材料。2)瀝青混合料+1層～2層再生材料。其他使用的結(jié)構(gòu)類型有瀝青混合料+半剛性材料+再生材料;瀝青混合料+再生材料+砂礫材料。

4 結(jié)語

本文對國內(nèi)瀝青路面冷再生技術的應用與研究現(xiàn)狀進行了分析總結(jié)，當前冷再生技術的特點與進一步研究的目標如下:1)目前國內(nèi)尚無針對道路再生的路面評價方法，需要進一步加強研究。2)無機冷再生材料的力學和路用性能、參數(shù)與傳統(tǒng)半剛性材料較為類似，但也有自己的特點，突出表現(xiàn)為溫度敏感性強，水穩(wěn)性較好。3)瀝青冷再生材料與傳統(tǒng)瀝青混合料相比，高溫性能較好，低溫性能較差。4)今后需要加強研究制定冷再生材料的結(jié)構(gòu)設計方法。

［1］周 斌.瀝青路面冷再生方法研究［D］.西安:長安大學，2009.

［2］于永生.摻加水泥的乳化瀝青冷再生混合料設計方法與使用性能［D］.長沙:湖南大學，2008.

［3］李海珠.路面冷再生基層質(zhì)量控制與效益分析［D］.西安:長安大學，2007.

［4］胡婭春.廢舊瀝青混凝土冷再生技術性能研究［D］.西安:西安科技大學，2008.

［5］丁建明.道路現(xiàn)場冷再生技術應用研究［D］.南京:東南大學，2007.

［6］張敏江，劉 峰，李 輝.冷再生材料路用性能的試驗分析［J］.沈陽建筑大學學報(自然科學版)，2007，23(3):20-22.

［7］曾石發(fā)，徐江萍.冷再生基層疲勞性能研究［J］.公路交通科技，2007，24(3):8-10.