公路瀝青廠拌冷再生路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析研究

江西省萍鄉(xiāng)公路勘察設(shè)計(jì)院/彭濤

引言

公路是人們生活品質(zhì)的一大保障。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展做好公路建設(shè)和公路養(yǎng)護(hù)的重要性日益受到重視。公路是一種損耗品，所以公路養(yǎng)護(hù)的任務(wù)較為復(fù)雜。當(dāng)下，我國的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對于資源的需求極大，存在著能源供應(yīng)緊張的問題。而要解決這種問問題的關(guān)鍵就在于循環(huán)利用資源和使用可再生技術(shù)。這樣不僅可以減少公路工程的造價，還可以節(jié)約資源，減少公路工程對環(huán)境的污染。在公路工程中，廠拌冷再生技術(shù)是一種可再生的技術(shù)，其有利于節(jié)約資源，使得公路建筑材料得以循環(huán)再生，推動了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。廠拌制冷再生技術(shù)能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)約大量自然資源和能力，緩解資源短缺現(xiàn)狀。以前針對廠拌冷技術(shù)在身高和技術(shù)方面研究大都是在理論上和室內(nèi)實(shí)踐中進(jìn)行研究，沒有針對廠拌冷再生道路的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，所以針對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析顯得極為必要。冷再生瀝青的路面是對舊有瀝青原材料進(jìn)行再次利用，其雖然可以有效保證公路工程現(xiàn)有施工質(zhì)量，但是對于冷再生瀝青路面進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然存在著一定的困難，所以我們需要從許多個方面來對其進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

一、公路瀝青廠拌冷再生路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

當(dāng)下冷再生瀝青的類型主要是廠拌冷再生和就地冷再生。廠拌和冷再生與就地拌和再生之間的差異主要體現(xiàn)在施工方法上。廠拌冷再生和就地冷再生所需使用的材料一樣，就方法學(xué)角度來看，廠拌冷再生和就地冷再生所需的材料在整體上都是不一樣的，所以我們根本沒有必要進(jìn)行劃分。目前，在江西省萍鄉(xiāng)市的國、省、縣道公路的上部使用的瀝青都是普通瀝青，瀝青混凝土路面公路養(yǎng)護(hù)里程達(dá)到900.512公里，也可以說我市整個國省縣道公路上部是質(zhì)量最優(yōu)良的一個地方，當(dāng)然在公路上部需要花費(fèi)的時間和資金最大。而工廠拌制瀝青水泥回收和再生的主要作用之一就是通過對資源進(jìn)行循環(huán)利用，將一些廢舊的瀝青進(jìn)行重新利用，實(shí)現(xiàn)對瀝青水泥資源的節(jié)省，降低公路項(xiàng)目的價格以及后期養(yǎng)護(hù)工作提供方便。所以冷再生瀝青主要被廣泛用在公路上部，這樣可以使得公路具備很好的運(yùn)輸承載性，提高了公路的使用壽命。廠拌冷再生瀝青與熱再生瀝青有一定的區(qū)別，廠拌冷再生瀝青主要在非人工的條件下，讓其公路當(dāng)中的水分自行散失，從而使得其密度不斷增加，來保持公路的強(qiáng)度。通常在公路施工中，在其施工的一個小時到兩個小時之間，廠拌冷再生瀝青存在著一定的缺點(diǎn)，其不具備良好的抗磨損性，從而不具備很好的承重，所以廠拌冷再生瀝青不能直接使用在公路的表面。

二、細(xì)化冷再生瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

（一）評價原瀝青路面的強(qiáng)度

據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，冷再生瀝青路面的結(jié)構(gòu)厚度和交通荷載能力與公路工程的下基層強(qiáng)度分不開，并起著重要作用。所以說在實(shí)際工作當(dāng)中，公路工程的設(shè)計(jì)人員要對原瀝青路面中各個層面強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，了解各個層面的強(qiáng)度，在進(jìn)行冷再生瀝青路面的工作。其實(shí)，冷再生瀝青路面只是對原瀝青路面進(jìn)行再一次的加蓋，其基礎(chǔ)還是原瀝青路面，冷再生瀝青路面的作用只是起到了加鋪?zhàn)饔谩Ｋ栽瓰r青路面的結(jié)構(gòu)層系數(shù)對于公路工程來說至關(guān)重要，其結(jié)構(gòu)層系數(shù)可以直接反映得出公路工程的實(shí)際情況，對冷再生瀝青路面的實(shí)際使用原料系數(shù)進(jìn)行了分析，從而可以得出冷再生瀝青路面和傳統(tǒng)公路工程中需要加鋪瀝青材料的區(qū)別。相關(guān)設(shè)計(jì)師們在對公路工程再生層以下舊有公路路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度情況進(jìn)行綜合評價時，就需要根據(jù)公路工程頂面當(dāng)量回彈模量的數(shù)據(jù)來判斷公路路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。并且在公路工程的設(shè)計(jì)階段和過程中的計(jì)算分析方法和采用的過程中，可以通過根據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》尋找到一套相應(yīng)的計(jì)算方法，來有效地進(jìn)行計(jì)算。

（二）確定冷再生混合料的結(jié)構(gòu)參數(shù)

廠拌冷再生瀝青主要有四部分構(gòu)成，包括廢舊瀝青、再生劑、水泥、新集料。常規(guī)的廠拌冷再生瀝青的制作方法主要實(shí)在廢舊瀝青當(dāng)中，使用一定量的乳化瀝青，然后進(jìn)行一定時間的攪拌，這樣就會形成廠拌冷再生瀝青。廠拌冷再生瀝青會形成差異性，其材料組成十分復(fù)雜。所以，在我們進(jìn)行公路工程的工作當(dāng)中，要對材料繼續(xù)仔細(xì)地分類，為添加過程提供方便。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，根據(jù)理論法來進(jìn)行，需要使用抗拉強(qiáng)度和彈性模量等相關(guān)材料性質(zhì)。目前，現(xiàn)在廠房拌冷再生瀝青的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范當(dāng)中，根據(jù)原材料特性的不同可以使用20℃與15℃的抗壓回彈模量與15℃的劈裂抗拉強(qiáng)度。20℃的抗壓回彈模量應(yīng)用在彎沉的計(jì)算當(dāng)中，15℃的劈裂抗拉強(qiáng)度應(yīng)用在基礎(chǔ)上的底層抗拉應(yīng)力計(jì)算當(dāng)中。由此可知，在正常條件下，材料的模量對結(jié)構(gòu)應(yīng)力的實(shí)際分布影響幾乎均勻?yàn)榱?。所以我們可以根?jù)其抗拉強(qiáng)度來分類公路瀝青工程拌冷再生的路面材料。

（三）計(jì)算相關(guān)的結(jié)構(gòu)厚度

在實(shí)際的工作當(dāng)中，對冷再生瀝青路面的結(jié)構(gòu)層厚度進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)采用一定參照物，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)被改建的瀝青路面進(jìn)行計(jì)算，這樣才能得到科學(xué)的結(jié)構(gòu)層厚度。總的來說，要把冷再生結(jié)構(gòu)層的厚度當(dāng)作其中的一層。在公路工程的設(shè)計(jì)施工的過程中，對水泥乳化瀝青冷再生半剛性基層結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)算，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員可以對冷再生瀝青路面結(jié)構(gòu)的底基層進(jìn)行確定，把原路面基層作為其底基層。根據(jù)此種現(xiàn)象，對冷再生路面結(jié)構(gòu)層的厚度進(jìn)行計(jì)算，從而根據(jù)新開建的路面的設(shè)計(jì)內(nèi)容，進(jìn)行冷再生瀝青路面結(jié)構(gòu)層的厚度計(jì)算。經(jīng)過上述的計(jì)算，可以得出每一個公路工程的瀝青路面的回彈彎沉值。在整個公路工程中，對于回彈彎沉值的計(jì)算、底基層拉應(yīng)力的計(jì)算要高度保持一致，針對新建的瀝青路面來說，要科學(xué)的計(jì)算，保證計(jì)算的準(zhǔn)確性。對冷再生瀝青路面的結(jié)構(gòu)厚度的計(jì)算是整個冷再生瀝青路面工程的關(guān)鍵所在，所以我們的設(shè)計(jì)人員和施工人員要保持對其的關(guān)注和重視。

三、先進(jìn)的冷再生瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

（一）AI 法

在冷再生瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用AI 法對其中各種材料分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過AI法對冷再生瀝青路面結(jié)構(gòu)中各種材料混合物分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中最重要的一點(diǎn)就是通過乳化瀝青冷再生的混合料。通過AI 法對冷再生瀝青路面整體性能情況進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，其不但只有適合高黏度冷再生瀝青路面，而且在一定程度上會對低黏度冷再生瀝青混合料產(chǎn)生一定影響。在公路工程施工中，可以針對混合料進(jìn)行分類，便于其在施工過程中的應(yīng)用，對于冷再生瀝青路面也是可以有所改善?？梢詫⒒旌狭戏譃槠胀洗钆淅湓偕旌狭霞按稚暗[型混合料搭配的集料級別。在冷再生瀝青路面的結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)與工藝當(dāng)中，在AI法的現(xiàn)場實(shí)際結(jié)構(gòu)當(dāng)中，瀝青混合材料層底的垂直上拉應(yīng)變與路基頂面的豎向下壓應(yīng)變都被認(rèn)為是其主要的設(shè)計(jì)參數(shù)。這兩類應(yīng)變都被認(rèn)為是它們對于在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行厚度的設(shè)計(jì)時最重要的關(guān)鍵。這樣做的主要意義在于保證公路工程施工中的公路不至于產(chǎn)生裂縫或者公路工程施工中的公路表面發(fā)生變形。在冷再生瀝青路面的建筑物主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，經(jīng)過分析和計(jì)算所得到的瀝青路面建筑物結(jié)構(gòu)厚度是指冷再生基層與建筑物厚度之間的相互結(jié)合。所以，AI 法被廣泛地應(yīng)用于冷再生瀝青路面的建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（二）AASHTO 法

AASHTO法的使用主要是對結(jié)構(gòu)鋪層進(jìn)行設(shè)計(jì)，AASHTO法和厚度法進(jìn)行共同作用，從而對冷再生瀝青路面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。AASHTO法是對冷再生瀝青結(jié)構(gòu)的使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而不斷增加冷再生瀝青路面的抗壓能力和使用年限，以及冷再生瀝青路面的安全穩(wěn)定性。在公路工程的設(shè)計(jì)過程中，各個構(gòu)造路面的材料使用對公路工程質(zhì)量的影響以及冷再生結(jié)構(gòu)的彈性模型，其都需要通過各個公路工程的材料使用以及強(qiáng)度控制，來保證問題的解決。在具體的公路工程設(shè)計(jì)過程中，對公路工程的結(jié)構(gòu)厚度進(jìn)行確定，可以根據(jù)瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的諾模圖，來保證公路工程結(jié)構(gòu)厚度的科學(xué)性。使用AASHTO法對冷再生瀝青路面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要考慮到公路工程當(dāng)中瀝青路面的非穩(wěn)定性，所以公路工程設(shè)計(jì)人員需要考慮到路面排水設(shè)施的影響。在 AASHTO 法的實(shí)際應(yīng)用中，對AASHTO法進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的主要思路就是首先對公路工程土壤情況進(jìn)行了確定，根據(jù)公路工程當(dāng)?shù)赝寥阑鶢顩r以及公路工程實(shí)際土壤交通量，對公路工程冷再生瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需要實(shí)時確定的土壤基數(shù)量。然后由公路工程師進(jìn)行對舊有公路路面剩余有效公路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的數(shù)量進(jìn)行了計(jì)算，最終，把兩者相減，得出的就是所需要進(jìn)行補(bǔ)貼的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)數(shù)。通過上述計(jì)算，通過計(jì)算得出的需要進(jìn)行加鋪的結(jié)構(gòu)量大約等于在再生層上面的一個罩面層再次進(jìn)行加鋪的再生層，這二者的結(jié)構(gòu)量之和便是進(jìn)行加鋪的再生層。

總結(jié)

綜上所述，冷再生瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有高耐久、高抗壓、高穩(wěn)定、高性價比等優(yōu)勢，其可以提高公路工程的質(zhì)量，有效降低公路工程施工的成本，加快公路工程施工的速度，還可以實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。但是要充分發(fā)揮冷再生瀝青路面的優(yōu)勢，要嚴(yán)格按照其制作標(biāo)準(zhǔn)和施工操作標(biāo)準(zhǔn)，再對冷再生瀝青路面進(jìn)行相關(guān)的養(yǎng)護(hù)，通過使用AASHTO法和 AI法，才能確保工程的質(zhì)量，提高施工工程的使用壽命，為公路工程的建設(shè)作出貢獻(xiàn)。