溫拌再生技術(shù)在市政道路中的運(yùn)用

梁勝超

[摘要]溫拌再生技術(shù)既可以降低瀝青路面拌和溫度，減少有害氣體揮發(fā)，從而減少施工過程中對環(huán)境和人員的傷害，又可以有效利用道路翻修維護(hù)帶來的大量廢舊瀝青混合料，緩解環(huán)境壓力。通過將溫拌再生技術(shù)和市政道路設(shè)計(jì)理念及施工有機(jī)的結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。結(jié)合工程實(shí)例對溫拌再生技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，結(jié)果表明，溫拌再生混合料的路用性能滿足規(guī)范要求，其安全性和規(guī)范性有可靠的保障。

[關(guān)鍵詞]市政道路； 溫拌再生； 瀝青路面

[中國分類號]U416.26? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]B

0引言

在市政道路設(shè)計(jì)中，道路的設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)系著居民的出行效率和出行安全，在市政道路設(shè)計(jì)中融入了綠色環(huán)保、安全舒適的理念，可使市政道路設(shè)計(jì)為道路長期使用提供更好的保障，為城市發(fā)展提供有力的支撐。我國近年來的通車總里程和養(yǎng)護(hù)總里程不斷攀升［1］，隨之而來的便是大量亟待處理的路面廢舊材料。與此同時，瀝青路面的熱拌施工會揮發(fā)出大量的有毒有害氣體，進(jìn)而會對施工人員及環(huán)境造成危害，而溫拌再生技術(shù)正是解決這一系列問題的有效手段。

溫拌再生技術(shù)主要分為3類：通過添加降粘劑，降低拌和時混合料粘度從而降低拌和溫度的有機(jī)降粘類；通過將水注入高溫瀝青，提升瀝青比表面積，從而形成泡沫瀝青；通過改變膠結(jié)料的表面活性，從而使混合料更容易攤鋪的表面活性類［2］。溫拌再生技術(shù)大大緩解了廢舊瀝青混合料利用問題，將溫拌再生技術(shù)與市政道路設(shè)計(jì)相結(jié)合有利于推進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，符合“綠水青山就是金山銀山”的綠色發(fā)展理念。

1溫拌再生技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與難點(diǎn)

1.1溫拌再生技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

1.1.1節(jié)能減排，綠色環(huán)保

瀝青內(nèi)部含有復(fù)雜的化學(xué)成分，其中碳、氫、氧元素所組成的大分子聚合物和硫等化學(xué)物質(zhì)在道路施工過程中受到高溫作用會發(fā)生裂解［3］，揮發(fā)大量有毒有害的瀝青煙，對環(huán)境和現(xiàn)場人員造成損害，在不影響路面性能的前提下，使用溫拌再生技術(shù)可以降低瀝青混合料的拌合溫度，從而減少瀝青煙的排放。相比于傳統(tǒng)的熱再生技術(shù)，溫拌再生技術(shù)不僅可以利用廢舊瀝青混合料進(jìn)行再生，同時研究表明［4］溫拌再生技術(shù)能耗更低，攤鋪完成后的路面性能與原有路面幾乎一致，將溫拌再生技術(shù)運(yùn)用于市政道路設(shè)計(jì)中，符合我國我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

1.1.2提高施工和易性

溫拌再生瀝青混合料施工和易性較好，使道路施工在溫度較低時依能進(jìn)行作業(yè)，在降低路面施工的季節(jié)局限性的同時，降低施工設(shè)備因高溫產(chǎn)生的機(jī)械性損耗，起到延長施工設(shè)備使用壽命、減少建設(shè)成本的目的。溫拌再生技術(shù)同樣能夠減少道路攤鋪升溫時間，攤鋪完畢后道路開放通行時間縮短，大大降低了道路封閉時間和建設(shè)工期，進(jìn)而減少建設(shè)成本。因此，將溫拌再生技術(shù)運(yùn)用于市政道路設(shè)計(jì)和施工中不僅能夠提高效率降低造價(jià)，還可以提升工程的安全性和整體質(zhì)量。

1.1.3舒適度高，路用性能較好

與水泥混凝土路面相比，瀝青混凝土路面具有平整度高、耐腐蝕性等特點(diǎn)，車輛行駛在瀝青混凝土路面上時所產(chǎn)生的的噪音和粉塵較少，行駛舒適度較高，安全性也有較好的保障。

1.2溫拌再生技術(shù)的難點(diǎn)

溫拌再生劑技術(shù)也存在一定的難點(diǎn)。當(dāng)前國內(nèi)的溫拌再生劑多依賴國外進(jìn)口，自主創(chuàng)新型不高，其昂貴的價(jià)格限制了溫拌再生技術(shù)的適用范圍，目前我國高校及研究機(jī)構(gòu)自主研發(fā)的溫拌再生劑正不斷進(jìn)入市場，溫拌再生劑的產(chǎn)品多樣性得到了一定程度的豐富。

2溫拌再生技術(shù)在市政道路中的運(yùn)用

2.1與市政道路設(shè)計(jì)理念相結(jié)合

2.1.1安全理念

安全設(shè)計(jì)理念是市政道路設(shè)計(jì)理念中的首要理念，安全貫穿著道路設(shè)計(jì)和道路施工的始終，不僅是后期通車的行車安全，還包括施工過程中的施工安全。要在保證道路施工和行車安全的前提下進(jìn)行市政道路設(shè)計(jì)，要對可能發(fā)生的危險(xiǎn)和安全隱患進(jìn)行預(yù)防和防護(hù)，采取有效的安全防范措施，全面保障道路從設(shè)計(jì)、施工到通車的安全。選擇施工材料時應(yīng)注意現(xiàn)場的土壤特性、地貌特征、生態(tài)環(huán)境等特點(diǎn)選擇合適的材料和集配類型，面層施工選用溫拌再生瀝青混合料時應(yīng)注意其集配和配合比設(shè)計(jì)符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中第五章規(guī)定，確保路面設(shè)計(jì)，只有在面層設(shè)計(jì)符合安全規(guī)定，才能使路面的使用安全性得到保障。

2.1.2綠色環(huán)保理念

市政道路應(yīng)秉持可持續(xù)發(fā)展的理念，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮設(shè)計(jì)方案對周圍環(huán)境造成的影響。同時，在設(shè)計(jì)和施工階段應(yīng)盡可能使施工方式對環(huán)境的破壞降至最低，使道路服役時間得到延長，減少因養(yǎng)護(hù)維修甚至大修帶來的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問題。將溫拌再生技術(shù)和市政道路設(shè)計(jì)理念相結(jié)合，不僅可以踐行綠色施工節(jié)能減排的環(huán)保理念，還能使大量瀝青混合料回收料（RAP）得到合理利用，減少對環(huán)境的破壞，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。

2.2在市政道路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

再生工藝主要分為就地?zé)嵩偕⒕偷乩湓偕?、廠拌熱再生和廠拌冷再生4種，在熱拌再生基礎(chǔ)上使用溫拌工藝便構(gòu)成了溫拌再生技術(shù)。為保證工程交付使用后的安全性和使用體驗(yàn)，應(yīng)注意混合料的配合比設(shè)計(jì)。當(dāng)前馬歇爾設(shè)計(jì)方案是國內(nèi)溫拌再生混合料配合比設(shè)計(jì)的主要方案，但仍有一些省份采用SHRP設(shè)計(jì)方法。馬歇爾設(shè)計(jì)方法通過控制體積參數(shù)，如試件的毛體積密度、空隙率等確定瀝青的最佳用量；而SHRP設(shè)計(jì)方法則是研究瀝青的物理與化學(xué)性質(zhì)的聯(lián)系，通過不同溫度下的流變特征指標(biāo)確定瀝青的最佳用量。混合料的路用性能主要分為高溫抗車轍、低溫抗裂、水穩(wěn)定性三大類，主要通過高溫車轍實(shí)驗(yàn)、低溫小梁彎曲實(shí)驗(yàn)、浸水馬歇爾實(shí)驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)反映混合料的路用性能。為滿足設(shè)計(jì)要求，所用溫拌再生混合料的性能應(yīng)滿足JTG 5521-2019《瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》中5.3中對車轍實(shí)驗(yàn)動穩(wěn)定度、浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂實(shí)驗(yàn)的凍融劈裂比和小梁彎曲實(shí)驗(yàn)的破壞應(yīng)變的相關(guān)規(guī)定，實(shí)驗(yàn)規(guī)程應(yīng)滿足JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中T0719、T0709、T0729、T0715的規(guī)定。為滿足路用性能，保證道路安全，溫拌再生瀝青混合料中的RAP性能和摻量也應(yīng)滿足JTG5521-2019《瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》中5.8規(guī)定。

3溫拌再生技術(shù)在工程實(shí)際中運(yùn)用

3.1項(xiàng)目簡介

項(xiàng)目路段是位于重慶市渝北區(qū)的三級公路，雙向兩車道，隨著周邊經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，該路段的通車量不斷加大，大大超出了原有路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)承受能力，雖進(jìn)行相關(guān)養(yǎng)護(hù)和修護(hù)，但瀝青路面病害嚴(yán)重，極大地影響了行車安全及行車質(zhì)量。本項(xiàng)目擬采用溫拌再生技術(shù)對該路段進(jìn)行修復(fù)，路段長度約1 062 m，路面寬度約8.5 m，雙向兩車道，車流量較大。

3.2溫拌再生劑

溫拌再生劑選用溫拌再生劑DN-1，溫拌再生劑DN-1配方分別見表1，其常規(guī)性能指標(biāo)見表2。

3.3級配設(shè)計(jì)

路面銑刨回收的RAP 級配為AC-20，采用合成集配進(jìn)行攤鋪，合成集配曲線見圖１。新集料及礦粉加熱溫度為160 ℃，新瀝青加熱溫度為160 ℃，RAP預(yù)熱溫度為120 ℃，溫拌再生劑DN-1摻量為總瀝青含量的3%，相當(dāng)于占老化

溫拌再生瀝青混合料的合成級配介于規(guī)范要求的AC-20型瀝青混合料的級配上下限之間，滿足規(guī)范要求。通過馬歇爾配合比設(shè)計(jì)方法，測試瀝青混合料的毛體積密度、穩(wěn)定度、空隙率、流值，最終確定溫拌再生混合料的最佳油石比為4.2%。

3.4溫拌再生混合料路用性能

對添加了DN-1溫拌再生劑的AC-20型再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能、低溫抗開裂性能和水穩(wěn)定性能進(jìn)行測試，進(jìn)而評價(jià)溫拌再生劑對瀝青混合料的影響。根據(jù)前期配合比設(shè)計(jì)成果，采最佳油石比4.2%進(jìn)行測試，RAP摻量為40%。

3.4.1高溫性能

瀝青混合料的高溫性能是指瀝青混合料在高溫環(huán)境下（一般為60 ℃以上）的抵抗變形能力，其高溫性能通過成型的車轍板動穩(wěn)定度試驗(yàn)作為檢測手段，在JTGE 20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定瀝青混合料的動穩(wěn)定度應(yīng)大于800次/mm，表3中可以看到，溫拌再生瀝青混合料的動穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足規(guī)范中動穩(wěn)定度應(yīng)大于800次/mm的規(guī)定。

3.4.2低溫性能

低溫性能主要是指瀝青混合料在低溫環(huán)境下的抗開裂能力，通過溫拌瀝青混合料的小梁彎曲實(shí)驗(yàn)獲得其破壞強(qiáng)度和彎拉應(yīng)變從而評價(jià)其低溫性能。表4中為小梁彎曲實(shí)驗(yàn)的相關(guān)參數(shù)，溫拌再生混合料的最大破壞彎拉應(yīng)變實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足規(guī)范中最大破壞應(yīng)變應(yīng)大于等于2 000 με的要求。

3.4.3水穩(wěn)定性

水穩(wěn)定性是指在受到水的侵蝕或受到凍融作用時瀝青路面抵抗開裂破壞的能力，可通過凍融劈裂實(shí)驗(yàn)和浸水馬歇爾實(shí)驗(yàn)反映瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。表5中為溫拌再生瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂比的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足規(guī)范中凍融劈裂比TSR和馬歇爾殘留穩(wěn)定度分別應(yīng)大于等于75%和80%的要求。

4結(jié)束語

將溫拌再生技術(shù)與市政道路設(shè)計(jì)相結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，將溫拌再生技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和市政道路設(shè)計(jì)有機(jī)的結(jié)合起來，不僅是保證施工安全降低施工時間和成本的基礎(chǔ)，更是堅(jiān)持綠色發(fā)展理念，緩解環(huán)境壓力的有力推手，有助于國家道路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。通過使用溫拌再生技術(shù)可有效降低拌合溫度，且混合料的路用性能也可得到保障。

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