高速公路大修工程泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用

摘要 隨著汽車保有量的逐年增長，交通流量與日俱增，作為現(xiàn)代交通體系的重要組成部分，高速公路面臨著嚴峻的養(yǎng)護任務(wù)。傳統(tǒng)熱拌瀝青技術(shù)雖已成熟，但在資源消耗、環(huán)境污染等方面存在明顯缺陷。為了實現(xiàn)高速公路施工的綜合效益，文章結(jié)合工程實際，提出了鋪設(shè)泡沫瀝青冷再生下面層的養(yǎng)護方案，重點對原材料、配合比設(shè)計以及施工技術(shù)要點進行了探討，以期實現(xiàn)高速公路工程的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 高速公路；大修工程；泡沫瀝青；冷再生；配合比設(shè)計

中圖分類號 U418.6 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0036-04

0 引言

高速公路大修是一項龐大而復雜的系統(tǒng)工程，涉及材料選擇、施工工藝、質(zhì)量控制等多個方面。隨著技術(shù)的進步，大修工程中逐漸引入了更多的新材料和新技術(shù)，以提升工程質(zhì)量和使用壽命。其中，泡沫瀝青冷再生技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢在近年來備受關(guān)注。該技術(shù)以廢棄的瀝青路面材料為主要原料，通過添加泡沫瀝青進行再生利用，不僅可以有效減少資源浪費和環(huán)境污染，還能降低養(yǎng)護成本，延長高速公路工程的使用壽命[1]。

1 工程概況

某高速公路大修工程，全長10.2 km，起止樁號為K502+300～K503+320，由于沿線交通流量較大，路面出現(xiàn)了不同程度的損壞，為改善路面質(zhì)量，決定進行路面養(yǎng)護維修施工。根據(jù)施工實際情況，采用行車道全部面層挖補后，鋪設(shè)厚度為12 cm的泡沫瀝青冷再生下面層的養(yǎng)護方案。泡沫瀝青冷再生技術(shù)具有施工簡便、工期短、成本低等優(yōu)點。與傳統(tǒng)的熱拌瀝青技術(shù)相比，該技術(shù)無須加熱處理，可以在常溫下進行施工，大幅縮短了工期。同時，由于使用了廢棄材料，再生混合料的成本也相對較低，有助于降低養(yǎng)護成本。因此，泡沫瀝青冷再生技術(shù)在高速公路大修工程中具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟價值。

2 原材料及配合比設(shè)計

2.1 原材料選擇

2.1.1 瀝青

結(jié)合工程實際，該文采用70#A級道路石油瀝青進行泡沫瀝青加工，表1為瀝青混合料性能指標的檢測結(jié)果，滿足規(guī)定要求[2]。

2.1.2 石屑

篩分RAP（再生瀝青混合料）后，細料含量偏小，為保證施工質(zhì)量，需按配合比增添適量的新石屑，這樣可以達到減小再生混合料孔隙率，提高路用性能的作用。石屑技術(shù)指標應(yīng)滿足規(guī)定，其性能指標檢測結(jié)果如表2所示。

2.1.3 水泥

為了提升混合料的性能，需摻加一定量的水泥，水泥采用緩凝類型的42.5 MPa水泥，其性能指標檢測結(jié)果如表3所示。

2.1.4 水

采用無污染、無雜質(zhì)的自來水即可。

2.2 級配設(shè)計

根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521—2019）相關(guān)規(guī)定，該工程所采用的泡沫瀝青冷再生混合料級配設(shè)計應(yīng)符合其規(guī)范要求[3]，結(jié)合回收材料級配情況，確定17%為回收材料的摻加量。表4為再生混合料合成級配。

由表4可見，再生混合料合成級配各篩孔通過率均可滿足級配范圍的規(guī)定。

2.3 發(fā)泡試驗

發(fā)泡試驗是確定泡沫瀝青冷再生混合料質(zhì)量的關(guān)鍵，該工程采用維特根發(fā)泡設(shè)備，膨脹率、半衰期為所需的技術(shù)指標[4]，通過試驗確定發(fā)泡溫度和用水量。在該試驗中，分別按照1%、2%、3%、4%四種不同用水量，在三種不同發(fā)泡溫度條件下進行檢測與分析，檢測結(jié)果如表5所示。

按照現(xiàn)行技術(shù)規(guī)定，泡沫瀝青的膨脹率和半衰期分別在10倍、8 s以上方可滿足要求。經(jīng)上述分析，在三種不同發(fā)泡溫度條件下，當發(fā)泡用水量在1%～2%時，可滿足規(guī)定要求。結(jié)合圖1～3可知，70#A級道路石油瀝青的最佳發(fā)泡條件如表6所示。

2.4 泡沫瀝青用量

為確定泡沫瀝青的最佳用量，該文采用了馬歇爾試驗法，控制指標為劈裂強度。按照配合比設(shè)計要求，在水泥劑量不變的條件下，選取5種用量不同的泡沫瀝青材料，按照現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范要求進行馬歇爾試件的制作[5]。試驗測試結(jié)果如表7所示，泡沫瀝青用量不同情況下，劈裂強度的變化情況如圖4所示。

根據(jù)上述分析，隨著泡沫瀝青用量的持續(xù)增加，泡沫瀝青冷再生混合料的兩種劈裂強度均呈“增大—下降”的趨勢。在干、浸水兩種試件中，劈裂強度最大值均處于泡沫瀝青用量2.5%的情況下。當泡沫瀝青用量lt;2.5%時，兩種試件的劈裂強度呈增長趨勢；反之，當泡沫瀝青用量gt;2.5%時，兩種試件的劈裂強度呈下降趨勢。因此，可確定泡沫瀝青的最佳用量為2.5%?；诂F(xiàn)場施工控制需求，可在2.5±0.1%范圍內(nèi)控制泡沫瀝青的最佳用量。

3 泡沫瀝青冷再生施工技術(shù)要點

3.1 施工準備

在施工之前，必須先將公路上的所有雜物，包括雜草、淤積土壤、石粒等清理干凈。對于那些空隙率大且透水性強的瀝青路面，則禁止使用水進行清潔，應(yīng)采用高壓氣吹法。若采用水沖法，需在路面干燥程度達到規(guī)定要求后方可施工。

3.2 拌和

根據(jù)施工要求，選擇KMA200移動式拌和設(shè)備進行混合料的連續(xù)式拌和施工，應(yīng)嚴格按照配合比設(shè)計合理控制各原材料用量；對于拌和設(shè)備，應(yīng)提前做好各項計量標定工作，以合理控制各倉料的精度。拌和施工過程中，需定期監(jiān)測瀝青發(fā)泡溫度及用水量，并對拌和好的混合料質(zhì)量進行詳細檢查，避免出現(xiàn)結(jié)團、離析等現(xiàn)象。由于拌和溫度會影響泡沫瀝青冷再生混合料的性能，為保障工程質(zhì)量，應(yīng)嚴控混合料的生產(chǎn)溫度[6]。

3.3 運輸

經(jīng)過篩選后，采用自卸車拉運混合料到施工作業(yè)面。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，準確計算每車料的堆放距離。混合料使用時，應(yīng)確保用量準確，同時避免出現(xiàn)離析、花料等情況。在運料前和運料后，應(yīng)清理干凈自卸運輸汽車，保證內(nèi)部潔凈、無多余雜質(zhì)。隨后，在車廂四周和底部位置，涂抹防黏劑，避免混合料和車廂粘連，影響混合料質(zhì)量。裝料過程中，應(yīng)分次完成，保證裝料均勻。此外，應(yīng)合理安排運輸路線和車輛數(shù)量，確保施工現(xiàn)場能夠及時獲得所需的再生混合料[7]。

3.4 攤鋪

待新舊瀝青混合料均勻拌和后，即可進行路面攤鋪施工?，F(xiàn)場攤鋪施工中，為確保泡沫瀝青冷再生混合料含水率始終處于最佳狀態(tài)，可在運料汽車上方覆蓋防水篷布，避免水分過度蒸發(fā)。該工程采用半幅攤鋪施工工藝，即采用1臺攤鋪機施工，每日完成施工后，可進行橫向垂直接縫設(shè)置。

根據(jù)施工現(xiàn)場情況，在攤鋪初始階段可設(shè)定5級夯錘等級，攤鋪機行駛速度控制在3.0～3.5 m/min，保持勻速前行，不得隨意停機。

3.5 碾壓

碾壓施工應(yīng)遵循“先輕后重、先慢后快”的原則。同時，控制好不同碾壓階段的碾壓遍數(shù)和碾壓速度，避免過度碾壓或欠碾壓。在碾壓結(jié)束后，應(yīng)對表面進行檢測，以確保平整度和壓實度滿足要求。在該工程中，為了保證壓實度符合規(guī)定要求，制定了兩種不同的碾壓施工方案，具體如表8所示。

由表8可知，方案1的壓實度為99.8%，平整度為8.1 mm；方案2的壓實度為97.5%，平整度為7.9 mm。兩種碾壓方案的壓實度、平整度均可滿足規(guī)定要求，但相比之下，方案1的壓實度更高，因此最終決定采用方案1作為該工程的碾壓施工工藝。

3.6 質(zhì)量檢測

為了降低對交通的影響，該工程采用了半幅封閉施工方案，在養(yǎng)護階段，可將養(yǎng)護時間控制在7 d左右，并做路面質(zhì)量檢測。選取鉆芯取樣法對泡沫瀝青冷再生混合料的水穩(wěn)定性進行檢測與分析。檢測時，采用φ100 mm的鉆芯機進行施工，將獲取的再生芯樣切割成不同試件，共5個芯樣試件，分別對兩種不同狀態(tài)下的芯樣進行強度分析，表9為泡沫瀝青冷再生芯樣試件的劈裂強度。

經(jīng)鉆芯取樣、泡沫瀝青冷再生養(yǎng)護后，所得的芯樣完整，細集料填充密實，粗、細集料均勻分布。通過質(zhì)量檢測，芯樣劈裂強度比在77%～85%之間，滿足規(guī)定要求，說明泡沫瀝青冷再生施工效果良好。

4 結(jié)束語

綜上所述，傳統(tǒng)的公路養(yǎng)護方法，如挖補、銑刨等，不僅施工周期長、成本高，而且容易對周圍環(huán)境造成負面影響。在高速公路大修工作中，合理應(yīng)用泡沫瀝青冷再生技術(shù)具有重要的研究價值。原材料的合理選擇以及配合比設(shè)計的優(yōu)化，能夠為提高工程施工質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。通過對泡沫瀝青冷再生技術(shù)的深入研究和實際應(yīng)用，可以推動高速公路工程養(yǎng)護施工技術(shù)的進步和創(chuàng)新，為我國的交通事業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展作出積極貢獻。

參考文獻

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收稿日期：2024-04-11

作者簡介：婁娜（1975—），女，本科，從事高速公路養(yǎng)護工作。