周慧文

1 公路冷再生技術(shù)的概述

當(dāng)前全國公路建設(shè)飛速發(fā)展,每年投資規(guī)模已超過2 000億元。在公路建設(shè)中,注重公路建設(shè)與環(huán)境保護(hù)并舉,提高資源利用率,以公路發(fā)展與自然環(huán)境相協(xié)調(diào),是新時(shí)期公路建設(shè)的新理念,舊瀝青混合料再生技術(shù)目前已成為國際上道路維修改造的主要方法之一。隨著我國現(xiàn)有大量的高等級公路進(jìn)入大修階段,以水泥為添加劑,對舊瀝青混凝土材料現(xiàn)場進(jìn)行冷再生技術(shù)在瀝青路面大修工程中將會更加廣泛的被應(yīng)用,而應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新工藝,增加公路建設(shè)的投資效益,已成為公路建設(shè)發(fā)展新的課題。

簡單地說,瀝青混凝土冷再生就是利用專用路面再生機(jī)械,按照設(shè)計(jì)的厚度,均勻鋪撒水泥等添加劑和骨料,通過專業(yè)的拌合設(shè)備進(jìn)行拌和,然后進(jìn)行刮平碾壓得到穩(wěn)定的基層將原有路面進(jìn)行粉碎,再加入一定比例的集料或添加劑(水泥、泡沫瀝青、乳化瀝青、石灰和粉煤灰等),經(jīng)過重新拌制后獲得滿足級配及路用性能要求的混合料,再經(jīng)過整形、碾壓,將再生層作為新建路面的基層或底基層等。通過重復(fù)使用瀝青和石料,最大限度地利用資源和減少環(huán)境污染。瀝青路面冷再生技術(shù)的利用,就是重復(fù)利用瀝青路面廢料進(jìn)行大修處理的一種施工方法,能夠節(jié)約大量的瀝青、砂石等原材料,同時(shí)有利于處理廢料、保護(hù)環(huán)境。它從根本上緩解了資源的壓力,解決了瀝青路面廢料產(chǎn)生的環(huán)境污染。

根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,低等級公路的瀝青設(shè)計(jì)壽命為15年左右,以此估算,每年有12%的公路瀝青路面需翻修,廢舊材料數(shù)量超過250萬t/年,如加以利用,每年為國家和人民節(jié)省各項(xiàng)費(fèi)用5億人民幣左右,而這個(gè)數(shù)字是以每年11%的速度增長的。到了2020年,可利用的混合料將達(dá)到1 350萬t,屆時(shí)通過冷再生利用每年可節(jié)約材料費(fèi)20億元。否則這些數(shù)量巨大的混合料翻挖后只能白白的浪費(fèi),而且對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。從目前的公路工程實(shí)踐來看,冷再生技術(shù)在公路再生中具有明顯的優(yōu)勢:與傳統(tǒng)施工方法相比,總投資可節(jié)省35%～50%;尤其是不損壞路基,不改變路線設(shè)計(jì),精確控制層鋪厚度;有利于機(jī)械化施工,極大的縮短了工期;有利于文明施工;尤其是充分利用舊路的材料,消除了對環(huán)境的污染;減少了材料的開采,不僅節(jié)約了資源,且具有重大的環(huán)保效益。

2 公路冷再生技術(shù)的發(fā)展

2.1 國外公路冷再生技術(shù)的發(fā)展

國外對公路瀝青冷再生技術(shù)的研究,美國從1915年開始的,到了20世紀(jì)80年代末,在冷再生外加劑開發(fā)、再生混合料的設(shè)計(jì)、施工機(jī)械設(shè)備、施工工藝流程等方面的研究日趨成熟,再生瀝青混合料的用量接近全部路用瀝青混合料的一半。到了21世紀(jì),其冷再生重復(fù)利用率更是高達(dá)80%。

歐州非常重視公路事業(yè)的發(fā)展,公路冷再生技術(shù)研究一直處于優(yōu)勢地位,各國十分重視這項(xiàng)技術(shù),德國是最早將冷再生技術(shù)應(yīng)用于高速公路路面施工的國家。芬蘭的各區(qū)、州都組織舊路面材料的收集、儲存、設(shè)計(jì)工作。

2.2 國內(nèi)公路冷再生技術(shù)的發(fā)展

我國在公路冷再生技術(shù)的研究剛剛起步,舊料的變異性問題;再生劑的研制和使用;舊料的破碎和篩分;再生料的配合比設(shè)計(jì)及其抗裂性能和耐久性能評價(jià);再生料的拌和工藝一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、施工規(guī)范還在制定中。一般情況下舊路面大于6 cm就可以以水泥為添加劑,進(jìn)行冷再生利用做基層,試件7 d抗壓強(qiáng)度可達(dá)到1.6 MPa～2.5 MPa,90 d抗壓回彈模量可達(dá)到650 MPa～900 MPa,適合做標(biāo)高不受限制的高等級公路的底基層或二級公路的基層。在我國僅有山西、河北、山東、吉林等省市進(jìn)行了冷再生施工工藝的一些施工應(yīng)用。

3 冷再生技術(shù)要求

3.1 技術(shù)要求(以水泥為例)

1)首先確定外加劑量,就是用外加劑質(zhì)量占全部待穩(wěn)定材料干質(zhì)量的百分率表示,即外加劑量=外加劑質(zhì)量/待穩(wěn)定材料干質(zhì)量。2)再生結(jié)構(gòu)層的日最低施工氣溫應(yīng)在5℃以上。3)再生料用作基層時(shí),以水泥為例,劑量宜不大于6%。4)在中、低等級公路,再生混合料可適用于基層和底基層。5)在雨季施工時(shí),濕度大于90%時(shí),應(yīng)停止施工,但已經(jīng)攤鋪的混合料應(yīng)盡快碾壓密實(shí)后用草袋、塑料覆蓋。充分利用舊瀝青混合料,可以節(jié)約大量礦產(chǎn)資源,有效減緩因使用新石料、開采礦石造成的森林植被減少、水土流失等嚴(yán)重的生態(tài)破壞,避免了瀝青路面舊料對環(huán)境的污染,其社會效益非常明顯。6)舊料破碎和篩分。舊料破碎和篩分是舊料再生前的一個(gè)重要步驟。破碎可分為兩個(gè)階段:a.現(xiàn)場破碎或現(xiàn)場預(yù)破碎階段。在此階段中,必須將老路銑刨或翻挖。b.工廠破碎階段。在此階段,舊料按規(guī)格進(jìn)行破碎篩分,以便形成適合用于生產(chǎn)的各種規(guī)格舊料。7)舊料性能分析。舊料性能分析包括對舊集料主要性能指標(biāo)、含量以及級配進(jìn)行分析。通過對舊料進(jìn)行抽提試驗(yàn),為再生料的配合比設(shè)計(jì)提供依據(jù)。8)水泥品種的選擇。水泥品種要選擇終凝時(shí)間較長的水泥,應(yīng)選用初凝時(shí)間3 h以上和終凝時(shí)間較長(宜6 h以上)的水泥。不應(yīng)使用快硬水泥、早強(qiáng)水泥以及已經(jīng)受潮變質(zhì)的水泥。我們通常選擇的是32.5 MPa礦渣硅酸鹽水泥。

3.2 設(shè)備要求

1)施工設(shè)備必須滿足各種再生復(fù)雜工況要求;2)施工設(shè)備必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求精確實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)橫坡,滿足排水要求;3)施工設(shè)備必須精確控制再生深度,誤差不大于10 mm;4)施工設(shè)備必須能通過調(diào)整破碎梁或通過調(diào)整后門壓力調(diào)整再生材料級配;5)施工設(shè)備配備外摻劑添加系統(tǒng),添加量按照工作速度自動比例調(diào)節(jié),按配合比設(shè)計(jì)要求微機(jī)控制;6)混合料在碾壓時(shí),含水量應(yīng)處于或略大于最佳含水量(氣候炎熱干燥時(shí),基層混合料可達(dá)1%～2%),整形時(shí),用單剛輪振動壓路機(jī)以低幅振動模式進(jìn)行壓實(shí)。直線和不設(shè)超高的平曲線段,由路肩向路中心碾壓時(shí),應(yīng)重疊1/2輪寬,壓完路面全寬時(shí)即為一遍。一般需碾壓4遍～6遍。壓路機(jī)的碾壓速度,頭兩遍以采用1.5 km/h～1.7 km/h為宜,以后宜采用2.0 km/h～2.5 km/h。壓實(shí)度滿足規(guī)范要求(見表1)。以水泥作為再生穩(wěn)定劑的結(jié)構(gòu)層,一般應(yīng)在混合料拌和后2 h以內(nèi)碾壓完成,以避免水泥終凝后再碾壓造成結(jié)構(gòu)層開裂或嚴(yán)重變形;7)封閉交通:冷再生基層未封層或鋪面層時(shí),除施工車輛可慢速(不超過20 km/h)通行外,禁止一切機(jī)動車輛通行。

4 開放交通

養(yǎng)生期結(jié)束后,先清掃基層,并立即噴灑透層或粘層瀝青。在噴灑透層或粘層瀝青后,宜在上面均勻撒布5 mm～10 mm的小碎(礫)石,用量約為全鋪一層用量的60%～70%。在清掃干凈的基層上,也可先做下封層,以防止基層干縮開裂,保護(hù)基層免遭施工車輛破壞,同時(shí)開放交通。

表1 不同等級公路壓實(shí)度要求 %

總之,冷再生技術(shù)充分利用舊料,可以節(jié)約大量礦產(chǎn)資源,有效減緩因使用新石料、開采礦石造成的森林植被減少、水土流失等嚴(yán)重的生態(tài)破壞,避免了舊料對環(huán)境的污染,其社會效益非常明顯,使我們的國家更加和諧。

[1] 殷立波.淺談冷再生作為底基層在鄉(xiāng)村公路的應(yīng)用[J].山西建筑,2009,35(18):285-286.