趙 剛

瀝青混凝土現(xiàn)場(chǎng)冷再生技術(shù)初探

趙 剛

針對(duì)當(dāng)前嚴(yán)峻的形式,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)冷再生技術(shù)進(jìn)行了探討,具體介紹了目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)冷再生研究情況,對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混合料設(shè)計(jì)、添加劑的使用情況、施工工藝、機(jī)械設(shè)備方面進(jìn)行了分析,旨在大力推進(jìn)我國(guó)冷再生技術(shù)的完善,從而使冷再生技術(shù)能夠在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)場(chǎng)冷再生技術(shù),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),添加劑,施工工藝,質(zhì)量控制指標(biāo)

0 引言

由于缺乏必要的理論指導(dǎo)及科學(xué)的設(shè)計(jì)方法和先進(jìn)機(jī)械設(shè)備的支持,目前我國(guó)再生舊料并沒(méi)有在實(shí)際工程中得到大量應(yīng)用。高速公路每千米需耗用瀝青 350 t～400 t(四車道)。據(jù)估計(jì)我國(guó)公路每年用瀝青實(shí)際已突破約 400萬(wàn) t,道路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)消耗了大量的瀝青。石油資源是不會(huì)再生的,過(guò)度的開采將造成資源的枯竭。因此面臨當(dāng)前國(guó)際形式和我國(guó)瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)量的不斷增加的現(xiàn)狀,有必要對(duì)瀝青路面舊料使用再生技術(shù)進(jìn)行深入、系統(tǒng)研究。

1 我國(guó)冷再生技術(shù)存在的問(wèn)題

1)如何評(píng)價(jià)再生瀝青的路用性能,目前國(guó)內(nèi)外還處于不斷的探討和對(duì)比之中。一般認(rèn)為利用常規(guī)指標(biāo)(針入度、延度、軟化點(diǎn))的變化來(lái)評(píng)價(jià)瀝青老化的程度是比較簡(jiǎn)單可行的。還有一些新的指標(biāo)也可以用來(lái)評(píng)價(jià),如瀝青 60℃的動(dòng)力粘度。還有人提出,以現(xiàn)在國(guó)際上比較系統(tǒng)且具有一定影響力的SHRP的一些指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)再生瀝青的老化性能。2)對(duì)于摻再生劑后的再生瀝青,以何種評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià),國(guó)內(nèi)現(xiàn)無(wú)相關(guān)規(guī)范對(duì)其進(jìn)行約束,可以理解的是,如果原樣瀝青是普通瀝青,則其老化后通過(guò)摻再生劑還原后的再生瀝青是仍可以普通瀝青的評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià),但如果原瀝青是改性瀝青,則其老化后通過(guò)再生劑還原的瀝青是否仍以改性瀝青的指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià),這是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。3)再生劑種類和質(zhì)量的研發(fā)比較落后。4)我國(guó)目前還沒(méi)有再生瀝青混合料的配比設(shè)計(jì)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。5)我國(guó)目前還缺乏路面現(xiàn)場(chǎng)冷再生的施工規(guī)范及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。6)再生機(jī)械設(shè)備比較落后。

因此,有必要對(duì)適合我國(guó)的瀝青路面冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)方法、瀝青路面冷再生混合料性能、瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)冷再生施工及應(yīng)用、質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析研究。

2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)冷再生技術(shù)的基本概況及技術(shù)研究方向

本文從以下幾個(gè)方面對(duì)國(guó)內(nèi)冷再生技術(shù)進(jìn)行分析：結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì);混合料配合比設(shè)計(jì);添加劑的使用情況;施工工藝;機(jī)械設(shè)備方面。

1)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。目前,我國(guó)冷再生主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論上是以雙圓均布荷載作用下的多層彈性連續(xù)體系為基礎(chǔ),考慮了層間接觸條件的影響,同時(shí)進(jìn)行各層頂面彎沉值計(jì)算與層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算。根據(jù)調(diào)查的舊路結(jié)構(gòu)層情況及彎沉值,可以近似得出冷再生結(jié)構(gòu)層以下的舊路結(jié)構(gòu)的當(dāng)量回彈模量。然后根據(jù)設(shè)計(jì)彎沉值,應(yīng)用路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)理論,可以設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)中任何一個(gè)結(jié)構(gòu)層的厚度。我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然存在設(shè)計(jì)指標(biāo)單一,設(shè)計(jì)指標(biāo)不可控制,理論驗(yàn)算假定條件不準(zhǔn)確,路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際路用性能缺乏關(guān)聯(lián)性,實(shí)際交通荷載與設(shè)計(jì)荷載出入較大等一系列問(wèn)題。

2)混合料的設(shè)計(jì)。目前我國(guó)冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)主要是借鑒國(guó)外方法,首先進(jìn)行材料評(píng)價(jià),包括現(xiàn)場(chǎng)采樣,確定RAP料組成以及老化瀝青和集料的性能,確定是否有必要加入新料;隨后選擇再生劑(穩(wěn)定劑)和確定最佳粘結(jié)料用量。再生混合料配合比設(shè)計(jì)流程：從現(xiàn)場(chǎng)獲取有代表性的RAP(回收的瀝青混合料)樣本→確定RAP級(jí)配,RAP瀝青含量,老化瀝青性質(zhì)→如果需要,需選擇添加一定規(guī)格和用量的新集料→估計(jì)需要的瀝青粘結(jié)劑含量→選擇新瀝青粘結(jié)劑的類型→確定拌和前的含水量→測(cè)試試驗(yàn)混合物性能：初次固化性能,最終固化性能,與水敏感性→確定最佳配合比→對(duì)現(xiàn)場(chǎng)適當(dāng)做出調(diào)整。

3)添加劑的使用情況。我國(guó)還沒(méi)有出臺(tái)相應(yīng)的再生劑規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。主要使用的再生劑有石灰粉煤灰、水泥粉煤灰、水泥。而對(duì)于乳化瀝青、泡沫瀝青的研究處于初步階段。國(guó)外路面養(yǎng)護(hù)和改建工程中,再生劑的使用已經(jīng)是常規(guī)手段,且品種繁多,性能各異,并具有相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和使用規(guī)范。冷再生添加劑可大致分為水泥類(水泥、石灰、粉煤灰以及它們的混合物)和瀝青類(泡沫瀝青、乳化瀝青等)兩類。

針對(duì)目前對(duì)添加劑的使用情況,得到不同添加劑的特點(diǎn),具體介紹如下：水泥優(yōu)點(diǎn)：材料普遍、價(jià)格穩(wěn)定、接受度高、施工方法簡(jiǎn)單,對(duì)大部分材料而言,水泥提高抗壓強(qiáng)度及抗水損害的效果明顯。缺點(diǎn)：干縮問(wèn)題不易控制,剛度將使抗疲勞性降低,養(yǎng)護(hù)期長(zhǎng)且無(wú)法荷重。水泥 +乳化瀝青穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)：柔性且具有粘彈性特點(diǎn)、抗疲勞性較高、施工方便。缺點(diǎn)：需專門的技術(shù)、價(jià)格高?，F(xiàn)場(chǎng)含水量高時(shí)加入則呈飽和無(wú)法碾壓。水泥+泡沫瀝青穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)：施工方便,為強(qiáng)度高的柔性路面結(jié)構(gòu)層,抗變形及抗疲勞性能俱佳。價(jià)格低廉且碾壓后即獲得強(qiáng)度,可馬上開放交通。缺點(diǎn)：采用特別的機(jī)具。有些瀝青無(wú)法順利發(fā)泡。飽和材料及缺乏細(xì)料的材料無(wú)法用泡沫瀝青穩(wěn)定處理。

根據(jù)添加劑的研究及使用情況,對(duì)添加劑提出了相應(yīng)的技術(shù)要求。由于舊瀝青中瀝青質(zhì)增加,所以再生劑必須具有良好的流動(dòng)性質(zhì),不含或極少含有瀝青質(zhì)。而且再生劑必須具有溶解和分散瀝青質(zhì)的能力,由于芳香分具有溶解和分散瀝青質(zhì)的能力,因此再生劑中芳香分含量的多少將直接影響再生劑的品質(zhì)。同時(shí)再生劑必須具有一定的抗老化性。

綜上所述,適當(dāng)?shù)恼扯?、足夠的芳香分含量以及較好的抗老化性是再生劑良好品質(zhì)的重要表征。

4)施工工藝與施工質(zhì)量控制方法。目前,我國(guó)還缺乏路面現(xiàn)場(chǎng)冷再生的施工規(guī)范,本文結(jié)合國(guó)內(nèi)常見冷再生工程的實(shí)際施工狀況,側(cè)重介紹現(xiàn)場(chǎng)冷再生路面的施工工藝與施工質(zhì)量控制方法,主要包括以下內(nèi)容：a.刨下來(lái)的舊路面混合料的級(jí)配要求;b.最佳含水率和通風(fēng)養(yǎng)生;c.現(xiàn)場(chǎng)冷再生路面施工的質(zhì)量控制、質(zhì)量保證的要求：現(xiàn)場(chǎng)冷再生的材料要求(舊料、瀝青、添加劑等);現(xiàn)場(chǎng)冷再生的混合料技術(shù)要求(體積參數(shù)、性能指標(biāo)、級(jí)配要求等);現(xiàn)場(chǎng)冷再生施工技術(shù)要求(準(zhǔn)備、施工、驗(yàn)收等)。

再生前對(duì)路面的狀況(平整度、抗滑、破損狀況等)進(jìn)行調(diào)查和評(píng)價(jià),對(duì)于完工后的現(xiàn)場(chǎng)冷再生路面進(jìn)行回彈彎沉檢測(cè),壓實(shí)度檢測(cè),平整度檢測(cè),定期觀測(cè)(平整度、抗滑、破損狀況等),并與同期新建路面的使用情況作對(duì)比,研究現(xiàn)場(chǎng)冷再生路面的路用性能。在我國(guó)部分地區(qū)主要由以下幾方面進(jìn)行質(zhì)量控制,如表 1所示。

表1 瀝青混合料冷再生的標(biāo)準(zhǔn)

5)機(jī)械設(shè)備。由于我國(guó)大規(guī)模的公路建設(shè)時(shí)間比較短,冷再生機(jī)械設(shè)備與國(guó)外具有很大的差距,冷再生技術(shù)和機(jī)械設(shè)備基本是空白。僅有 450馬力中置式的冷銑刨機(jī),其技術(shù)水平相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家 20世紀(jì)90年代末期的技術(shù)水平。國(guó)外各冷再生技術(shù)都配備了高效率、大型的現(xiàn)代化設(shè)備,其自動(dòng)化和智能化在工程機(jī)械來(lái)說(shuō)是一流的,代表產(chǎn)品是德國(guó)WIRTGEN的大功率現(xiàn)代化冷銑刨機(jī)(銑刨寬度3.5m～4.0m、切深250mm～300mm、功率1 000 HP以上)和美國(guó)ASTEC的就地再生設(shè)備(配有計(jì)算機(jī)控制的再生料破碎、篩粉、計(jì)量、粘油的比例添加、攪拌、攤鋪等配套裝置)。

因此,我國(guó)應(yīng)該加強(qiáng)研制具有現(xiàn)代技術(shù)水平的大型冷銑刨機(jī)和就地冷再生設(shè)備,大力推廣冷再生技術(shù),提高我國(guó)的路面翻新技術(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

再生推廣應(yīng)用的深遠(yuǎn)意義隨著社會(huì)的發(fā)展也越來(lái)越顯著,然而,要真正廣泛在公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)中付諸實(shí)踐,列入計(jì)劃和議事日程,還有很多工作要做,其中包括再生技術(shù)的深入研究、級(jí)配設(shè)計(jì)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立、再生劑和再生設(shè)備的研制和開發(fā)等。瀝青路面再生在國(guó)外已經(jīng)成為日常應(yīng)用技術(shù),相信在我國(guó)各方面的努力下,再生技術(shù)將得到廣泛的應(yīng)用。

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Discussion on the asphalt concrete on-site cool regenerated technology

ZHAO Gang

Aiming at the currentgrim situation,the on-site cool regenerated technology is discussed,and introduced concretely domestic on-site cool regeneration research situation at present,analysized structure design,m ixture design,additive usage,construction p rocess and mechanical equipment,this paper aims to vigorously promote the improvement ofon-site cool regenerated technology tomake on-site cool regenerated can be widely used in our country.

on-site cool regenerated technology,structure design,additives,construction process,quality control index

U 416.26

A

1009-6825(2011)09-0159-03

2010-12-08

趙 剛(1984-),男,助理工程師,山西省交通科學(xué)研究院,山西太原 030006