李星星
岳陽市107國道建設養(yǎng)護中心,湖南岳陽 414000
高速公路養(yǎng)護維修的方法有很多,其中乳化瀝青冷再生屬于冷再生技術范疇,在瀝青路面病害處理施工中十分常用,是一種成熟、簡單、效果明顯的公路維修技術。
廠拌混合料的級配一般可分成粗型與中型兩種,考慮到保證路面強度,實際工程常用粗型,因為粗集料之間能產生嵌擠作用,可增大內摩擦角。對舊銑刨料進行篩分試驗后可得,為使混合料成型后具有足夠強度,需要加入一定量的新料來對級配進行改善。
含水量達到最佳是使混合料強度及壓實度滿足要求的先決條件。按照現行規(guī)程的要求,可采用擊實試驗的方法來確定含水量。乳化瀝青的摻加量初步確定為4%,含水量以0.5%的幅度于3%~6%范圍內變化,以此確定7個試驗混合料含水量。目標、生產配比設計分別采用以下公式計算外摻水量:
式(1)、(2)中,Wa—外摻水量;W—總含水量;B—瀝青加熱前的總重;B'—瀝青加熱后的總重;WRAP—舊銑刨料的含水量[1]。
根據擊實試驗結果,在開始時,含水量越大,干密度越高,由于新、舊料之間的空隙,在吸水后會填充集料毛細孔,使細集料更好粘結,易于擊實,干密度有所提高;但含水量不斷增加,會使集料被水黏附,導致壓實難度增大。因此,需要確定一個最佳含水量。
以最佳含水量為依據,對不同瀝青用量的混合料進行強度與空隙率試驗,以此確定瀝青的最佳用量。在試驗中,試件成型后放入常溫環(huán)境下進行養(yǎng)生,24h后對其空隙率進行檢測。根據檢測結果即可確定最佳的瀝青用量范圍,一般在3%~5%范圍內。對另一組試件進行養(yǎng)生后,測定其劈裂強度,根據測定結果在3%~5%范圍內縮小用量取值,最終得出最佳用量[2]。
以某高速公路維修工程為例,按照以上方法對乳化瀝青冷再生混合料進行設計,設計結果為:粗銑刨料:細銑刨料:新料:礦粉:瀝青:水=40.2:38:17:3:4.3:4.2。
1.5.1 水穩(wěn)性
按上述配合比制作標準試件,用于凍融劈裂試驗,以驗證混合料的水穩(wěn)性。經試驗可知,按以上配合比生產的試件,其TSR值達85.2%,符合規(guī)范不低于70%的要求,說明混合料有良好水穩(wěn)性。
1.5.2 高溫穩(wěn)定性
按上述配合比制作標準試件,用于高溫蠕變試驗,試驗由SPT試驗機完成。為了對混合料高溫穩(wěn)定性進行界定評估,還采用了AC-25混合料實施對比,結果見圖1。
圖1 混合料與AC-25高溫蠕變試驗結果
由圖1可知,這兩種混合料的荷載重復施加次數和微應變相互關系曲線相近,說明混合料有與AC-25相當的高溫穩(wěn)定性,可滿足設計與施工要求[3]。
對舊料進行銑刨、破碎與加工后,將粒徑在9.5~19mm范圍內的視為粗料,將粒徑在0~9.5mm的視為細料進行堆放,堆放的高度應控制在2m以內,并要在15d以內使用。對舊料進行鏟運時,需要在相同的水平面中進行。
新、舊料的摻入量采用冷料倉進行控制。在拌和之前,測定集料實際含水量,根據設計確定的配比,依次投加并混合各種原材料。在進行攪拌時,應根據實際情況對拌和方式進行調整,確保瀝青完全裹住集料。
混合料拌和完成后應在破乳前運輸到現場使用,基于此,拌和站和施工現場之間的距離不能過遠,否則將使混合料提前破乳,造成浪費。如果環(huán)境條件對混合料不利,則要在運輸前對車廂進行覆蓋。
采用攤鋪機配合人工的方法對混合料進行攤鋪,攤鋪機應緩慢、勻速形式,速度控制在2~4m/min范圍內。攤鋪時,現場施工人員應做好檢查,及時發(fā)現和處理離析的部位。對于局部攤鋪機無法到達的部位,應由人工進行攤鋪,注意和整個表面保持平齊[4]。
碾壓是混合料成型并形成強度的關鍵工序,也要在破乳之前完成,混合料碾壓共分為三個階段,即初壓、復壓與終壓,各階段壓路機類型、數量與組成,碾壓方式、遍數及速度如表1所示。
表1 各階段壓路機類型、數量與組成,碾壓方式、遍數及速度
此外,在碾壓中相鄰兩個碾壓帶還要有壓路機輪寬1/3左右的重疊,以保證碾壓的均勻性,防止漏壓。
混合料形成一定強度需要一定時間,在這一過程中不允許后續(xù)施工,應做好交通管制,禁止無關人員及車輛進入。同時,還應對混合料的實際含水量進行測定,根據測定結果進行灑水養(yǎng)生。當混合料實際含水量低于2%時,即可進行后續(xù)施工,根據以往施工經驗,如果天氣狀況良好,需要連續(xù)養(yǎng)生3~7d。
(1)乳化瀝青冷再生混合料實際強度伴隨水分不斷蒸發(fā)與瀝青的破乳不斷提高,通常情況下混合料強度達到穩(wěn)定需要近1年的時間,若想要加快混合料強度達到穩(wěn)定的速度,可向混合料當中摻入一定量的水泥。
(2)在乳化瀝青冷再生混合料設計過程中,需要重點考慮初始級配、含水量與瀝青用量,采用試驗檢測的方法結合工程情況與要求確定最佳配比。同時,在確定最佳配比以后,還要制作試件進行水穩(wěn)性及高溫穩(wěn)定性檢驗,以驗證混合料能否達到要求,在必要的情況下還要與其它常用混合料進行對比。
(3)乳化瀝青冷再生施工工藝主要包含以下環(huán)節(jié):舊料預處理、混合料拌和、混合料運輸、混合料攤鋪、混合料碾壓與養(yǎng)生。每個環(huán)節(jié)都有不同的要點,需要在實際施工中予以嚴格控制,既要嚴格按照規(guī)程執(zhí)行各項操作,又要做好檢查,及時發(fā)現和解決潛在的問題。
(4)乳化瀝青冷再生是一種合理可行的高速公路維修方法,具有能充分利用舊料、適合大面積修補、施工簡單快速等優(yōu)勢,在技術條件允許的情況下,宜優(yōu)先考慮該方法。