摘要 文章以某高速公路改建工程為例,概要介紹路面結構和乳化瀝青冷再生復合料配合比方案,從冷再生復合料的運輸、拌制、攤鋪、碾壓、接縫處理等方面,詳細介紹該乳化瀝青冷再生復合料路面施工工藝及現場施工質量控制要點。工程應用表明,該技術能夠充分回收利用破拆舊路獲得的RAP舊料,經路面結構方案和乳化瀝青冷再生復合料配合比設計和現場施工工藝控制,可以實現質量適用的乳化瀝青冷再生路面。
關鍵詞 路面施工;乳化瀝青;廠拌冷再生;工藝研究
中圖分類號 U416.21文獻標識碼 A文章編號 2096-8949(2023)23-0089-04
0 引言
瀝青再生是將破拆獲得的瀝青RAP舊料適當處理,再適量加入新瀝青材料,從而實現舊料再生利用和舊路面修復的一種工藝技術。為使舊瀝青中的瀝青組分得到更好地激活和恢復,一種方法是在120~180 ℃之間對舊料進行高溫熱再生工藝處理,一種方法是在低于瀝青軟化點的40~60 ℃之間對舊料進行冷再生工藝處理。冷再生工藝中,舊瀝青被碾碎篩分后,再使用新的瀝青進行混合,雖然瀝青組分無法完全得到激活和恢復,再生性能可能略低于熱再生工藝,但在特定路面材料需求和其他輔助措施組合應用下,也能勝任路面建設需求。熱再生涉及高溫處理,工藝流程較為復雜,需要專業(yè)設備和工人操作,而冷再生的工藝相對簡單,主要進行碾壓、篩分等操作,因此在瀝青公路改擴建工程中也常見應用。
廠拌乳化瀝青冷再生,是將破拆舊路獲得的RAP舊料運至廠站,進行破碎、篩分,并按一定比例摻入新骨料、新瀝青、水泥、礦石粉等新組分,以新配合比形成乳化瀝青冷再生復合料的路面材料和施工工藝。廠拌乳化瀝青冷再生技術能夠充分回收利用老舊瀝青路面,減少資源浪費和環(huán)境影響,節(jié)省成本的同時也能形成良好的路面結構質量和應用持久性。某雙向四車道高速公路改擴建工程采取該技術進行舊路面改造,在嚴格路面結構層和乳化瀝青冷再生復合料配合比設計基礎上,通過施工環(huán)節(jié)工藝落實和質量控制,使工藝技術最終落實為有質量的路面工程建設成果。這里結合工程應用,概要介紹所應用的路面結構方案和乳化瀝青冷再生復合料配合比,詳細介紹廠拌乳化瀝青冷再生路面施工工藝及現場施工質量控制要點,希望為同類型路面施工應用提供技術參考。
1 案例簡介
該項目是某雙向四車道高速公路的一段改擴建工程,起點位于K62+957.71,終點位于K140+000,總長共計76.02 km,設計速度為100 km/h,路基為26 m和24.5 m兩種寬度。案例新舊路面結構方案如表1所示。新路面以乳化瀝青冷再生復合料層替代舊路面ATB-30瀝青復合料層,再生利用了破拆舊路形成的RAP舊料,體現了經濟工程、節(jié)能環(huán)保工程建設理念。
2 乳化瀝青冷再生復合料配合比
案例改建工程的RAP回收料共3種規(guī)格,分別為10~30 mm、5~10 mm和0~5 mm[1],如圖1所示。
RAP料經過刨銑后仍含有一定量的雜質,這會對復合料的級配產生一定影響。為保證級配準確,需要加進一定量的新骨料。案例工程添加的新骨料為10~20 mm粒度的石灰?guī)r碎石,按10%控制新骨料添加量。
礦粉在瀝青復合料中具有調節(jié)級配、控制瀝青黏性、調節(jié)瀝青的流變性質、降低壓實后路面的間隙率、提高粗骨料與細集料間的摩擦力、改善復合料強度和穩(wěn)定性、減少裂縫和變形、提高復合料經濟性等作用,也是瀝青復合料中不可或缺的組成部分。
在乳化瀝青復合料中,盡管水泥劑量并不多,但也是不可缺少的組分,適當的水泥劑量具有提高復合料強度、改善復合料穩(wěn)定性、促進乳化瀝青與骨料黏結、利于節(jié)約縮短施工時間等優(yōu)勢。但過高的水泥劑量可能導致乳化瀝青復合料過于剛性,易產生開裂和損傷;過低的水泥劑量則可能導致復合料的強度和穩(wěn)定性不足,影響道路的使用壽命。因此在實際應用中,需根據工程要求和材料特性,合理確定水泥劑量并進行充分地試驗和評估,以確保乳化瀝青復合料具有良好的性能和適用性。該工程采取的是P.C32.50級水泥,按《公路瀝青路面冷再生技術規(guī)范》規(guī)定的1%~2%水泥劑量進行配合比試驗,試驗前須對其各項指標進行檢測。
乳化劑在乳化瀝青中起著關鍵作用,乳化劑能夠將不相溶的瀝青和水以及其他添加劑混合在一起,形成穩(wěn)定的乳狀系統(tǒng),能夠降低瀝青黏度、促進乳化穩(wěn)定性、提高乳化效率、促進乳化反應、改善乳化瀝青性能[2]。
拌制瀝青復合料的用水應符合飲用水標準,若采取其他水源,一定要經過相關試驗驗證才可使用。
案例乳化瀝青冷再生復合料配合比,如表2所示。
3 乳化瀝青冷再生復合料路面施工工藝
3.1 工前準備
正式施工操作前必須做好工前準備工作,包括合理安排施工人員和機械、準備所需原材料、規(guī)劃施工進度、安排現場臨時交通管理、制定應急預案、明確廢棄材料處理辦法等。施工前必須嚴格檢查所用施工材料相關技術參數。案例工程施工前材料檢查明細規(guī)定如表3所示。
3.2 冷再生復合料運輸
冷再生復合料運輸不宜使用過大噸位的車輛,要選擇適合運輸冷再生復合料的車輛,確保能夠承受和保護復合料的質量和性能,例如使用封閉式貨車或掛車,以防止復合料受到外界環(huán)境的污染或損害。為防止運輸車內沾染乳化瀝青復合料,需在車廂四周涂上隔離劑。裝料時應確保均勻平衡,避免在運輸過程中出現離析現象。裝好復合料后,應使用密封的厚帆布或棉被遮蓋,以防止水分蒸發(fā)。乳化瀝青復合料容易發(fā)生沉淀和分離現象,因此在運輸過程中應避免劇烈振動或長時間停留,以減少分離的風險。運輸過程中,車輛不得超載,必須在到達施工現場前將乳化瀝青復合料運至目的地。運輸完成后,須對車輛進行清洗和打掃[3-4]。
3.3 冷再生復合料拌制
在進行RAP銑刨料的拌制前,需要對其質量性能進行預測評估。應選擇適當的拌制場位置,以避免距離過遠導致材料凝結的情況發(fā)生。在拌制過程中,必須嚴格按照生產配合比計量各種規(guī)格的原材料,包括乳化瀝青、水泥、礦石粉、RAP刨銑料、新骨料、拌料用水等,嚴格控制計量誤差如表4所示。
3.4 冷再生復合料攤鋪
確保攤鋪基層干燥、堅實、平整,清除表面的雜物和污垢,避免影響復合料與基層的黏結性??刂茢備佀俣?,最優(yōu)鋪攤速度應控制在2~4 m/min,需要緩慢而均勻地進行,不能太快,以確保復合料的均勻分布和充填,避免出現堆積或不足情況。盡可能減少鋪攤機停頓次數,以避免出現攤鋪不均勻問題。如果等待時間過長,材料已經完成破乳,需要將破乳部分的復合料挖除,然后繼續(xù)進行鋪攤[5-6]。
3.5 冷再生復合料碾壓
碾壓前檢查基層,確保基層結構完整、平整,沒有明顯的損壞或下沉。根據設計要求和碾壓目的確定冷再生復合料的碾壓厚度,根據碾壓厚度和碾壓材料的特性調整碾壓機的參數和設置。碾壓分為初壓、復壓、終壓三個階段,初壓和復壓應用單鋼輪壓路機,終壓應用膠輪壓路機。碾壓時,因為乳化瀝青開始破乳,這時瀝青的黏度會增加,部分乳化瀝青會黏在壓路機鋼輪上。為獲得更好的碾壓功效,一般選擇乳化瀝青充分破乳后再進行碾壓。遵循由路肩向路中,由低到高的碾壓順序。注意碾壓連續(xù)性,不可隨意停止。如發(fā)現起皮、松散現象,應及時給予重新碾壓。在初壓和復壓之前,應檢查復合料質量功效,確保沒有黏輪、發(fā)裂或推移等情況??稍趬郝窓C鋼輪上噴少量水霧,以防止碾壓黏輪問題。案例工程復合料鋪攤碾壓方案如表5所示。
3.6 施工接縫處理
在冷再生復合料施工中,縫隙處理是非常重要的一步,可以有效提高道路的密實度、耐久性和美觀度。在進行施工接縫時,應將冷再生層與舊路的半剛性基層和舊路瀝青面層黏合為一個整體。舊路瀝青面層與再生層縱向拼接時,應使用接縫界面黏合劑。先進行橫向接縫處理,再進行縱向接縫處理。橫向施工接縫時,應保持施工接縫連續(xù)性,防止出現停機現象。在進行縱向接縫操作前,應根據現場施工情況留出一定搭接寬度,以便提高操作效率和保證接縫處理質量。
3.7 冷再生復合料路面養(yǎng)生
當每段路面完成攤鋪并碾壓后,應立即進行質量檢測并及時總結匯報。完成鋪攤后應及時進行養(yǎng)生,以確保路面質量。在養(yǎng)生期間,除養(yǎng)護用的灑水車外,其他車輛不得通行。若在養(yǎng)生期間遇雨,應及時做好路面蓋覆和排水工作。為檢驗養(yǎng)生效果,可以采取鉆芯取樣分析方法,對養(yǎng)生效果進行評價。
4 現場施工質量控制要點
4.1 連續(xù)施工控制
施工前需充分準備水泥、RAP舊料、新骨料、礦石粉和水等原材料,并確保施工機械的使用保持連續(xù)性。由于乳化瀝青具有破乳性,因此在施工過程中必須保證材料的連續(xù)性,以確保道路的路用性能不受影響。
4.2 銑刨作業(yè)質量控制
在進行刨銑前,應根據方案采用傳統(tǒng)的銑刨方式。在銑刨過程中,應嚴格控制水的摻進,以免影響銑刨效果。要控制好刨銑深度,避免銑刨深度過深,從而改變原有合成級配,影響新路面質量,同時也降低了原有的路用性能。刨銑后應將銑刨料分類堆放,然后統(tǒng)一運送到拌制站存放。
4.3 控制含水量
乳化瀝青含水量的控制對施工性能有著直接影響。低含水量會使乳化瀝青黏度增加,使其更難施工和涂布;而高含水量則可能導致乳化瀝青稀釋,使其施工后沒有足夠的黏結力和耐久性。因此,合理控制含水量可以確保乳化瀝青在施工過程中具有適當的流動性和黏結力。施工前進行瀝青復合料擊實試驗,以確定最佳含水量。在生產和運輸過程中,嚴格控制含水量可以確保乳化劑和瀝青的充分混合、分散均勻,避免分層和析出現象。施工過程中注意防淋雨、防積水、避免過度潮濕,要及時覆蓋表面并定期檢查復合料含水量。
4.4 材料級配質量控制
施工現場必須定期檢測材料級配,以確保級配符合設計規(guī)定。如果出現誤差,應及時采用措施,盡可能減少誤差,保證復合料級配的完整性和穩(wěn)定性,增強現場施工效果。
4.5 控制再生劑用量
再生劑對瀝青復合料的性能有著重要的影響,適量添加再生劑可以使其達到最佳狀態(tài)。但如果添加過量,則會造成復合料性能不穩(wěn)定,容易出現車轍現象,甚至會使瀝青與膠粉互相吸附形成膠團。如果再生劑添加不足,則會導致復合料出現離析和松散的現象。因此在施工前,通過實驗室測試或現場試驗,確定再生劑的最佳用量范圍。根據實際情況,在施工現場進行再生劑用量的測量并及時調整,確保再生劑用量的準確性、一致性和穩(wěn)定性。
4.6 拌制過程質量控制
在拌制前,應認真檢查所用原材料是否符合相關標準。在拌制時,應按照設計的配合比例混合原材料。對于乳化瀝青路面下面層,乳化瀝青具有良好的破乳性和黏附性,如果出現拌制不均勻的情況,應及時采取措施進行處理,以保證更好的拌制功效,增強路面施工質量。
5 結語
基于工程案例,進行了廠拌乳化瀝青冷再生路面施工工藝研究。
(1)概要介紹路面結構和乳化瀝青冷再生復合料配合比方案,案例新路面以乳化瀝青冷再生復合料層替代舊路面ATB-30瀝青復合料層,乳化瀝青冷再生復合料的配合比為10~30 mmRAP∶5~10 mmRAP∶0~5 mmRAP∶10~20 mm新增加集料∶礦粉∶水泥∶乳化瀝青∶水=36%∶19%∶33%∶10%∶2%∶1.5%∶3.5%∶5%。
(2)詳細介紹了該廠拌乳化瀝青冷再生路面施工工藝,包括工前準備、冷再生復合料運輸、冷再生復合料拌制、冷再生復合料攤鋪、冷再生復合料碾壓、施工接縫處理、冷再生復合料路面養(yǎng)生、現場施工質量控制要點等方面內容。雖然冷再生瀝青其組分無法完全得到激活和恢復,再生性能可能略低于熱再生工藝,但在特定路面材料需求和其他輔助措施組合應用下,也能勝任路面建設需求,工藝相對簡單。冷再生復合料工藝回收利用老舊瀝青路面破拆RAP舊料,符合經濟性、節(jié)能環(huán)保型交通工程建設理念。但應用RAP舊料,必須在路面結構、復合料配合比以及嚴格的施工基礎上,保證其工藝質量。
參考文獻
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收稿日期:2023-08-01
作者簡介:彭建明(1991—),男,本科,助理工程師,從事公路橋梁相關工作。