□文/楊 云 劉 志
泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用
□文/楊 云 劉 志
隨著我國公路建設(shè)水平和規(guī)模的不斷發(fā)展和建設(shè)時(shí)間的增加,很多高等級公路已陸續(xù)進(jìn)入維修養(yǎng)護(hù)和改造階段,每年路面修繕改造會產(chǎn)生大量的瀝青廢棄料。泡沫瀝青冷再生技術(shù)能夠充分利用這些資源,實(shí)現(xiàn)舊瀝青混合料的“廢物利用”,減少資源的浪費(fèi),保護(hù)生態(tài)環(huán)境。同時(shí),該技術(shù)也可以將半剛性路面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榘肴嵝月访娼Y(jié)構(gòu),可以起到延長瀝青壽命的效果。
泡沫瀝青;冷再生;循環(huán)利用
泡沫瀝青冷再生技術(shù)是指使用泡沫瀝青代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石油瀝青并將原瀝青路面面層進(jìn)行洗刨,將洗刨料作為集料,摻加部分新集料和水泥等活性填料混合、碾壓作為路面的基層或墊層使用,從而實(shí)現(xiàn)舊路面充分利用的一種技術(shù)工藝。該技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相比,充分利用了原路面的洗刨材料,將原老化瀝青的活性進(jìn)行了激活,可以實(shí)現(xiàn)材料的循環(huán)利用,起到了節(jié)約資源,降低工程成本等作用。
泡沫瀝青冷再生技術(shù)在提高道路性能等方面也有一定的作用。國內(nèi)外學(xué)者也對此做了不少相關(guān)研究,張秋芳[1]通過對泡沫瀝青冷再生材料以及泡沫瀝青冷再生材料技術(shù)的研究,說明了泡沫瀝青冷再生技術(shù)對增加半剛性路面柔度、提高基層穩(wěn)定度,延長瀝青壽命等作用。徐金枝[2]等針對該技術(shù)在高速公路的應(yīng)用及評價(jià),說明了該技術(shù)在快速開放交通和減少路面收縮縫產(chǎn)生方面的優(yōu)點(diǎn)。為探索和研究泡沫瀝青技術(shù)在公路大修中的應(yīng)用,在G205天津段(寧河北辰界—外環(huán)線)國道改造示范工程中,采用泡沫瀝青冷再生技術(shù)中的廠拌再生工藝進(jìn)行大修。
該工程道路等級一級,道路全長為16.325 km,路面寬度24~28 m。道路路面結(jié)構(gòu)為4 cmAC-13SBS改性瀝青混凝土+8 cmAC-25SBS改性瀝青混凝土+18 cm泡沫瀝青再生+18cm二灰碎石+15cm12%石灰土+ 15 cm10%石灰土。
泡沫瀝青冷再生技術(shù)的施工方法可以分為廠拌法和就地再生方法兩種,在此采用廠拌法進(jìn)行施工,具體施工工藝流程見圖1。
圖1 廠拌泡沫瀝青冷再生施工工藝
2.1 原路面銑刨及銑刨料的預(yù)處理與堆放
使用德國維特根W2000型銑刨機(jī)對原路面進(jìn)行銑刨,銑刨寬度2 m、厚度12 cm。在該過程中,控制銑刨機(jī)的銑刨速度對控制材料的集配等方面起到了重要作用。為此,在舊路面全面再生前,根據(jù)銑刨機(jī)功率和不同集配要求,對不同的銑刨速度進(jìn)行了試驗(yàn)研究,最終將銑刨速度確定在在7~8 m/min區(qū)間。
洗刨后,路槽要平整堅(jiān)實(shí)且預(yù)留一定的橫坡,避免薄夾層的產(chǎn)生。攤鋪再生混合料前,應(yīng)安排人員對路槽進(jìn)行清掃和檢查,對強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的,進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。
銑刨料產(chǎn)出后,應(yīng)對其中超顆粒粒徑含量和材料變異性進(jìn)行檢測,不滿足要求的采用二次破碎的方法進(jìn)行處理,在運(yùn)輸過程中一定要注意保持銑刨料的干燥、潔凈以及粒料的級配變異性。銑刨料按照設(shè)計(jì)要求分兩檔(0~15 mm和15 mm以上的)堆放并嚴(yán)格控制銑刨料的堆放高度,避免二次離析。
2.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)及驗(yàn)證
1)原材料。采用AH-70A道路瀝青;水泥采用初凝時(shí)間不小于3 h,終凝時(shí)間在6 h以上的42.5 MPa普通硅酸鹽水泥;銑刨料、石屑要求符合標(biāo)準(zhǔn),見表1-表4。
表1 瀝青檢測結(jié)果
表2 瀝青發(fā)泡性能試驗(yàn)結(jié)果
表3 銑刨料檢測結(jié)果 %
表4 石屑檢測結(jié)果 %
2)生產(chǎn)配合比調(diào)試。根據(jù)銑刨料、集料及水泥的集配情況,參考目標(biāo)配合比,最終確定的集料配合比設(shè)計(jì)為75%的銑刨料+25%的石屑(0~5 mm)+1.5%水泥,泡沫瀝青用量(3.0±0.1)%,發(fā)泡溫度(160±2)℃,發(fā)泡用水量3.0%,見圖2。配合比采用馬歇爾擊實(shí)法成型試驗(yàn),以馬歇爾穩(wěn)定度和劈裂強(qiáng)度作為評價(jià)泡沫瀝青混合料強(qiáng)度的關(guān)鍵指標(biāo)。
圖2 泡沫瀝青再生混合料集配曲線
3)驗(yàn)證(試驗(yàn)路段)。正式攤鋪泡沫瀝青冷再生混合料前,首先在施工段內(nèi)鋪筑了200 m試驗(yàn)路段。驗(yàn)證現(xiàn)場材料的級配和生產(chǎn)配合比,確認(rèn)按照生產(chǎn)配合比鋪筑后檢測各項(xiàng)指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求;檢測攤鋪厚度及速度,計(jì)算再生層的松鋪系數(shù)并檢驗(yàn)各種施工機(jī)械的效率及組合方式的匹配程度能否滿足使用要求。
2.3 泡沫瀝青混合料拌和
在混合料拌和過程中,要注意經(jīng)常觀察拌和是否均勻,一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)條狀或結(jié)團(tuán)等現(xiàn)象,立即停止生產(chǎn),進(jìn)行檢查調(diào)試。工作班結(jié)束時(shí),應(yīng)對本班的材料使用量和混合料拌和量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并記錄,計(jì)算用量與設(shè)計(jì)容許值之間的差別,是否符合要求進(jìn)行評定。對不符合要求的,盡快做出相應(yīng)調(diào)整。泡沫瀝青再生混合料拌和完成時(shí),盡快運(yùn)輸至現(xiàn)場進(jìn)行攤鋪、壓實(shí)等處理。
2.4 泡沫瀝青混合料運(yùn)輸
混合料的運(yùn)輸宜采用較大噸位運(yùn)料車,使其運(yùn)力稍有富余。在施工過程中,攤鋪機(jī)前方要有運(yùn)料車等候。運(yùn)輸過程中,混合料要采用苫布進(jìn)行覆蓋,防止材料水分的蒸發(fā)或遭雨水侵蝕。
過去很多農(nóng)村飲水工程硬件不配套,工程建成后一些群眾在水表前加三通或其他方式偷水,還有的工程高位蓄水池沒有水位控制系統(tǒng),工程管理人員較多,工程管理難度較大。針對農(nóng)村飲水工程點(diǎn)多、面廣、線長和水源距離遠(yuǎn)、管線跨度大、供水點(diǎn)情況不同的實(shí)際情況,寧夏大膽引入先進(jìn)的信息科技,加強(qiáng)工程硬件設(shè)施建設(shè),如聯(lián)戶水表井、自動化控制系統(tǒng)等,逐步破解管理難題。
2.5 泡沫瀝青混合料的攤鋪
混合料的攤鋪采用攤鋪機(jī)自動找平的方式進(jìn)行。攤鋪機(jī)在攤鋪工程中應(yīng)保持?jǐn)備佀俣仍?~5 m/min的范圍內(nèi)且不間斷停頓,保證攤鋪的均勻且預(yù)防再生混合料的離析。一旦發(fā)現(xiàn)有裂縫、波浪、拖痕等現(xiàn)象發(fā)生,應(yīng)立即停止作業(yè),找到原因立即排除并且在攤鋪過程中要時(shí)刻檢查攤鋪厚度是否合格且均勻;路拱、橫坡是否滿足要求,對于發(fā)現(xiàn)存在缺陷的部位,應(yīng)盡快進(jìn)行修補(bǔ),如果問題十分嚴(yán)重,則應(yīng)更換混合料整層除去后重新攤鋪。
2.6 泡沫瀝青混合料的碾壓及成型
混合料攤鋪后要及時(shí)壓實(shí),壓實(shí)時(shí)的工藝流程:雙鋼輪壓路機(jī)靜壓→單鋼輪壓路機(jī)高幅低頻強(qiáng)振壓實(shí)→單鋼輪壓路機(jī)高頻低幅弱振壓實(shí)→視表面干燥情形決定是否灑水→輪胎壓路機(jī)壓實(shí)。
2.7 過程主要控制指標(biāo)及質(zhì)量驗(yàn)收數(shù)據(jù)
主要控制指標(biāo)包括泡沫瀝青膨脹率、半衰期,集料性質(zhì)及混合料路用性能等指標(biāo)。經(jīng)過檢測,各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均滿足了規(guī)范要求,見表5。
表5 主要控制指標(biāo)實(shí)測值與標(biāo)準(zhǔn)對比
2.8 注意事項(xiàng)
1)泡沫瀝青冷再生技術(shù)施工氣溫應(yīng)保持在10℃以上,盡量在夏天施工,但不可在雨天施工。如果施工過程中下雨,應(yīng)立刻停工,并將已完成的路段用防雨設(shè)置進(jìn)行遮蓋。
2)由于泡沫瀝青混合料中添加了水泥等活性物質(zhì),所以應(yīng)該在這些活性填料的初凝時(shí)間之內(nèi)完成拌和攤鋪碾壓的過程。
3)再生材料的潔凈度及粒徑對再生的整體性和強(qiáng)度的形成都很關(guān)鍵,所以在銑刨料時(shí)嚴(yán)格控制銑刨厚度、速度并注重生產(chǎn)配合比驗(yàn)證的環(huán)節(jié)。
4)壓實(shí)度直接影響再生路面的使用性能是控制泡沫瀝青再生混合料質(zhì)量的重要指標(biāo),施工時(shí)壓實(shí)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
5)混合料攤鋪時(shí)注意含水量的控制。
泡沫瀝青冷再生混合料可以作為瀝青路面的基層或者墊層使用,通過實(shí)際工程的應(yīng)用,表現(xiàn)出良好的效果和路用性能。泡沫瀝青冷再生技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)起來有以下幾點(diǎn)。
1)采用泡沫瀝青冷再生技術(shù),增加了路基的穩(wěn)定性,同時(shí)將剛性基層轉(zhuǎn)化為半柔性基層,減少了反射裂縫的發(fā)生,提高了道路的使用壽命。
2)泡沫瀝青冷再生技術(shù)僅需要對瀝青進(jìn)行加熱,部分集料采用原路面洗刨料,節(jié)省了能源,做到了就路面的最大化利用。
3)與傳統(tǒng)半剛性基層施工和養(yǎng)護(hù)相比,施工期、養(yǎng)護(hù)期都大幅縮減,這樣對正常交通所產(chǎn)生的影響就相應(yīng)減少,提高了經(jīng)濟(jì)效益。
[1]張秋芳.泡沫瀝青冷再生材料在實(shí)際工程中的應(yīng)用[J].交通世界:建養(yǎng),2016,(10):136-138.
[2]徐金枝,崔文社,郝培文,等.泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006,28(9):52-55.
[3]TJGF 41—2009,公路瀝青路面泡沫瀝青冷再生技術(shù)規(guī)范[S].
[4]JTGF 41—2008,公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范[S].
[5]JTGD50—2006,公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
[6]JTGF 40—2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].
[7]JTGE20—2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].
[8]JTGF 80/1—2004,公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)[S].
□劉 志/天津市雍陽公路工程集團(tuán)有限公司。
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1008-3197(2016)06-65-03
10.3969/j.issn.1008-3197.2016.06.022
2016-11-28
楊 云/女,1973年出生,高級工程師,天津市雍陽公路工程集團(tuán)有限公司,從事工程技術(shù)管理工作。