到2017年年底,我國(guó)公路總里程近470萬(wàn)公里,高速公路里程躍居世界第一,路面科學(xué)養(yǎng)護(hù)與管理越來(lái)越重要,而瀝青路面再生不僅可以大幅節(jié)約資源,還能涵養(yǎng)生態(tài),保護(hù)環(huán)境,符合交通可持續(xù)發(fā)展的基本國(guó)策。
然而,當(dāng)瀝青路面再生進(jìn)入黃金發(fā)展期,仍然面對(duì)一系列問(wèn)題和挑戰(zhàn)。比如成本因素的制約、市場(chǎng)化運(yùn)作機(jī)制受限、舊料回收科學(xué)性有待強(qiáng)化,甚至對(duì)技術(shù)的理解尚存在諸多爭(zhēng)議。本刊聯(lián)合北京市政路橋建材集團(tuán)研發(fā)中心從概況、問(wèn)題直擊、案例分析3個(gè)層面,再談瀝青再生距離多元化、精細(xì)化、高效化還有多遠(yuǎn)。
文 北京市政路橋建材集團(tuán)研發(fā)中心 王真
我國(guó)的瀝青路面再生技術(shù)可追溯到20世紀(jì)50年代到70年代,曾在輕交通道路、人行道及道路墊層中,不同程度利用過(guò)舊瀝青材料,但尚且談不上真正意義上的瀝青混合料再生技術(shù)。
進(jìn)入20世紀(jì)80年代,瀝青路面再生技術(shù)開(kāi)始真正意義提上公路維修養(yǎng)護(hù)的工作日程,在江蘇、山西、湖北等地鋪筑了多條試驗(yàn)路。90年代后期,隨著早期修建的瀝青路面進(jìn)入大規(guī)模改建及修復(fù)階段,瀝青路面再生技術(shù)再次得到關(guān)注與探索。交通運(yùn)輸部于2008年4月頒布的《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》不僅是我國(guó)近年來(lái)瀝青路面再生技術(shù)發(fā)展的一個(gè)總結(jié),更標(biāo)志著我國(guó)瀝青路面再生技術(shù)在近年來(lái)飛速發(fā)展和取得豐碩研究成果的基礎(chǔ)上,進(jìn)入了跨越式發(fā)展的新時(shí)期,有了更加明確的發(fā)展目標(biāo)與方向。
我國(guó)瀝青路面再生技術(shù)在早期發(fā)展時(shí),受到一定的制約。從道路發(fā)展的歷史時(shí)期來(lái)看,從20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始,我國(guó)進(jìn)入了大規(guī)模公路建設(shè)期,各地區(qū)高速公路、國(guó)省干線的規(guī)劃及建設(shè)工作快速發(fā)展,由于大量人力、物力投入到道路新建工程中,高度重視新建工程,導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)維修工程相對(duì)被輕視,路面再生技術(shù)的研究基本處于停滯狀態(tài)。由于近30年來(lái)我國(guó)公路建設(shè)高速發(fā)展,截至2017年年底,全國(guó)公路總里程469.63萬(wàn)公里,在現(xiàn)有和在建的公路高等級(jí)路面及高速公路中,瀝青路面約占80%。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前全國(guó)公路養(yǎng)護(hù)里程459.00萬(wàn)公里,占公路總里程的97.7%。每年維護(hù)產(chǎn)生的廢料可以達(dá)到2億多噸,如果將其換算為截面為1平方米的墻體,可以繞地球?qū)⒔恢埽@將極大地促進(jìn)廢舊瀝青路面再生技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。
從技術(shù)質(zhì)量角度來(lái)說(shuō),盡管我國(guó)早期瀝青路面再生試驗(yàn)路跟蹤觀測(cè)結(jié)果表明:再生路面與常規(guī)熱拌瀝青路面使用性能接近,但由于生產(chǎn)工藝不成熟,生產(chǎn)設(shè)備缺乏,實(shí)用性的再生技術(shù)不夠完善,造成再生瀝青混合料質(zhì)量無(wú)法保證。雖然一些高?;蚩蒲袉挝唬瑢?duì)瀝青路面再生技術(shù)已有較為深入的研究,但對(duì)于廣大從業(yè)者來(lái)說(shuō),瀝青路面再生技術(shù)并沒(méi)有普及,因此在應(yīng)用時(shí)存在一定阻力。
從體制機(jī)制方面,我國(guó)大部分瀝青混合料生產(chǎn)所使用的拌和設(shè)備為間歇式拌和設(shè)備,進(jìn)行再生設(shè)備改造時(shí)需配備舊料破碎篩分系統(tǒng)、舊料上料系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、再生劑添加系統(tǒng)等,初期投資大,生產(chǎn)操作較復(fù)雜。因此,在價(jià)格上,再生瀝青混合料并不比新瀝青混合料的優(yōu)勢(shì)大,當(dāng)需要使用再生劑時(shí),再生瀝青混合料價(jià)格,甚至與新瀝青混合料持平。因此對(duì)于業(yè)主來(lái)說(shuō),再生瀝青混合料的性價(jià)比較低,從市場(chǎng)角度來(lái)說(shuō)很難有使用再生瀝青混合料的理由。
近年來(lái),五大發(fā)展理念、可持續(xù)發(fā)展、綠色交通的觀念自上而下深入人心,瀝青再生得到技術(shù)和觀念上的雙重普及,應(yīng)用逐漸廣泛。綠色發(fā)展作為關(guān)系我國(guó)全局發(fā)展的一個(gè)重要理念,作為“十三五”時(shí)期乃至更長(zhǎng)時(shí)期我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一個(gè)基本理念,為瀝青路面再生技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用打下了精神基礎(chǔ)。
瀝青路面攤鋪現(xiàn)場(chǎng)
同時(shí),我國(guó)道路工程已進(jìn)入大規(guī)模養(yǎng)護(hù)維修期,交通運(yùn)輸部及各省份先后出臺(tái)促進(jìn)廢舊瀝青路面再生利用的相關(guān)政策。《“十三五”公路養(yǎng)護(hù)管理發(fā)展綱要》的出臺(tái),使廢舊瀝青路面材料的循環(huán)再生利用不斷規(guī)范化。
近年來(lái),瀝青路面再生技術(shù)逐漸成為了我國(guó)瀝青路面發(fā)展的熱點(diǎn)及核心研究之一。北京、江蘇、廣東、河北、河南、山東等地均引進(jìn)了先進(jìn)的再生設(shè)備,已在實(shí)體工程中應(yīng)用,并取得了良好的實(shí)際應(yīng)用效果,得到了較為廣泛的認(rèn)可。
由于相關(guān)政策的要求及環(huán)境保護(hù)的需求,京津冀地區(qū)乃至全國(guó)均對(duì)排放不合格的采石場(chǎng)進(jìn)行了整改或關(guān)停,石料開(kāi)采成本、運(yùn)輸成本增加,原材料價(jià)格不斷上漲,這也間接促進(jìn)了瀝青路面再生技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。對(duì)于拌和場(chǎng)站來(lái)說(shuō),廢舊瀝青路面材料的再生雖然增加了初期一次性投入及管理成本,但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō),對(duì)于節(jié)約新原材料用量和降低成本的優(yōu)勢(shì)巨大,經(jīng)濟(jì)效益明顯。這種觀念深入人心之后,很多瀝青混合料場(chǎng)站主動(dòng)進(jìn)行設(shè)備更新、改造,或技術(shù)升級(jí),進(jìn)一步促進(jìn)再生技術(shù)發(fā)展。
瀝青再生得到了技術(shù)和觀念上的雙重普及,加之道路養(yǎng)護(hù)維修及綠色環(huán)保發(fā)展的雙重需求,可以說(shuō)目前瀝青路面再生技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了黃金時(shí)期。
在優(yōu)越的發(fā)展環(huán)境下,瀝青再生依然受到體制機(jī)制、市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)等方面的制約。北京廠拌熱再生舊料摻加比例一般約為20%至30%,雖然在室內(nèi)試驗(yàn)完全可以實(shí)現(xiàn)舊料添加比例達(dá)50%以上,但是,如果在實(shí)際生產(chǎn)中也將舊料摻加比例從30%提升至50%,將面臨設(shè)備改造和升級(jí)、舊料處理、管理水平提升、行業(yè)內(nèi)認(rèn)可度普遍提高等一系列問(wèn)題。比如,在購(gòu)置新拌和設(shè)備時(shí)將直接選擇再生機(jī)而非原生機(jī)改造,以及不斷嘗試再生環(huán)、連續(xù)式再生機(jī)等廠拌再生新設(shè)備,研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新設(shè)備。
在性能標(biāo)準(zhǔn)方面,長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)熱再生瀝青混合料各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)標(biāo)新熱拌瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn),這對(duì)瀝青路面再生技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用是一種限制。比如,廠拌熱再生時(shí),舊料經(jīng)冷銑刨、回收處理后細(xì)化嚴(yán)重,許多單位優(yōu)先使用粒徑較大的舊料以提高舊料摻量時(shí),由于級(jí)配范圍的限制及黏料等因素,導(dǎo)致大量小粒徑的舊料無(wú)法用于廠拌熱再生,而該部分小粒徑舊料油石比大,再利用價(jià)值更高。就地?zé)嵩偕f料摻量達(dá)80%甚至100%,因此,就地?zé)嵩偕鸀r青混合料低溫抗裂性極易不滿足要求,但工程經(jīng)驗(yàn)表明,該項(xiàng)技術(shù)用于維修表面層非裂縫類病害時(shí),具有其他再生技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢(shì),如按照新料規(guī)范的低溫要求,則限制了該項(xiàng)技術(shù)的使用。
總之,瀝青路面再生技術(shù)逐漸成為了我國(guó)瀝青路面發(fā)展的熱點(diǎn)及核心研究之一,取得了良好的實(shí)際應(yīng)用效果,得到了較為廣泛的認(rèn)可。瀝青路面再生技術(shù)的推廣應(yīng)用需要進(jìn)一步打破機(jī)制束縛和行業(yè)傳統(tǒng)觀念,從材料、設(shè)備、管理等方面,開(kāi)發(fā)系統(tǒng)研究和實(shí)用的核心技術(shù),提升公路行業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平。
瀝青路面
目前,廢舊瀝青路面材料再生技術(shù)根據(jù)工藝條件可分為廠拌熱再生、廠拌冷再生、現(xiàn)場(chǎng)熱再生、現(xiàn)場(chǎng)冷再生4類,其分別具有不同的技術(shù)特點(diǎn)及適用條件。不同再生技術(shù)各有其優(yōu)缺點(diǎn),實(shí)際使用時(shí)應(yīng)根據(jù)道路等級(jí)、病害類型、氣候條件、施工條件等綜合選擇。
廠拌熱再生是指:將舊瀝青路面經(jīng)過(guò)銑刨或翻挖后,運(yùn)回拌和廠集中破碎篩分,與再生劑、新瀝青材料、新集料等在拌和機(jī)中,按一定比例重新拌和成新的混合料并鋪筑成再生瀝青路面。
通過(guò)瀝青路面廠拌熱再生,可以實(shí)現(xiàn)修復(fù)瀝青路面面層病害;恢復(fù)甚至改善瀝青路面混合料的路用性能;以熱拌瀝青混合料的形式實(shí)現(xiàn)舊路面瀝青層材料的再生利用。廠拌熱再生技術(shù)適用于各等級(jí)道路瀝青路面,經(jīng)銑刨、挖除下來(lái)的瀝青層材料的再生利用,再生后的瀝青混合料適用于各等級(jí)道路瀝青路面的建設(shè)和維修養(yǎng)護(hù)工程。其再生工藝易于控制,再生后的瀝青混合料性能比較理想,適用范圍廣。但是,從路面銑刨后的舊瀝青層材料需要運(yùn)輸至固定廠站。
就地?zé)嵩偕侵福和ㄟ^(guò)就地?zé)嵩偕O(shè)備對(duì)瀝青路面進(jìn)行加熱、翻松,摻入一定量的新瀝青、新瀝青混合料、再生劑等,經(jīng)熱態(tài)拌和、攤鋪、碾壓等工序,一次性實(shí)現(xiàn)舊瀝青路面再生利用的技術(shù)。它包括整形再生、復(fù)拌再生和加鋪再生三種基本工藝類型。通過(guò)瀝青路面的就地?zé)嵩偕?,可以?shí)現(xiàn)修復(fù)瀝青路面表面層病害,恢復(fù)瀝青表面層物理力學(xué)性能,恢復(fù)瀝青路面平整度,修復(fù)瀝青路面車轍,實(shí)現(xiàn)舊路面瀝青層材料的就地再利用。就地?zé)嵩偕话阌糜跒r青路面表面層病害的修復(fù)。就地?zé)嵩偕膬?yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了就地的瀝青路面再生利用,節(jié)省了材料轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用。但其再生深度通常限制在2.5厘米至6厘米,無(wú)法除去已經(jīng)不適合進(jìn)行再生的舊混合料,級(jí)配調(diào)整幅度有限,施工過(guò)程污染環(huán)境并存在一定的安全隱患。
廠拌冷再生是指:將回收瀝青路面材料運(yùn)至拌和廠,經(jīng)破碎、篩分后,以一定的比例與粘結(jié)劑、新集料、活性填料、水分進(jìn)行常溫拌和,常溫鋪筑形成路面結(jié)構(gòu)層的瀝青路面再生技術(shù)。廠拌冷再生技術(shù)適用于各等級(jí)公路舊瀝青路面材料的再生利用,再生后的混合料適用于瀝青路面的中、下面層及柔性基層。冷再生技術(shù)可以將廢舊瀝青路面材料摻量提高到100%,且生產(chǎn)、施工過(guò)程均在常溫下進(jìn)行,是真正意義上的“零剩余、零排放”的綠色環(huán)保技術(shù)。然而,冷再生瀝青混合料性能較熱再生瀝青混合料性能差距較為明顯,尤其是低溫性能、耐久性等;其施工結(jié)束后、上覆層鋪筑之前需要封閉交通養(yǎng)生,如城市道路交通繁重,施工窗口短,無(wú)法封閉交通養(yǎng)生,這將造成冷再生混合料易出現(xiàn)掉粒、松散等早期損壞,限制了廢舊瀝青路面材料廠拌冷再生技術(shù)的應(yīng)用。冷再生瀝青混合料一般需要加鋪一定厚度的罩面層,其性能也不及熱拌瀝青混合料,也沒(méi)有熱再生應(yīng)用廣泛。
就地冷再生是指:將舊瀝青路面材料就地打碎,加入一定比例粘結(jié)劑、新集料、活性填料、水分,在自然環(huán)境溫度下連續(xù)完成材料的銑刨、破碎、添加、拌和、攤鋪及壓實(shí)成型的過(guò)程。通過(guò)瀝青路面的就地冷再生,可以實(shí)現(xiàn)舊瀝青路面層的翻修、重建,實(shí)現(xiàn)舊路面瀝青層材料的常溫拌和及就地再利用。就地冷再生技術(shù)一般用于病害嚴(yán)重的普通公路瀝青路面的翻修、重建,需要加鋪一定厚度的瀝青罩面。就地冷再生技術(shù)實(shí)現(xiàn)了就地的再生利用,節(jié)省了材料轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用,施工過(guò)程的能耗低、污染小,適用范圍廣。但是,其施工質(zhì)量控制的難度較大,一般需要加鋪瀝青罩面層,再生混合料強(qiáng)度的形成需要較長(zhǎng)的時(shí)間。
目前,瀝青路面再生技術(shù)正朝著多元化、精細(xì)化、高效化的方向發(fā)展,即最大程度發(fā)揮廢舊瀝青路面材料的剩余價(jià)值。廢舊瀝青路面材料不僅是一種固體廢棄物,還是一種寶貴的資源,其組成的多樣性、性狀的復(fù)雜性決定了其再利用的多元性。
比如廢舊SMA材料一般是由SBS改性瀝青和玄武巖組成,SBS改性瀝青老化后雖然性能有一定程度的衰變,但整體上其性能仍優(yōu)于老化基質(zhì)瀝青;玄武巖堅(jiān)硬耐磨,適用于道路表面層,相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明,回收舊料中的玄武巖及木質(zhì)素纖維性質(zhì)與新材料性質(zhì)十分接近。無(wú)論是性能還是價(jià)格,廢舊SMA材料均優(yōu)于普通舊料,如將廢舊SMA材料與其他舊料混合使用,不僅造成了資源浪費(fèi),性質(zhì)差別過(guò)大也導(dǎo)致再生難度增加。因此,將廢舊SMA材料單獨(dú)銑刨回收并再生利用,仍用于再生SMA路面并鋪筑于道路表面層,可以充分發(fā)揮其剩余價(jià)值。
2015年,北京念壇工區(qū)道路工程首次實(shí)現(xiàn)了廢舊SMA路面廠拌熱再生。而對(duì)于改性瀝青舊料,將其用于改性瀝青路面再生;對(duì)于普通舊料,提高其在廠拌熱再生中的摻量。對(duì)于老化較嚴(yán)重的舊料,如通過(guò)再生劑將其性能恢復(fù),成本較高,如利用其老化后變硬變脆的特點(diǎn),生產(chǎn)抗車轍瀝青混合料,降低抗車轍劑摻量,不僅將較難利用的舊料消納,還降低了抗車轍瀝青混合料成本。此外,還可用廢舊瀝青路面材料生產(chǎn)微表處混合料、冷補(bǔ)料等。
然而,廢舊瀝青路面材料多元化、精細(xì)化、高效化再生利用的前提和基礎(chǔ)是對(duì)舊料的分級(jí)分類,目前大多數(shù)生產(chǎn)場(chǎng)站按照舊料破碎后粒徑大小分類成兩檔或三檔,如若逐步達(dá)成多元化再生的目標(biāo),建立完整的舊料檢測(cè)、銑刨、回收體系,即首先通過(guò)檢測(cè)及資料調(diào)查掌握舊料性質(zhì),其次制定有針對(duì)性的銑刨方案,最后對(duì)銑刨的舊料進(jìn)行回收處理,如按照粒徑、瀝青種類、老化程度、礦料種類等逐步分級(jí)利用。廢舊瀝青路面材料的多元化、精細(xì)化、高效化利用不僅能節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境,還能拓展其應(yīng)用范圍,豐富道路材料產(chǎn)品種類,降低產(chǎn)品造價(jià),是對(duì)現(xiàn)有再生技術(shù)的升級(jí)。
北京念壇工區(qū)SMA廠拌熱再生施工現(xiàn)場(chǎng)
文 長(zhǎng)安大學(xué) 郝培文 徐金枝 蘇紀(jì)壯
圖1 WLB10發(fā)泡試驗(yàn)機(jī)
圖2 瀝青發(fā)泡狀態(tài)圖
陜西西安至寶雞高速公路是我國(guó)“兩縱兩橫”公路主骨架國(guó)道310線江蘇連云港至新疆霍城的重要一段,是國(guó)家“八五”交通重點(diǎn)工程。通過(guò)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn),通車運(yùn)營(yíng)以后,西寶高速公路發(fā)生了多種不同程度的病害,主要為各種橫向裂縫、龜裂、唧漿、坑槽等。針對(duì)上述產(chǎn)生的病害,西寶高速公路從2002年開(kāi)始維修,隨之產(chǎn)生大量銑刨?gòu)U料,僅2004年、2005年產(chǎn)生廢料達(dá)30萬(wàn)立方米。大量銑刨的瀝青路面舊料如果被棄置,不僅浪費(fèi)瀝青、石料等自然資源,而且會(huì)造成環(huán)境污染。為貫徹節(jié)能減排的發(fā)展戰(zhàn)略,2005年4月西寶高速公路武功縣境內(nèi)修筑了一段1.5公里泡沫瀝青冷再生試驗(yàn)段,掀開(kāi)了泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)在國(guó)內(nèi)高速公路大中修工程中成功應(yīng)用的序幕。
西寶高速公路大中修工程原路面路基寬24.5米,設(shè)計(jì)行車時(shí)速120公里,全長(zhǎng)155公里。原路面結(jié)構(gòu)形式為:4厘米AC-20+8厘米AC-25+20厘米二灰碎石基層+22厘米二灰土底基層。泡沫瀝青廠拌冷再生修筑方案為:將原路面基層和瀝青面層銑刨后,利用原路面12厘米的瀝青面層銑刨舊料,采用泡沫瀝青進(jìn)行冷再生,作為新的基層,其上再加鋪兩層瀝青混凝土,即4厘米AC-13+6厘米AC-20+26厘米泡沫瀝青穩(wěn)定冷再生基層+22厘米二灰土。
圖3 試驗(yàn)路合成級(jí)配
工程中使用中海90#基質(zhì)瀝青,瀝青最佳發(fā)泡溫度為160℃,最佳發(fā)泡用水量為1.5%,瀝青發(fā)泡裝置及發(fā)泡狀態(tài)如圖1和圖2所示。泡沫瀝青廠拌冷再生混合料的組成級(jí)配如圖3所示,配合比設(shè)計(jì)結(jié)果如表1所示。
表1 西寶高速泡沫瀝青廠拌冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)結(jié)果
圖4 底基層及冷再生基層頂面彎沉
圖5 泡沫瀝青廠拌冷再生工程現(xiàn)場(chǎng)芯樣
泡沫瀝青廠拌冷再生結(jié)構(gòu)鋪筑完成后,分別測(cè)定了二灰土底基層頂面及冷再生基層頂面彎沉,結(jié)果如圖4所示(竣工3天后的測(cè)定值)。可見(jiàn),鋪筑泡沫瀝青冷再生基層后,路面結(jié)構(gòu)的初期承載力得到了較好的改善。圖5給出了試驗(yàn)路芯樣(兩個(gè)月齡期)的圖片,表2給出了其力學(xué)性能的室內(nèi)測(cè)試結(jié)果,可見(jiàn)鋪筑的泡沫瀝青廠拌冷再生路面結(jié)構(gòu)較好地滿足了設(shè)計(jì)要求。另外,在加鋪瀝青面層之前,觀測(cè)基層表面,發(fā)現(xiàn)無(wú)任何變形、裂縫或剝落發(fā)生,說(shuō)明再生效果良好。
泡沫瀝青廠拌冷再生工程應(yīng)用至今,有效解決了該路段相關(guān)病害問(wèn)題,路面整體使用性能良好,為國(guó)內(nèi)泡沫瀝青廠拌冷再生技術(shù)的推廣應(yīng)用,積累了寶貴的工程經(jīng)驗(yàn)。
表2 芯樣力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果
文 北京市政路橋建材集團(tuán)研發(fā)中心 王真
北京昌平至平谷的省道330線昌金路
昌金路連接北京昌平區(qū)與平谷區(qū)金海湖,路線為東西走向,將昌平區(qū)、順義區(qū)和平谷區(qū)緊密相連,全長(zhǎng)10.2公里,由北半幅的改建段和南半幅的新建道路路段兩部分組成。
昌金路改造工程是乳化瀝青冷再生技術(shù)在北京市的首次應(yīng)用。其原路路面寬7米,雙向兩車道,為三級(jí)公路,車流量大。截至2008年年底,昌金路順義區(qū)段和平谷區(qū)段已完成大修改造工程,等級(jí)達(dá)到二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)。昌金路改造工程采取先修建新路,老路作為導(dǎo)行道路,當(dāng)新路鋪設(shè)完畢后將車流導(dǎo)向新路通行,再斷路對(duì)老路進(jìn)行大修。完工后的昌金路可實(shí)現(xiàn)上下單向通行,極大地提高昌金路的通行能力和安全水平。
昌金路改造工程采用乳化瀝青冷再生技術(shù),以降低生產(chǎn)成本和環(huán)境污染,使用乳化瀝青冷再生混合料共計(jì)2500噸,100%使用廢舊瀝青路面材料,路面結(jié)構(gòu)為:10厘米乳化瀝青冷再生混凝土+4厘米細(xì)粒式熱拌瀝青混凝土AC-13。
在對(duì)所送材料進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)之后,首先參照乳化瀝青冷再生要求確定了工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍,在礦料級(jí)配設(shè)計(jì)、劈裂強(qiáng)度及馬歇爾試驗(yàn)等相關(guān)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上得到了最佳乳化瀝青用量,經(jīng)過(guò)配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn),證明所設(shè)計(jì)的乳化瀝青冷再生混合料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范的要求。設(shè)計(jì)結(jié)果匯總?cè)绫?所示。
表1 乳化瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)結(jié)果
攤鋪階段采用傳統(tǒng)的瀝青攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪,熨平板不預(yù)熱,攤鋪速度為每分鐘2米至4米。
工程現(xiàn)場(chǎng)路面平整密實(shí),未發(fā)現(xiàn)裂縫、松散,芯樣完整,路面整體使用性能良好。
表2 合成級(jí)配控制范圍
昌金路乳化瀝青再生取樣檢測(cè)
北京市昌平區(qū)昌金路檢測(cè)
文 長(zhǎng)安大學(xué) 郝培文 徐金枝 蘇紀(jì)壯
惠河高速公路實(shí)施泡沫冷再生兩年后,路面整體結(jié)構(gòu)性能良好。
惠河高速公路起于廣東省河源市埔前鎮(zhèn),北接河梅高速公路和粵贛高速公路;南至惠州市平南工業(yè)區(qū)接惠鹽高速公路,全線設(shè)計(jì)行車時(shí)速100公里。作為廣東省高速公路骨架網(wǎng)的組成部分及廣東省重點(diǎn)山區(qū)扶貧高速公路項(xiàng)目之一,是粵東北山區(qū)及江西地區(qū)連接深港地區(qū)的重要通道。
自2001年通車至2008年年底,惠河高速公路的交通量及交通強(qiáng)度與日俱增,特別是惠河一期河惠方向,超限超載現(xiàn)象嚴(yán)重,使得該路面出現(xiàn)了一些病害,比如橫向裂縫、縱向裂縫、坑槽、唧漿及沉陷等,局部路段已出現(xiàn)沉陷等路面結(jié)構(gòu)性破壞,路面結(jié)構(gòu)承載力不足,嚴(yán)重影響了路面行駛質(zhì)量。
唧漿連片、行車道沉陷
整個(gè)路面出現(xiàn)網(wǎng)裂
路面整體破壞
雨季后形成坑槽
從路面狀況調(diào)查結(jié)果可以看出,部分路段在前期預(yù)防性養(yǎng)護(hù)階段采取了淺層壓漿和微表處處治,但由于基層和底基層破壞比較厲害,微表處對(duì)抗反射裂縫基本起不到任何作用,壓漿也未達(dá)到預(yù)期效果。
為解決上述問(wèn)題,惠河高速大修過(guò)程中決定采用泡沫瀝青冷再生技術(shù)修復(fù)路面功能。大修工程具體實(shí)施方案為:將原有瀝青面層銑刨及基層銑刨,利用原路面瀝青面層銑刨舊料,采用泡沫瀝青進(jìn)行冷再生,作為新的基層,后加鋪兩層瀝青混凝土層,路面結(jié)構(gòu)為:17厘米瀝青面層+37厘米泡沫瀝青冷再生基層。
工程使用的舊料為原路瀝青混凝土面層銑刨料,采用國(guó)產(chǎn)茂名70#瀝青、羅浮山牌32.5復(fù)合硅酸鹽水泥(緩凝型),進(jìn)行室內(nèi)配合比設(shè)計(jì),具體工程設(shè)計(jì)級(jí)配與配合比設(shè)計(jì)結(jié)果如表1和表2所示。
表1 惠河高速公路大修工程設(shè)計(jì)級(jí)配
表2 惠河高速公路泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)結(jié)果
通過(guò)代表彎沉值對(duì)冷再生前后道路整體強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比分析,再生前后代表彎沉數(shù)據(jù)如表3所示。由此可以看出,再生路段結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比再生前有了很大改善,路面運(yùn)營(yíng)兩年后彎沉也未顯著增大,在車輛長(zhǎng)期荷載作用下保持著良好的結(jié)構(gòu)承載力。
為了解泡沫瀝青冷再生混合料長(zhǎng)期力學(xué)性能發(fā)展情況,2010年對(duì)鋪筑的冷再生路段進(jìn)行了鉆芯取樣和測(cè)試。所取芯樣瀝青穩(wěn)定再生層與瀝青面層間粘結(jié)緊密,芯樣結(jié)構(gòu)完整未見(jiàn)松散現(xiàn)象,冷再生路面結(jié)構(gòu)整體性能良好。
再生試驗(yàn)段全斷面芯樣
表3 再生前后路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度
文 北京市政路橋建材集團(tuán)研發(fā)中心 王真
埝壇工區(qū)試驗(yàn)路鋪筑后效果
為驗(yàn)證再生SMA瀝青混合料性能,在北京大興區(qū)埝壇工業(yè)園區(qū)(簡(jiǎn)稱埝壇工區(qū))內(nèi)道路鋪筑廠拌熱再生SMA-13瀝青混合料。埝壇工區(qū)位于北京市南六環(huán)雙源橋西側(cè),埝壇收費(fèi)站附近,北鄰南六環(huán),東臨天水大街,占地面積1.54萬(wàn)平方米。埝壇工區(qū)道路工程包括廠區(qū)外道路及廠區(qū)內(nèi)硬化區(qū)道路,路面結(jié)構(gòu)分別為:沖擊壓實(shí)處理路基+粗粒式廠拌乳化瀝青冷再生混合料12厘米+廠拌熱再生SMA-13瀝青混合料4厘米;沖擊壓實(shí)處理路基+粗粒式廠拌乳化瀝青冷再生混合料8厘米+廠拌熱再生SMA-13瀝青混合料4厘米。工程量為7000平方米,RAP添加比例為15%。
根據(jù)設(shè)計(jì)空隙率確定ZSMA-13的最佳油石比為6.0%,毛體積相對(duì)密度為2.446。
鋪筑后,路面平整密實(shí),使用情況良好?;旌狭铣闄z數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)果表明,所生產(chǎn)再生SMA-13瀝青混合料質(zhì)量滿足規(guī)范要求。從生產(chǎn)、施工效果及抽檢數(shù)據(jù)來(lái)看,所鋪筑的ZSMA-13瀝青路面質(zhì)量合格,再次證明了再生SMA瀝青混合料用于表面層是可行的。
試驗(yàn)項(xiàng)目首先進(jìn)行ZSMA瀝青路面生產(chǎn)及施工工藝研究,提出混合料生產(chǎn)關(guān)鍵溫度控制指標(biāo),提出混合料攤鋪碾壓方法,提出延時(shí)放料生產(chǎn)工藝,解決了再生SMA瀝青混合料難以拌和均勻、生產(chǎn)困難的問(wèn)題。
同時(shí),根據(jù)試驗(yàn)路情況進(jìn)行再生SMA-13瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),確定了RAP摻量、礦料級(jí)配、再生劑比例、油石比、體積參數(shù)等,最終確定ZSMA-13瀝青混合料油石比為6.0%。
在埝壇工區(qū)進(jìn)行實(shí)體工程鋪筑過(guò)程中,工程應(yīng)用效果良好,結(jié)合混合料現(xiàn)場(chǎng)抽檢試驗(yàn)結(jié)果,證明了所開(kāi)發(fā)再生SMA-13瀝青混合料性能優(yōu)異,可以作為上面層使用,同時(shí)也證明了項(xiàng)目研究結(jié)果的實(shí)用性。
表1 SMA-13馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)表