摘 要:隨著交通量的不斷增長和車輛重載現(xiàn)象的普遍化,傳統(tǒng)的道路修復(fù)技術(shù)已經(jīng)無法滿足需求。文章首先介紹了公路乳化瀝青冷再生混合料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),包括節(jié)省原材料、減少環(huán)境污染和提高施工效率等。其次,以實(shí)際公路工程為例,介紹了該技術(shù)的施工策略,實(shí)現(xiàn)了延長道路使用壽命和提高道路承載能力的目的,以此為相關(guān)人員提供實(shí)踐參考。
關(guān)鍵詞:公路;乳化瀝青冷再生混合料;拌和;攤鋪;壓實(shí)
公路建設(shè)與維護(hù)是現(xiàn)代交通系統(tǒng)中的重要組成部分。隨著交通量的不斷增長和車輛重載現(xiàn)象的普遍化,道路結(jié)構(gòu)面臨著前所未有的磨損和損害。傳統(tǒng)的熱再生瀝青混合料施工雖具有一定的修復(fù)效果,但其能耗高、成本昂貴且對(duì)環(huán)境的影響較大。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),公路乳化瀝青冷再生技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,該技術(shù)在降低能耗、減少環(huán)境污染和提高施工效率等方面顯示出顯著優(yōu)勢(shì)[1]。乳化瀝青冷再生技術(shù)是利用乳化瀝青作為黏合劑,將舊瀝青混合料進(jìn)行再生利用,不僅節(jié)省了大量的原材料,也減少了施工期間的碳排放[2]。因此,深入研究乳化瀝青冷再生技術(shù)的施工過程、材料特性及應(yīng)用效果,對(duì)于推動(dòng)公路建設(shè)的綠色化、高效化具有重要意義。
一、公路乳化瀝青冷再生混合料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
(一)減少環(huán)境污染
公路乳化瀝青冷再生混合料技術(shù)作為創(chuàng)新的道路維護(hù)與修復(fù)方法,是使用乳化瀝青與舊路面材料結(jié)合,避免傳統(tǒng)熱再生技術(shù)中高溫處理所帶來的能源消耗和環(huán)境排放問題。傳統(tǒng)道路修復(fù)中,需要大量的新材料和能源來加熱瀝青,這不僅消耗大量的石化資源,還會(huì)釋放大量的二氧化碳和其他有害氣體。而乳化瀝青冷再生技術(shù)則可以在常溫下處理再生材料,這便降低了環(huán)境負(fù)擔(dān)和施工成本,同時(shí)也減輕了施工過程中對(duì)環(huán)境的影響。
(二)提高施工效率
除環(huán)境和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)外,公路乳化瀝青冷再生混合料技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在其施工效率方面。利用公路乳化瀝青冷再生混合料技術(shù)可以迅速處理道路問題恢復(fù)交通,減少道路施工對(duì)交通流的影響。具體而言,傳統(tǒng)熱再生技術(shù)需較長的施工時(shí)間和路面封閉時(shí)間,而冷再生技術(shù)由于其簡便的施工過程和快速的固化特性,路面可以在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)開放,這便減少了對(duì)人們?nèi)粘I畹母蓴_。
(三)節(jié)省原材料
傳統(tǒng)的道路修復(fù)過程中,需要大量的新石料和瀝青材料,這不僅增加了施工成本,還加劇了資源的消耗,乳化瀝青冷再生技術(shù)則利用現(xiàn)有的舊路面材料,將其破碎并與乳化瀝青結(jié)合,形成新的再生混合料,這便極大程度減少了對(duì)新材料的需求。而且,冷再生混合料的生產(chǎn)過程中,乳化瀝青的使用量相對(duì)較少,這也有助于減少對(duì)新瀝青的需求。乳化瀝青是將瀝青分散在水中的混合物,其優(yōu)點(diǎn)在于能夠在較低溫度下使用,并且易于與舊材料混合[3]。在整個(gè)再生過程中,乳化瀝青的使用量僅占總材料的一小部分,這不僅降低了成本,還減少了對(duì)原生瀝青的消耗,從而實(shí)現(xiàn)了材料的高效利用。
二、 公路乳化瀝青冷再生混合料的施工策略
(一)工程概況
某縣道多年未進(jìn)行大規(guī)模維修,路面狀況較差,存在大量裂縫和坑洼,案例工程為該地區(qū)道路維修工程,其采用了乳化瀝青冷再生技術(shù)修復(fù)和加固長達(dá)15公里的老舊縣道,鑒于地方政府對(duì)環(huán)保和成本控制的雙重要求,選擇了乳化瀝青冷再生技術(shù)。施工過程中,先對(duì)原有的瀝青路面進(jìn)行銑刨,回收舊瀝青和基層材料,再使用專用設(shè)備與乳化瀝青混合,乳化瀝青的使用比例大約為舊材料重量的3%?;旌虾笾匦落佋O(shè)并壓實(shí),形成新的路面層。此次工程成功回收和重新利用了約12,000噸的舊路面材料,節(jié)約了約35%的原材料成本。該技術(shù)的應(yīng)用不僅顯著提升了道路的使用性能和壽命,還大幅降低了工程的環(huán)境影響。經(jīng)過重新鋪設(shè)的道路展現(xiàn)出良好的平整度和穩(wěn)定性,預(yù)計(jì)其使用壽命可延長10年以上。
(二)舊料破碎篩分及混合料拌和
乳化瀝青冷再生技術(shù)中處理舊瀝青路面主要是為了實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和減少環(huán)境影響。破碎、篩分舊料并與乳化瀝青混合,不僅能夠有效降低成本,同時(shí)也減少新材料的使用,具有明顯的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。案例工程施工中,使用直徑為1m的銑刨鼓,鼓上均勻布置有200個(gè)銑刨刀片,刀片間隔設(shè)置為15mm,銑刨深度控制在10cm以內(nèi),以確保均勻且高效地破碎舊瀝青層,獲取足夠量的舊料用于后續(xù)的再生過程。完成銑刨作業(yè)后,將舊料運(yùn)輸至臨時(shí)存放區(qū)域進(jìn)行初步篩分。此階段采用振動(dòng)篩分機(jī),其設(shè)有三層篩網(wǎng),分別針對(duì)>20mm、10mm~20mm和<10mm三種粒徑范圍進(jìn)行篩選,調(diào)整振動(dòng)頻率為50赫茲,并設(shè)置傾斜角度為15°,以提高篩分的準(zhǔn)確性。
拌和階段,案例工程按照5%(相對(duì)于舊料總重)添加新乳化瀝青,使用雙軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行拌和,其容量需滿足每小時(shí)300噸的處理能力以匹配項(xiàng)目進(jìn)度要求。在拌合前將乳化瀝青預(yù)熱至50℃以提高其流動(dòng)性,并確保更好地與舊料結(jié)合。攪拌速度控制在40轉(zhuǎn)/分鐘左右,并持續(xù)攪拌時(shí)間約3分鐘,以確保材料之間徹底均勻混合。混合過程中,應(yīng)注意監(jiān)測(cè)材料溫度和濕度條件。由于是冷再生工藝,在整個(gè)拌和過程中需要保證材料溫度不超過60℃以避免乳化瀝青提前破乳化導(dǎo)致黏結(jié)力下降。同時(shí),在加入乳化瀝青前需對(duì)舊料含水率進(jìn)行檢測(cè)調(diào)整,將含水率控制在4%~6%范圍內(nèi)。
(三)施工準(zhǔn)備
施工準(zhǔn)備工作直接關(guān)系到乳化瀝青冷再生混合料施工的最終質(zhì)量和效果。由于案例工程采用的是廠拌冷再生,準(zhǔn)備工作主要包括材料入場質(zhì)量檢查、下承層清理和灑透層油。
實(shí)際施工中,首先按照每100噸取樣一次的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每批次乳化瀝青進(jìn)行取樣,將取樣樣品進(jìn)行以下檢測(cè):乳化瀝青的含水率、固含量、黏度以及破乳時(shí)間。其中含水率需控制在30%~40%之間,固含量應(yīng)達(dá)到60%以上,黏度在25℃下應(yīng)為50秒~150秒,破乳時(shí)間應(yīng)在30分鐘以內(nèi)。若材料不符合要求,則需進(jìn)行調(diào)整或更換。
確定再生料質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)后,采用清掃機(jī)進(jìn)行下承層清理,清掃速度控制在每分鐘10m以內(nèi),徹底清除路面雜物、灰塵和松散材料,同時(shí)安排人工進(jìn)行二次清理,重點(diǎn)檢查機(jī)械清理不到位的區(qū)域,確保整個(gè)下承層表面干凈、平整,不留任何雜物(施工過程如圖1)。對(duì)存在明顯凹陷、坑洞的區(qū)域,可使用水泥砂漿或適當(dāng)材料進(jìn)行修補(bǔ),以提高下承層的平整度和堅(jiān)固性。最后,透層油選用乳化瀝青,噴灑前對(duì)乳化瀝青進(jìn)行加熱,加熱溫度控制在50℃~60℃之間,以確保乳化瀝青的流動(dòng)性和均勻性。噴灑采用噴灑車,噴灑量控制在0.4L~0.6L/m2之間,確保透層油均勻覆蓋整個(gè)下承層表面。噴灑車行進(jìn)速度控制在每分鐘15m以內(nèi),以保證噴灑均勻。噴灑過程中,嚴(yán)格控制噴灑寬度和重疊量,避免出現(xiàn)漏噴或過噴現(xiàn)象。噴灑結(jié)束后,需等待1小時(shí)~2小時(shí),使透層油完全滲透并形成均勻的油膜層。
(四)攤鋪
攤鋪乳化瀝青冷再生混合料是案例工程道路施工的關(guān)鍵,其直接關(guān)系到路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和道路的使用壽命。攤鋪前,案例工程需檢查攤鋪機(jī)的攤鋪寬度調(diào)節(jié)功能,保證其可調(diào)節(jié)范圍在2.5m~4.5m,以適應(yīng)不同寬度的路面施工要求,檢查并調(diào)整鋪層厚度控制系統(tǒng),確保攤鋪厚度能夠精確控制在指定的范圍內(nèi)(100mm~150mm)。攤鋪過程中,應(yīng)將攤鋪機(jī)的行進(jìn)速度控制在每分鐘3m~5m,以確?;旌狭系木鶆蜾佋O(shè)和避免攤鋪過程中的物料分離。此外,攤鋪過程中混合料的溫度應(yīng)保持在20℃~30℃,以保持乳化瀝青的穩(wěn)定性和流動(dòng)性,從而確?;旌狭夏軌蚓鶆蚍植疾⑶遗c下層材料形成良好的黏結(jié)。
攤鋪?zhàn)鳂I(yè)期間,應(yīng)嚴(yán)格控制攤鋪機(jī)料位傳感器的高度,確保螺旋布料器始終埋入再生混合料不小于3/4的高度,以減少再生料的離析。當(dāng)攤鋪機(jī)不能連續(xù)作業(yè)時(shí),盛料斗中應(yīng)保持足夠的再生料,嚴(yán)禁攤鋪機(jī)送料刮板外露,以防在重新啟動(dòng)時(shí)造成粗集料集中在攤鋪面上。攤鋪過程中禁止使用柴油清洗攤鋪機(jī)。非攤鋪機(jī)工作人員不得站立或通過攤鋪機(jī)的熨平板,以防止浮動(dòng)熨平板瞬間下沉。在鋪設(shè)的面層上,當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí),可進(jìn)行人工找補(bǔ)或更換RAP混合料:當(dāng)新舊接縫處和結(jié)構(gòu)物接頭部位平整度不符合要求時(shí),用三米直尺檢測(cè)不合格,應(yīng)人工仔細(xì)找補(bǔ);靠近路側(cè)攤鋪帶邊緣處局部缺料時(shí),應(yīng)有專人找補(bǔ);鋪面局部有混合料離析或明顯不平整及拖痕時(shí),可用人工細(xì)料找補(bǔ)。人工攤鋪或找補(bǔ)時(shí),應(yīng)用鏟鍬而非平甩進(jìn)行操作,邊攤鋪邊刮平,用力輕重一致,避免因人為操作導(dǎo)致RAP混合料離析。
(五)壓實(shí)成型
合理的壓實(shí)方法可以顯著提高混合料的密度,減少孔隙率,增強(qiáng)其抗水損害能力、承載能力和耐久性。針對(duì)案例工程乳化瀝青冷再生混合料特性,攤鋪初步后,施工人員采用了分階段壓實(shí)策略,將整體設(shè)計(jì)為初壓、中壓和終壓三個(gè)階段(如圖2)。
初壓階段,主要使用振動(dòng)碾進(jìn)行初步壓實(shí)。振動(dòng)碾的選擇需滿足最小靜線載荷為250N/cm和振動(dòng)頻率在30Hz~50Hz之間。初始攤鋪后立即開始初次振動(dòng)碾軋,速度應(yīng)控制在2km~3km/h內(nèi),確?;旌狭媳砻娌怀霈F(xiàn)位移或過度擠出材料,并至少進(jìn)行4遍往返軋制以形成均勻緊密基層。進(jìn)入中壓階段時(shí),轉(zhuǎn)換為輪胎式碾或較大型號(hào)的雙鋼輪振動(dòng)碾進(jìn)行進(jìn)一步壓實(shí),此時(shí)應(yīng)將設(shè)備的行駛速度調(diào)整至4km~5km/h,確保每次碾壓可覆蓋前一次軋制遺留下來未完全密實(shí)的痕跡,中壓階段至少需完成6遍往返軋制,以提升混合料密度并消除表面不平整現(xiàn)象。最后,在終壓階段使用靜重型三輪碾或光輪滾筒對(duì)路面進(jìn)行最后定型處理。行駛速度降低至1km~2km/h,重點(diǎn)是利用較大接觸面積對(duì)材料進(jìn)行精細(xì)加工和表面光滑處理,并確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求的密度值。整個(gè)過程中,應(yīng)采用連續(xù)核密儀或其他適當(dāng)方法監(jiān)測(cè)路面寬度變化情況,及時(shí)調(diào)整作業(yè)參數(shù),如碾軋遍數(shù)、速度等以確保質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求,尤其在溫差大、濕氣重或風(fēng)速高等不利條件下作業(yè)時(shí),還需考慮這些因素對(duì)材料冷卻速率和最終成型質(zhì)量造成的影響[4]。
(六)養(yǎng)護(hù)及開放交通
碾壓后,需在公路表面覆蓋一層輕質(zhì)非織造布,防止水分過快蒸發(fā),同時(shí)保護(hù)路面不受直接陽光和小型車輛的損害。夏季高溫天氣下,非織造布需要維持24小時(shí);在春秋溫和氣候下,維持時(shí)間可延長至36小時(shí),確保水分自然蒸發(fā),而不引起材料的過早干燥和裂紋。養(yǎng)護(hù)期間,施工人員可使用數(shù)字濕度計(jì)和紅外溫度計(jì),每6小時(shí)記錄一次數(shù)據(jù),定期檢測(cè)道路表面溫度和濕度,以確保養(yǎng)護(hù)環(huán)境符合規(guī)定的范圍。表面溫度應(yīng)控制在20℃~30℃,相對(duì)濕度保持在60%~80%之間。若溫度過高或濕度過低,應(yīng)采取如噴水增濕或增加遮陽等額外措施,以調(diào)節(jié)養(yǎng)護(hù)環(huán)境。養(yǎng)護(hù)完成后,應(yīng)使用光滑度檢測(cè)儀和車載動(dòng)態(tài)荷載測(cè)試儀進(jìn)行路面光滑度和承載能力的終檢,確保所有測(cè)試結(jié)果符合國家交通部門的標(biāo)準(zhǔn),才可考慮后續(xù)開放交通。最后,在交通開放前24小時(shí),應(yīng)設(shè)置警示標(biāo)志和臨時(shí)交通指示,確保所有路標(biāo)和信號(hào)燈均已安裝完畢,并引導(dǎo)車輛減速行駛,避免車輛在新修路面上快速行駛造成損害。
結(jié)束語
綜上所述,上文圍繞公路乳化瀝青冷再生混合料的施工技術(shù)展開,以實(shí)際工程為例,探討了該技術(shù)的施工流程、材料選擇、質(zhì)量控制等多個(gè)方面,證實(shí)了乳化瀝青冷再生技術(shù)在實(shí)際工程中的可行性和經(jīng)濟(jì)、環(huán)境雙重效益。未來,相關(guān)人員的研究應(yīng)當(dāng)集中于提高再生材料的性能穩(wěn)定性,開發(fā)更為高效的施工設(shè)備,并利用大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證技術(shù)的長期效益,以進(jìn)一步推動(dòng)環(huán)保節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。
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作者簡介:孫子文(1990.02-),男,漢族,江蘇徐州人,碩士研究生,研究方向:交通運(yùn)輸工程。