沥青路面冷再生技术在大修设计中的应用
jdtg63477
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2015年09月22日 09:25:00
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关键词:沥青路面冷 乳化沥青 冷再生 泡沫沥青   1.引言   高速公路每公里约需耗用沥青350吨~400吨(四车道),据估计我国公路每年用沥青实际已突破约400万吨,道路建设与养护消耗了大量的沥青。石油资源是不会再生的,过度的开采将造成资源的枯竭。大量开采砂石材料易破坏生态环境。大量翻挖、铣刨的沥青路面旧料如果废弃易造成环境污染。从节约资源出发,将旧沥青路面再生充分加以利用是一项行之有效的措施。

关键词:沥青路面冷 乳化沥青 冷再生 泡沫沥青
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  1.引言

  高速公路每公里约需耗用沥青350吨~400吨(四车道),据估计我国公路每年用沥青实际已突破约400万吨,道路建设与养护消耗了大量的沥青。石油资源是不会再生的,过度的开采将造成资源的枯竭。大量开采砂石材料易破坏生态环境。大量翻挖、铣刨的沥青路面旧料如果废弃易造成环境污染。从节约资源出发,将旧沥青路面再生充分加以利用是一项行之有效的措施。

  2. 沥青路面冷再生技术分类

  沥青路面冷再生按再生方法分类:就地热再生、厂拌热再生、就地冷再生、厂拌冷再生和全厚式再生。

  沥青路面冷再生技术的分类:按照胶结材料分为为水泥冷再生、乳化沥青冷再生和泡沫沥青冷再生;水泥冷再生成本低,沥青再生料作为半刚性基层集料,常与半刚性基层旧料掺混使用。乳化沥青冷再生是将沥青再生料再造柔性层,优点是裹覆、粘结、新旧胶结料渗透好。泡沫沥青冷再生成本低,但是裹覆和粘结效果较差。

  按照施工流程分为现场冷再生和工厂冷再生;现场冷再生可以一次性完成,质量可控性相对差,无机会进行基层修复。工厂冷再生可将原材料、拌和与成型工艺均受控,再生层施工前有充足的基层修复时间。

  2.1泡沫沥青冷再生技术

  泡沫沥青冷再生技术是在高温的沥青中加入少量的水,由于水的急速气化形成爆炸性泡沫,使沥青表面积大量增加,体积膨胀数倍至数十倍,然后在近1min内沥青又恢复原状,这种膨胀成泡沫的沥青称为泡沫沥青。沥青膨胀产生泡沫而使其粘度下降,从而可以很方便地与冷湿集料拌合均匀。

  工程实例:泡沫沥青冷再生技术在马朱路大修工程中的应用

  马朱路位于大兴区东部地区,设计等级为公路二级,起点位于通州区马驹桥工业开发区南端,终于大兴区朱庄。根据对马朱路的调查发现,路面行车道范围龟裂、沉陷现象较为严重,局部出现网裂。起点至104国道路段交通量较大,年平均日交通量达到8245辆;重车较多,托挂轴载比例67%。据实测弯沉数据计算路面强度系数SSI值,起点至104国道路段评定结果为差和次。

  马朱路下面层采用10cm厂拌泡沫沥青冷再生,铣刨旧路面层之后,将旧路材料收集至料厂,破碎后加入1.5%水泥和2.5%泡沫沥青处理,然后运至工地摊铺。从以往的施工经验考虑,旧路材料按照级配要求掺加一定的粒料。在摊铺冷再生混合料之前宜在基层表面喷洒乳化沥青,喷洒量为纯沥青用量0.2-0.3公斤/平方米。

  技术要求如下:

  ①沥青:用于发泡沥青应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中关于90号石油沥青的技术要求,不得使用改性沥青。沥青发泡温度宜在150度-180度之间,膨胀率不小于10倍,半衰期不小于8s;建议掺加发泡沥青用量为2.5%。

  ②铣刨料:铣刨料应干燥、材料组成稳定,泡沫沥青冷再生混合料及设计级配范围

  ③活性填料选择与使用:应根据混合后材料(未添加泡沫沥青)塑性指数的实验结果,添加活性材料。建议水泥用量1.5%。

  ④混合料的性能要求

  试验项目 技术要求

  马歇尔试验(40°) 马歇尔稳定度(KN)不小于 5.0(基层,底基层)6.0(下面层)

   浸水马歇尔残留稳定度%不小于 75

  劈裂试验(15°) 劈裂强度(Mpa)不小于 ≧0.4(基层,底基层)0.5下面层

   干湿劈裂强度比%不小于 75

  冻融劈裂强度比TSR%不小于 70

  注:任选马歇尔稳定度试验和劈裂试验之一作为设计要求,推荐使用劈裂试验。
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  2.2乳化沥青冷再生技术

  乳化沥青冷再生技术的原理是用铣刨后废旧沥青混合料,按照一定的级配,以改性沥青作为在再生剂,重新拌和,在使用到路面的基层或面层中,从而实现对铣刨后的就沥青混合料的再生利用。

  沥青混合料冷再生施工工法具备特点如下:对原路面铣刨的沥青混合料,可全部回收利用,既降低了公路维修成本,又不至于对环境造成污染;用改性乳化沥青和水泥作为再生剂,对废旧沥青混合料的再生,无需加热,施工简便,易于控制;对原有拌和设备的改造简单,不需要太大的投入;施工工艺易于控制,能够保证工程质量;对路面的维修周期大大降低,确保车辆的通行;大大改善了施工条件,延长了可施工季节。

  可适用于沥青混合料经再生后,用于高速公路的中下面层、基层或低一级的沥青混凝土路面的面层。

  工程实例:乳化沥青冷再生在首都机场东路大修工程中的应用

  首都机场东路,位于顺义区西部,为顺义区西部规划南北主要干线公路。道路设计等级为平原一级公路,它北起顺平路,跨越六环路,终于李天路。机场东路年平均日交通量达到11922辆,托挂轴载比例54%。道路行车道出现轻微车辙现象,占病害面积的59.16%。路面状况指数PCI=73.86,道路破损评价为中。从取芯结构分析,路面病害原因主要是重载交通造成,路基整体强度较好。设计标准轴载为BZZ-100,设计年限为8年。K0+357- K2+882.813路段刨旧路面层8cm,面层结构为:5厘米中粒式橡胶沥青混凝土AC-16C+11厘米厂拌乳化沥青冷再生混合料(一层摊铺)

  厂拌乳化沥青冷再生技术要求如下:

  ①乳化沥青技术要求

  试验项目 单位 技术要求

  破乳速度 - 快裂或中裂

  粒子电荷 - 阳离子(+)

  筛上剩余量(1.18mm),不大于 % 0.1

  沥青标准粘度C25,3 s 10~60

  蒸发残留物 含量,不小于 % 55

   针入度(100g,25℃,5s) 0.1mm 45~150

   延度(15℃),不小于 cm 40

   溶解度(三氯乙烯),不小于 % 97.5

  贮存稳定性 1d, 不大于 % 1

   5d, 不大于 % 5

  ②水泥: 普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都可以使用,禁止使用外界影响而变质的水泥。宜采用强度等级为32.5以上的水泥;水泥各龄期强度、安定性等应达到相应指标要求;要求水泥初凝时间3小时以上、终凝时间不小于6个小时。

  ③再生混合料技术指标

  试验项目 单位 技术要求

  孔隙率 % 9~14

  劈裂试验(15℃) 劈裂强度不小于 MPa 0.40(基层、底基层)、0.50(下面层)

   干湿劈裂强度比不小于 % 75

  马歇尔稳定度试验(40℃) 马歇尔稳定度不小于 kN 5.0(基层、底基层)、6.0(下面层)

   浸水马歇尔残留稳定度不小于 % 75

  冻融劈裂强度比TSR 不小于 % 70
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  3.结束语

  沥青冷再生技术不仅可以节约资源(土地、石料、沥青),较采用新料降低1/3以上成本,并且可以以类似方式再次进行再生。实践证明,沥青冷再生技术的工艺特点能带来显著的经济、社会、环保效益,值得推广应用。

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