沥青混凝土现场冷再生技术初探

赵 刚

沥青混凝土现场冷再生技术初探

赵 刚

针对当前严峻的形式,对现场冷再生技术进行了探讨,具体介绍了目前国内现场冷再生研究情况,对结构设计、混合料设计、添加剂的使用情况、施工工艺、机械设备方面进行了分析,旨在大力推进我国冷再生技术的完善,从而使冷再生技术能够在我国得到广泛的应用。

现场冷再生技术,结构设计,添加剂,施工工艺,质量控制指标

0 引言

由于缺乏必要的理论指导及科学的设计方法和先进机械设备的支持,目前我国再生旧料并没有在实际工程中得到大量应用。高速公路每千米需耗用沥青 350 t～400 t(四车道)。据估计我国公路每年用沥青实际已突破约 400万 t,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。因此面临当前国际形式和我国沥青路面维修养护量的不断增加的现状,有必要对沥青路面旧料使用再生技术进行深入、系统研究。

1 我国冷再生技术存在的问题

1)如何评价再生沥青的路用性能,目前国内外还处于不断的探讨和对比之中。一般认为利用常规指标(针入度、延度、软化点)的变化来评价沥青老化的程度是比较简单可行的。还有一些新的指标也可以用来评价,如沥青 60℃的动力粘度。还有人提出,以现在国际上比较系统且具有一定影响力的SHRP的一些指标来评价再生沥青的老化性能。2)对于掺再生剂后的再生沥青,以何种评价指标对其进行评价,国内现无相关规范对其进行约束,可以理解的是,如果原样沥青是普通沥青,则其老化后通过掺再生剂还原后的再生沥青是仍可以普通沥青的评价方法及指标对其进行试验评价,但如果原沥青是改性沥青,则其老化后通过再生剂还原的沥青是否仍以改性沥青的指标及评价方法来进行评价,这是需要进一步研究的问题。3)再生剂种类和质量的研发比较落后。4)我国目前还没有再生沥青混合料的配比设计规范及技术标准。5)我国目前还缺乏路面现场冷再生的施工规范及质量控制标准。6)再生机械设备比较落后。

因此,有必要对适合我国的沥青路面冷再生混合料配合比设计方法、沥青路面冷再生混合料性能、沥青路面现场冷再生施工及应用、质量检验评定标准进行分析研究。

2 国内现场冷再生技术的基本概况及技术研究方向

本文从以下几个方面对国内冷再生技术进行分析：结构的设计;混合料配合比设计;添加剂的使用情况;施工工艺;机械设备方面。

1)结构的设计。目前,我国冷再生主要结构设计理论上是以双圆均布荷载作用下的多层弹性连续体系为基础,考虑了层间接触条件的影响,同时进行各层顶面弯沉值计算与层底拉应力的验算。根据调查的旧路结构层情况及弯沉值,可以近似得出冷再生结构层以下的旧路结构的当量回弹模量。然后根据设计弯沉值,应用路面结构补强设计理论,可以设计路面结构中任何一个结构层的厚度。我国现行沥青路面结构设计仍然存在设计指标单一,设计指标不可控制,理论验算假定条件不准确,路面材料设计参数与实际路用性能缺乏关联性,实际交通荷载与设计荷载出入较大等一系列问题。

2)混合料的设计。目前我国冷再生混合料配合比设计主要是借鉴国外方法,首先进行材料评价,包括现场采样,确定RAP料组成以及老化沥青和集料的性能,确定是否有必要加入新料;随后选择再生剂(稳定剂)和确定最佳粘结料用量。再生混合料配合比设计流程：从现场获取有代表性的RAP(回收的沥青混合料)样本→确定RAP级配,RAP沥青含量,老化沥青性质→如果需要,需选择添加一定规格和用量的新集料→估计需要的沥青粘结剂含量→选择新沥青粘结剂的类型→确定拌和前的含水量→测试试验混合物性能：初次固化性能,最终固化性能,与水敏感性→确定最佳配合比→对现场适当做出调整。

3)添加剂的使用情况。我国还没有出台相应的再生剂规范及技术标准。主要使用的再生剂有石灰粉煤灰、水泥粉煤灰、水泥。而对于乳化沥青、泡沫沥青的研究处于初步阶段。国外路面养护和改建工程中,再生剂的使用已经是常规手段,且品种繁多,性能各异,并具有相应产品标准和使用规范。冷再生添加剂可大致分为水泥类(水泥、石灰、粉煤灰以及它们的混合物)和沥青类(泡沫沥青、乳化沥青等)两类。

针对目前对添加剂的使用情况,得到不同添加剂的特点,具体介绍如下：水泥优点：材料普遍、价格稳定、接受度高、施工方法简单,对大部分材料而言,水泥提高抗压强度及抗水损害的效果明显。缺点：干缩问题不易控制,刚度将使抗疲劳性降低,养护期长且无法荷重。水泥 +乳化沥青稳定优点：柔性且具有粘弹性特点、抗疲劳性较高、施工方便。缺点：需专门的技术、价格高。现场含水量高时加入则呈饱和无法碾压。水泥+泡沫沥青稳定优点：施工方便,为强度高的柔性路面结构层,抗变形及抗疲劳性能俱佳。价格低廉且碾压后即获得强度,可马上开放交通。缺点：采用特别的机具。有些沥青无法顺利发泡。饱和材料及缺乏细料的材料无法用泡沫沥青稳定处理。

根据添加剂的研究及使用情况,对添加剂提出了相应的技术要求。由于旧沥青中沥青质增加,所以再生剂必须具有良好的流动性质,不含或极少含有沥青质。而且再生剂必须具有溶解和分散沥青质的能力,由于芳香分具有溶解和分散沥青质的能力,因此再生剂中芳香分含量的多少将直接影响再生剂的品质。同时再生剂必须具有一定的抗老化性。

综上所述,适当的粘度、足够的芳香分含量以及较好的抗老化性是再生剂良好品质的重要表征。

4)施工工艺与施工质量控制方法。目前,我国还缺乏路面现场冷再生的施工规范,本文结合国内常见冷再生工程的实际施工状况,侧重介绍现场冷再生路面的施工工艺与施工质量控制方法,主要包括以下内容：a.刨下来的旧路面混合料的级配要求;b.最佳含水率和通风养生;c.现场冷再生路面施工的质量控制、质量保证的要求：现场冷再生的材料要求(旧料、沥青、添加剂等);现场冷再生的混合料技术要求(体积参数、性能指标、级配要求等);现场冷再生施工技术要求(准备、施工、验收等)。

再生前对路面的状况(平整度、抗滑、破损状况等)进行调查和评价,对于完工后的现场冷再生路面进行回弹弯沉检测,压实度检测,平整度检测,定期观测(平整度、抗滑、破损状况等),并与同期新建路面的使用情况作对比,研究现场冷再生路面的路用性能。在我国部分地区主要由以下几方面进行质量控制,如表 1所示。

表1 沥青混合料冷再生的标准

5)机械设备。由于我国大规模的公路建设时间比较短,冷再生机械设备与国外具有很大的差距,冷再生技术和机械设备基本是空白。仅有 450马力中置式的冷铣刨机,其技术水平相当于发达国家 20世纪90年代末期的技术水平。国外各冷再生技术都配备了高效率、大型的现代化设备,其自动化和智能化在工程机械来说是一流的,代表产品是德国WIRTGEN的大功率现代化冷铣刨机(铣刨宽度3.5m～4.0m、切深250mm～300mm、功率1 000 HP以上)和美国ASTEC的就地再生设备(配有计算机控制的再生料破碎、筛粉、计量、粘油的比例添加、搅拌、摊铺等配套装置)。

因此,我国应该加强研制具有现代技术水平的大型冷铣刨机和就地冷再生设备,大力推广冷再生技术,提高我国的路面翻新技术。

3 结语

再生推广应用的深远意义随着社会的发展也越来越显著,然而,要真正广泛在公路建设和养护中付诸实践,列入计划和议事日程,还有很多工作要做,其中包括再生技术的深入研究、级配设计、质量标准的建立、再生剂和再生设备的研制和开发等。沥青路面再生在国外已经成为日常应用技术,相信在我国各方面的努力下,再生技术将得到广泛的应用。

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Discussion on the asphalt concrete on-site cool regenerated technology

ZHAO Gang

Aiming at the currentgrim situation,the on-site cool regenerated technology is discussed,and introduced concretely domestic on-site cool regeneration research situation at present,analysized structure design,m ixture design,additive usage,construction p rocess and mechanical equipment,this paper aims to vigorously promote the improvement ofon-site cool regenerated technology tomake on-site cool regenerated can be widely used in our country.

on-site cool regenerated technology,structure design,additives,construction process,quality control index

U 416.26

A

1009-6825(2011)09-0159-03

2010-12-08

赵 刚(1984-),男,助理工程师,山西省交通科学研究院,山西太原 030006