马海忠
(太原市交通运输局,山西 太原 030001)
我国20世纪90年代以后修建的高速公路已出现许多病害和不同程度的损坏,高等级公路已进入大规模的维护期。大规模的维修,必将消耗大量的砂石和沥青等资源,还会造成环境污染,并且维修占用的大量资金已经影响到我国高等级公路的建设及现代化公路交通网的规划与完善。因此,沥青再生技术的研究、推广及专用设备的开发,对我国的公路建设具有极大的意义。从维修成本、环保等方面考虑,沥青再生技术将拥有巨大的市场前景。
沥青路面的再生技术,是将旧沥青路面经过翻挖、回收、破碎、筛分后,与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌和混合料,使之能够满足一定的路用性能,并用其重新铺筑路面的一套工艺技术。
现场冷再生是利用旧沥青混凝土路面材料进行破碎加工,需要时加入部分新骨料或细集料,按比例加入一定剂量的添加剂和适量的水,在自然环境温度下连续完成材料的铣刨、破碎、添加、拌和、摊铺及压实成型的作业过程,并重新形成结构层的一种工艺方法。
现场冷再生可采用水泥乳化沥青、水泥泡沫沥青、水泥等材料作为再生剂。①乳化沥青冷再生:乳化沥青冷再生,其机理与泡沫沥青相似,乳化沥青约含40%的水分,需控制基层最佳含水量。②泡沫沥青冷再生:掺入高温液态沥青后发,泡介质被迅速气化,使泡沫沥青的体积增大,骨料不需加热就可以很好地拌和。泡沫沥青混合料和易性好,弹性模量大,可减少基层厚度而降低工程成本,加入使再生层获得所需强度的骨料,可提高表面质量,防止裂纹的发生。③水泥冷再生:水泥有3种添加方式,第一,将粉状水泥提前撒布在路面上,再生机经过时,将其与铣刨下的路面材料进行拌和;第二,稀浆输送车将水泥直接喷入再生机的拌和箱内进行拌和,能防止材料损失;第三,采用水泥洒布车,洒布车作为再生机组的一部分,拌和先用平地机整型,再用轮胎压路机压实,最后用振动压路机压实。
现场热再生是使用专用的现场热再生设备,加热软化原有沥青路面,并进行翻松,加入适当比例的再生剂或改性沥青,添加部分新拌沥青混合料,通过再生机搅拌后,摊铺、捣实、熨平,再用压路机碾压,铺成一条新路,恢复路面的使用性能。
冷再生技术适用于所有标高不受限制的道路,适用于一般公路、等外公路、部分城市道路及其他场地的维修改造。对于低等级公路特别是乡村公路,这种经过冷再生的路面就是最终路面,对于高等级公路,这种路面可作为高等级公路的基层。
现场冷再生法优缺点:①施工简单、节约成本。生产工序的简化减少了交通阻塞和公路关闭管制时间,工作效率大大提高,节约了工期。②节约材料。最大限度地利用旧路路面结构材料,直接节省砂石料自然资源,有效节约开采砂石料和废弃旧料占用的大量土地资源。③保护环境。减少新材料的开采,不存在废弃旧料的运输和堆放问题。④提高道路的使用寿命。与传统方法相比,克服了新旧料之间形成的弱接缝,防止了水分的渗入,从而提高了道路的使用寿命。⑤冷再生基层或底基层仅作为新路面结构的一个结构层,其下层旧路结构强度、土基回弹模量等与新改建结构相比有着先天不足,如采用规范要求的设计年限,利用现场冷再生基层或底基层的路面结构,难以达到设计年限内的车辆荷载的作用要求。⑥就地冷再生层作为路面基层时,路面标高一般比旧路提高8~10 cm,作为路面底基层时,路面标高一般比旧路提高23~28 cm。由此引起的主要问题:与结构物的衔接问题;过村路段的排水问题;与旧路接头的接顺问题。
沥青路面现场热再生是一种连续式的现场热再生作业方式。当沥青路面表面层出现裂缝、泛油、磨损、车辙、坑槽等病害或路用性能下降,路面的损坏程度还没有波及到基层时,都可以采用沥青路面现场热再生这种维修方法。现场热再生修补方法与传统方法相比,修补时间可节省5/6,作业人员节省1/2,旧路材料完全利用,新沥青混合料用量可节省1/2。
现场热再生法优点:①节约成本,可以全部利用旧路面材料。②适用范围广,任何直接重铺或铣刨后再填补的工程都可以用热再生的方法。③保护环境,旧路面混合料就地再生利用,不需要搬运废料过程及废弃物堆放场地。④有利于环保,施工产生的振动、噪声比其他施工方法小,影响交通及沿途居民的程度小,施工结束就可以开放交通。现场热再生法缺点:①修复深度浅,不能修复沥青层以下较深位置的伸缩裂纹。②级配幅度调整有限,无法去除已经不适合进行再生的旧混合料。③容易受特殊气温的影响,冷天及雨天施工效率较低。
河北省邯郸市交通局公路养护管理处完成了“冷再生技术在公路工程中的应用研究”,该成果应用WR2500冷再生机将旧路面结构层破碎粒化,掺加不同剂量水泥、发泡沥青、石灰等后,重新搅拌混合、整形碾压,作为新路面的基层使用,从而提高路面的结构强度。
上海市于2003年6—8月对沪宁高速公路上海段路面施行了大面积的沥青路面现场热再生修复,面积达到20万m2。再生设备为Wirtgen公司生产的Remixer 4500型热再生机组,该机也可以对旧沥青路面进行整形和整形加铺、复拌和复拌加铺等各种热再生施工。根据检测,该项工程再生沥青的各项性能指标完全符合现行行业标准的有关规定,并且在此基础上,热再生沥青混凝土的高温稳定性有了大幅提高,验证了国外有关资料。
综上所述,沥青路面现场再生技术虽然存在着一定的局限性,但从目前来看,沥青路面现场再生技术经济、高效、快速、环保、节约,是当今社会旧路维修改造的一种有效的维护改造方法。工作人员在实际运用过程中,对旧路的可利用、材料的组成设计及施工技术等,还需进行大量的调查,查明沥青路面病害的原因,然后再根据具体的情况选择适宜的施工方法,才能达到更好的效果。
[1] 王海燕、杜二鹏、刘真岩,沥青路面现场冷再生设计方法的探讨.公路 2004(6).
[2] 易鑫、赵光德、陈希梅,沥青路面就地热再生关键技术研究.公路交通技术 2009(1).
[3] 范虎彪、胥志宏,现场冷再生方案技术经济效益分析.公路交通技术 2009(4).