浅议泡沫沥青冷再生技术在修路中的应用

时间:2022-06-07 06:01:57

浅议泡沫沥青冷再生技术在修路中的应用

摘要:泡沫沥青冷再生技术是一项国际上先进的养护技术,它基于“柔性基层”的理念,可以有效地解决半刚性基层反射裂缝问题,延长沥青面层使用寿命,并符合节约、环保的要求。我国目前已修建的许多公路已陆续进入修复养护阶段,应用这一新技术就能“变废为宝”,经济效益显著。本文详细介绍了泡沫沥青冷再生技术的原理及优点,并提出了一些合理性施工建议。

关键词:泡沫沥青冷再生技术原理施工技术

我国公路建设发展迅速,一般来说沥青路面设计的是15~20年使用寿命,但是由于设计、施工、养护管理、使用不当,沥青路面使用寿命大大降低,许多公路提前进入修复养护阶段,如果采用传统的方法将铣刨下来的大量废旧沥青混合料废弃,一方面造成环境污染,另一方面也是对资源的极大浪费。泡沫沥青冷再生技术在修路施工中的应用,解决了这一难题。

一、国外沥青路面冷再生技术的应用

国外发达国家对沥青路面再生利用的研究开始于二十世纪初,成规模的应用始于二十世纪六七十年代。到上世纪80年代末美国再生沥青混合料的用量几乎为全部路用沥青混合料的一半。

沥青路面的再生利用在美国已是常规工程应用,目前每年再生利用的沥青混合料约为3亿吨,直接节省材料费120亿元至160亿元,材料的重复利用率高达80%。德国在1978年就已实现了废弃沥青材料的全部回收利用。芬兰几乎所有的城镇都组织旧路面材料的收集和储存工作。

随着资源环境问题的日益严峻,世界各国进一步加大了对沥青路面再生利用技术的研究和推广应用力度,许多发达国家的沥青路面废旧材料的再生利用率已接近100%。

二、泡沫沥青冷再生(就地拌法与厂拌法)原理

泡沫沥青又叫膨胀沥青,是将一定的冷水注入热沥青,使其体积发生膨胀,形成大量的沥青泡沫,短时间内沥青泡沫破裂。当泡沫沥青与集料接触时,沥青泡沫化为小颗粒,散布于细粒料(特别是粒径小于0.075mm)的表面,形成粘有大量沥青的细料填缝料,经拌和压实,这些细料能填充于湿冷的粗料之间的空隙中并形成类似砂浆的作用,使混合料达到稳定。

就地再生施工一般由一组以再生机为核心的再生列车组成,包括再生机、沥青罐车和水车。就地再生由一个专用再生机械实现,其核心是一个装有若干个硬质合金刀具的切削转子。转子向上旋转铣刨原路面材料的同时,可以通过专门设计的喷洒嘴将泡沫沥青喷洒到拌和腔。热沥青、冷水和空气在一排相互独立的发泡腔里,使沥青发泡,并通过喷嘴均匀地喷洒到刨松的旧路面材料中。

厂拌再生是将旧沥青混凝土材料从原有路面挖除或通过专门的铣刨设备铣刨,并运送至固定的场地。根据材料的情况破碎或不经过破碎,通过固定的拌和设备加入泡沫沥青,并根据需要添加新料进行搅拌,形成新的再生混合料,然后运送至道路施工现场,使用摊铺设备进行摊铺,压实成型后,成为路面一个结构层次的整套工艺。

三、泡沫沥青冷再生技术特点

与传统技术相比,泡沫沥青冷再生技术具有明显的四大优势:

一是旧路面废料能回收再生,既利于环保,又节约大量投资。全国每年约有12%的高等级公路需要大修,初步估计每年沥青路面废弃量有220万吨。回收利用这些废料,用于路面新建或维修,每年全国仅在材料费方面就能节省数亿元。

二是泡沫沥青混合料存贮时间长,不需加热,碾压成型迅速。这为缩短公路路面施工工期创造了良好条件。混合料规模化生产,铣刨、摊铺机械化连续作业,摊铺后可以立即压实,压实后可以立即开放交通。路面小修甚至可以做到即修即通。

三是运用新技术浇铺的路面强度、抗疲劳度、抗水性更胜一筹,使用寿命更长。

四是路面标高可以不抬高或抬高较少,可以有效解决大中修工程中一味往上加高尤其是穿镇路段不被老百姓所接受的尴尬局面,从而减少挡墙、边沟、绿化带等附属设施的加高费用。

四、泡沫沥青冷再生施工技术

(一)泡沫沥青配合比设计

1.原材料试验

在泡沫沥青稳定再生层施工前,需用对原路面进行取样。可以利用WR2500S就地冷再生机在原旧路上铣刨有代表性的样品。用再生机进行取样,不仅能够获得有关结构层次和路面材料有用的视觉理解,而且提供了提取样品进行试验室测试的机会。通过这些样品,可对原路面结构层的材料质量进行评价,同时这些样品也可以用于配合比设计,测试结果将有助于确定路面材料最有效的再生处理方式。

2.矿料级配设计

测得回收沥青路面材料、新集料等各级成材料的级配。根据旧混合料和新加料的级配确定合成级配,级配范围绘制级配曲线,使设计合成级配在相应的级配范围内。设计的合成级配宜接近表中级配范围的中值。当反复调整不能满意时,应更换新加料设计。

3.待稳定材料

待稳定材料应满足以下要求:泡沫沥青稳定再生层单个颗粒的最大粒径不应超过31.5mm。泡沫沥青稳定再生层的颗粒组成应在所列级配范围内。待稳定材料的塑性指数不应超过10。塑性指数大于10的待稳定材料,宜加入石灰,或加入水泥和石灰的混合活性填料。

(二)施工与养护

1.铣刨与拌和

冷再生机推动稀浆车或水车在原路面上行进,其进速度应根据路面损坏状况和再生深度进行调整,一般为6m/min~12m/min,使得铣刨后料的级配波动范围不大。网裂严重地段应采用较慢速度。应根据道路两侧设置的水平控制桩,定期核查再生深度是否正确,如再生深度超过设计深度±1cm,应查明原因后再继续施工。再生机后应有专人跟随,随时检查再生深度和含水量,并配合再生机操作员进行调整。施工中再生深度的检查以相邻已经再生或原路面为标准,用钢纤刺入土中,测量其刺入深度,看其深度是否合格。应在作业面边缘固定导向线以帮助操作者。若进行多刀施工时,应时刻注意搭接的宽度,保证搭接宽度。再生机后宜安排4~5人处理边线和清理混合料中的杂质以及每刀起始位置的余料,以防止影响纵向接缝、横向接缝、平整度和再生材料的密实性。在施工过程中,对混合料的级配、再生深度、水的喷入量有任何疑问时,应停止施工,等问题解决后再继续施工。每次再生的长度以保证后续作业能正常进行为宜,应认真组织施工,使再生的长度尽可能长些,以减少横向接缝。一个工作面长度一般为150m~250m。

2.摊铺与压实

根据摊铺现场反复验证,确定泡沫沥青再生层的松铺系数,在摊铺机全断面一次摊铺过程中,最远的一节螺旋反装对减少混合料离析效果明显。根据现场施工的情景,应当提示工人将摊铺机前面由于卡车卸料时洒落的材料(特别是已经风干、粗集料相对集中的情形)清除出路面。从压实度检测和取芯结果分析,一般采取双钢轮静压1遍,单钢轮强振3遍,双钢轮弱振2遍,弱振2遍,最后胶轮搓揉碾压4~5遍的压实次数和碾压工艺。厂拌施工接缝包括纵向接缝和横向接缝,所有的纵向和横向接缝处都要往完全压实的路段一侧去除部分材料。纵向和横向接缝至少分别去除200mm和100mm。胶轮压路机在进行终压前应向再生层表面洒少量的水,将表面湿润即可。

3.养护

经检测合格后,进入养护阶段,始终洒水保持冷再生结构处于潮湿状态,养生不小于7天,养生期间如无特殊情况最好断行交通。

五、结语

“十五”以来,公路交通量逐年增长,传统的养护管理理念和手段受到了严峻挑战,我们要秉承“创新养护”的理念,立足科技创新,积极采用养护新技术、新材料、新设备,对路面、桥梁实施科学养护,不断提高养护水平。

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