旧沥青混凝土路面混合料冷再生技术的应用.pdf

2 0 1 4年第 5期 ( 总 1 9 9期 ) 安徽建筑 交 通 工 程 研 究 与 应 用 旧沥青混凝土路面混合料冷再生技术的应用 Ap p l i c a t i o n o f C o l d Re c y c l i n g f o r O l d A s p h a l t C o n c r e t e P a v e me n t 曹 永 ( 安 徽 省 路 港 工 程 有限 责 任 公 司， 安 徽 合 肥 2 3 0 0 5 1 ) 摘 要 ： 以安徽省的道路维修为例， 介绍了旧沥青混凝土路面再生技 术的原理特点及应用前景。通过试验研究和 工程 实践 ， 提 出 了适合安 徽省的旧沥青混合料再生的施工技术和质量控制， 研究结果对今后旧 沥青混合料路 面冷再 生技术 的推广应 用， 对节约能源、 保 护环境 、 方便 交通有着积极 的现 实意义。 关键词 ： 冷再生基层； 旧沥青混合料路面； 施工控制 中图分类号 ： U4 1 8 6 文献标识码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 4 ) 0 5 0 3 6 6 0 2 1 概述 近年来， 我国公路建设发展突飞猛进 ， 在高等级公路中， 沥 青混凝土路面被广泛应用。 虽然高等级公路沥青混凝土路面的 设计寿命为 1 5年 ， 但从实际情形看 ， 由于通行能力的需求 、 施 工技术水平 的限制和超 限车辆 日益严重 的影 响， 大部分沥青混 凝土路面在营运后， 短的 2 - 3年、 长的8 l O年就需要大面积维 修或拓宽改造。路面整修、 拓宽、 改造工程越来越多， 翻修后产 生的废弃沥青混合料数量庞大 ，每年至少有 5 0 01 0 4 t 旧沥青 混合料产生，其中约有 5 是沥青， 9 5 是各种级配的骨料 ， 是 一 笔可观的财富， 如果得到很好的利用， 经济效益和社会效益 将非常显著。 沥青混凝土路面冷再生是国外 2 0 世纪 8 O年代后期迅速 发展起来的一门新技术，在国外被广泛应用于旧路面的维修、 改造和升级。 旧沥青混凝土路面冷再生技术的推广和应用的前 景非常广阔， 其意义可以归纳为以下几个方面： 沥青混凝土 路面冷再生投入成本低， 但再生后能够显著提高旧路的使用性 能； 用于公路工程大中修， 冷再生技术施工工艺简单， 施工进 度快 ， 开放交通早 ， 可以保证道路畅通 ； 节约土地矿产资源， 减少废弃油石的环境污染， 有利于环境保护。 该技术不能一般地理解为重复利用路面修筑过程中被废 弃的沥青混合料， 而是指充分利用旧沥青混凝土路面中的沥青 混合料， 按照新的设计要求， 选择性地掺人适量骨料， 按比例加 入添加剂( 如水泥、 石灰 、 粉煤灰、 泡沫沥青、 乳化沥青等) 和适 量的水 ， 经过一定的加工和处理， 变成可以达到沥青混凝土路 面技术要求的混合料 ， 重新铺筑为新的路面基层( 或底基层) 。 2 工程实例 2 1旧路概 况 安 G 3京台高速公路蚌埠至合肥段改善( 大修 ) 工程， 起讫点 为京台高速公路 K 9 O 1 + 0 7 7 ( 蚌埠仁和集) K1 0 0 6 + 4 5 4 ( 路口枢 徽 纽 ) ，全长 1 0 5 3 7 7 k m 。该项 目 主线路段现为双向4 车道高速公 建 路沥青混凝土路面， 路基顶宽 2 7 5 m， 路面宽度 2 3 m。1 9 9 8年 7 筑 墨 收 稿 日 期 ：2014 06- 27 月开工， 2 0 0 1 年 6月建成通车， 是连接两城市( 合肥至蚌埠) 乃 合徐高速公路的重要高等级公路 。路 面结构 型式 为 4 c m A C 一 1 6 + 5 c m A C 一 2 5 + 6 c m AC 一 2 5 。现已存在严重的路面病害， 出 现了不同程度的裂缝 、 坑洞、 泛油， 使原路面结构发生了较大的 变化， 使用性能下降， 行车道路面强度不足。该路段从 2 0 0 7 年 就开始进行大规模维修 ， 现 日平均交通量为 1 5 0 0 0次 ， d ， 其中 3 0 以上为重载车辆， 随着经济的发展， 原有路面结构已经不 能满足 日益增加的交通量的需求。 G 3京台高速公路蚌埠至合肥段作为国家高速公路干线， 交通流量大 ， 重载车辆多， 因此该工程的实施将会给冷再生技 术在高等级公路的应用带来巨大的影响。针对道路现有状况， 于 2 0 1 3年对该段进行大修改造。由于沿途村镇较多， 道路两侧 建筑物已形成， 以及与高速公路立体交叉 ， 限制了该段公路大 修的纵横断面标高的提高， 并且交通繁忙 ， 尽快恢复交通是首 选 。 2 0 1 3 年 7 月对旧路面弯沉进行实测 ，检测结果是除个别 路面沉陷处弯沉较大外， 其他均较好。旧路平均实测弯沉值 为 1 0 4 8 2 ( 0 0 1 m m) ， 标准差为 2 7 9 6 ( 0 0 1 ra m) ， 路段的计算弯 沉值为 1 4 5 7 1 ( 0 0 1 ra m) 。因此判断该旧路承载力仍较完好， 可 以重复利用旧路基层 ，决定采用旧沥青混凝土路面冷再生技 术。冷再生技术是应用专用设备， 将旧道路面层和部分基层进 行铣刨并与水泥等胶结料拌均匀， 经重新摊铺、 整平、 碾压后作 为新建路面的基层。 2 2就地冷再生技术的方案 本项目采用乳化沥青和水泥相结合 +水 +再生混合料的 就地冷再生技术施工方案。水泥的加入是采用水泥稀浆搅拌 车， 将需要添加的水泥和水搅拌成水泥浆， 然后通过再生机上 的控制系统将其输送到再生机的拌和仓中。 水泥稀浆法优点是 利于拌和均匀， 避免扬尘， 缺点是由于工艺间隔的时间差异大， 会造成先后铣刨作业面的含水量差异大， 用水量控制较困难。 2 3室 内试验 依据 公路工程集料试验规程 ( J T G E 4 2 2 0 0 5 ) 、 公路土 工试验规程 ( J T G E 4 0 2 0 0 7 ) 、 公路工程无机结合料稳定材料 试验规程 ( J T G E 5 1 2 0 0 9 ) ， 对旧路面材料、 水泥、 水、 再生混合 料等进行室内试验。通过旧路材料筛分试验 ， 再生混合料的筛 分试验、 无侧限抗压强度试验、 重击实试验 ， 进行再生混合料配 合 比试验， 确定 7 d无侧限抗压强度、 最佳混合料级配、 最佳含 水量、 最大干密度、 水泥剂量等质量检测指标。 试验所用的原材料是： 旧路材料、 水泥、 饮用水。 2 3 1旧路材料的适用性 2 3 1 1级配特征 旧集料的级配性状直接影响到其再生作为路面结构的适 用性。预先在路段上不同的 2 0个断面、 每个断面 3点， 取铣刨 的旧路材料， 均匀拌和， 进行筛分试验， 试验结果见表 1 。 试验结果表明， 尽管旧路材料经过长期的交通荷载和破碎 的作用， 使粗集料部分被细化成细集料， 而细集料进一步细化 虽 安徽建筑 2 0 1 4年第 5期( 总 1 9 9期 ) 筛分试验结果 表 1 的程度较小 ， 筛分结果在规定的级配范围之内， 骨料的级配本 质没有改变。 为了使水泥再生混合料获得较佳的级配和较好的 无 侧限抗压 强度 ， 需 对 旧路材料 的级配进行调 整 ， 另外掺 配 了 l O mm 2 0 ram、 5 m m l O m m的碎石和石屑， 进行再生混合料配合 比设计实验， 得到了表 1中的水泥再生混合料合成级配的试验 结果 2 3 1 2强度与性状 旧骨料的强度和颗粒形状影响着沥青混合料再生的适用 性， 从旧骨料的相关检测结果看( 见表 2 ) ， 旧骨料的技术质量 指标满足规范对新骨料的要求， 旧集料有较好的适用性。 日骨料质量检验结果 表 2 2 3 2 再生混合料配合比试验 在获得符合规范要求的再生混合料合成级配后， 分别进行 了质量指标的试验。 不同水泥剂量的再生混合料试验结果见表 3。 不同水泥剂量的再生混合料试 验结果 表 3 水泥剂量 ( ) 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 最大含水量( ) 1 1 0 1 1 5 1 2 1 2 5 1 3 0 1 3 5 1 4 最大干密度( g ， c m 1 9 1 1 9 5 1 9 7 2 0 4 2 0 3 2 0 1 1 9 8 7 d无侧 限抗压 强度 ( MP a ) 1 4 5 1 8 2 2 1 3 2 5 6 2 8 3 1 9 3 3 1 设计要求冷再生基层的 7 d无侧限抗压强度达到 2 O MP a ， 考虑到各种因素的不利影响， 试验室确定该再生混合料的水泥 用量为 5 0 ， 最佳含水量为 1 2 5 ， 最大干密度为 2 0 4 g m ， 。水 泥采用初凝 4 h以上、终凝 6 h以上的 P $ 3 2 5级矿渣硅酸盐水 泥。 2 4旧沥青混凝土路面冷再生施工方法 2 4 1 施工工艺流程 冷再生技术为新工艺， 施工经验相对少， 为确保质量， 先进 行 2 0 0 m试验段施工。本项目旧路面再生采用 Wi r t g e n Wr 2 5 0 0 冷再生机 ，该机最大工作宽度为 2 5 0 c m，最大拌和深度为 4 0 c m， 能够连续拌和作业。 现场冷再生的工艺流程为： 施工放样一清扫及处理原路面 铣刨、 破碎一加入水泥和水一铣刨 、 拌和一接缝、 表面处理找平 摊铺、 初压一压实成型一养护一开放交通。 2 4 2 再生前的准备工作 再生前应做好所有的准备工作， 以避免因再生施工过程 中断而造成路面上产生潜在的薄弱区域。 如果原路面的标高在设计范围内， 施工前需将原路面清 扫干净 ， 避免有杂质混入混合料中， 影响冷再生的基层质量。 对 于高出原路面设计标高 5 e m以上的拥包 、 波浪等部位要进行铣 刨 ； 低于原路面设计标高处 ， 通过外加新骨料进行修整， 调拱找 平 ； 对于翻浆路段， 要事先进行处理。 再生幅数的确定。 根据水泥的初 、 终凝时间以及天气变化， 确定一次再生 路段的长度。 检查再生机组 ， 保证其处于良好的工作状态。 提前封闭交通， 设置好指示牌、 限速牌等交通标志。 检查再生机操作人员是否已掌握了所有的技术数据， 并 保证已输入计算机。 再生过程 ： 水泥稀浆的配制一再生料铣刨、 破碎 、 拌和 、 摊铺、 预压实( 初压) 一找平一复压一接缝的处理一养生及交通 管制。 3 旧沥青混凝土路面冷再生基层质量评定 因冷再生结构质量评定尚无规范可循 ， 暂结合沥青混凝土 面层及半刚性基层检验标准来检验评定。 在大面积冷再生路面 施工前， 要进行试验段的铺筑， 以验证冷再生结构层的强度 、 压 实度等是否能达到设计要求，否则应采取相应的措施加以调 整 。 3 1冷再 生过程的基本要求 冷再生混合料应符合设计要求。 水泥用量和混合料级配应按设计控制准确。 混合料应在最佳含水量状况下， 用重型压路机碾压至要 求的压实度， 从加水拌和到碾压终了的时间应小于 4 h ， 并应短 于水泥的终凝时间。 碾压检查合格后应立即覆盖或洒水养生 7 d 。 3 2质量控制重要指标 碾压成型后， 进行压实度检测。 覆盖洒水养生 7 d 后 ， 对基层进行厚度检测。 现场掺拌水泥后的再生混合料 ， 试验室及时取料 ， 做无 侧限抗压强度试验。 4 结语 将旧沥青混凝土路面就地冷再生技术应用到大修工程中 可以节约资源 、 缩短工期 ， 同时可以极大地节省资金、 保护环 境。该技术的推广应用， 必将为科学合理地进行旧路改造找到 一 种新途径。 但就地冷再生技术在旧路改造中的应用在辽宁省 尚属初期试用阶段 ， 本文仅结合工程实践做了初步探讨。随着 该项技术的不断应用、 总结和研讨， 冷再生应用技术及质量评 定标准会得到进一步完善和修订， 对冷再生基层长期受力变形 特性会得到进一步的研究 ， 相信经过公路建设者的共同努力， 这项新技术会 日臻完善， 在旧路改造中必将得到广泛的应用。 交 通 工 程 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 囫 重