我國高速公里通車里程已達4.5公里,僅次于美國居世界第二位。尚有大量一、二級公路組成的省國道。目前高等級瀝青混凝土路面壽命短(實際一般5年左右,遠達不到國家標準15-20年的要求),是一個不爭的事實。就其根源,我國高等級瀝青混凝土路面大多采用兩層共38-40cm的半剛性基層,瀝青混凝土面層一般15-18cm,所謂“強基薄面”。這種路面結(jié)構(gòu)在瀝青面層易產(chǎn)生反射裂縫;對于半剛性基層本身易產(chǎn)生干縮裂縫的致命結(jié)構(gòu)性病害。這是造成高等級公路壽命短的主要原因,是矛盾的主要方面。
要解決這個問題,治本之法是將現(xiàn)有的半剛性基層轉(zhuǎn)換成柔性基層,即在處置半剛性基層病害時加鋪一層柔性補強基層。對于上面的瀝青混凝土面層可以極大地緩解、防止反射裂縫的產(chǎn)生;對于下面的半剛性基層干縮裂縫等病害有很好的防治作用。
作出柔性補強基層有兩種方法:一、用新的瀝青混合料;二、用舊的瀝青混凝料進行乳化瀝青廠拌冷再生。新料造價高,舊料形成的乳化瀝青混合料既節(jié)約資源,成本又低,符合當前極力倡導(dǎo)的循環(huán)經(jīng)濟、建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型和諧社會的要求。在剛剛結(jié)束的江蘇省瀝青再生瀝青研討會上,業(yè)內(nèi)專家極力倡導(dǎo)加速發(fā)展乳化瀝青廠拌冷再生工藝。
ARC300E乳化瀝青廠拌冷再生在國內(nèi)高速公路及等級公路中的應(yīng)用
1.在滬寧高速公路上的應(yīng)用
2004年5月,滬寧高速公路擴建工程無錫段HN-LM4標采用的是柔性基層的瀝青路面結(jié)構(gòu)形式,將瀝青面層銑刨料由乳化瀝青冷廠拌再生后用于ARC300型瀝青冷再生設(shè)備應(yīng)用于滬寧高速新路的下基層。這是國內(nèi)首次將廠拌冷再生技術(shù)運用于高速公路,也是廠拌冷再生技術(shù)首次用于實際工程施工,之前類似活動大多是幾百米的試驗路段。
2.在昌九高速上的應(yīng)用
2006年,江西第一路――昌九高速公路全線技術(shù)改造項目拉開序幕。贛粵高速工程公司于2006年購買一臺ARC300型瀝青混合料冷再生攪拌設(shè)備,在成功完成25.255公里技改任務(wù)的基礎(chǔ)上,又于2007年購買了三臺ARC300E型瀝青混合料冷再生攪拌設(shè)備在昌九高速技改任務(wù)中全線施工。舊瀝青混合料的回收利用--廠拌冷再生技術(shù)首次跨入江西的大門,且用于高等級路面半剛性基層轉(zhuǎn)換成柔性基層,治理發(fā)射裂縫、車轍等結(jié)構(gòu)性病害,在全國尚屬首次。在此之前的2005年,昌九高速曾進行過就地冷再生試驗,因此可以說,廠拌冷再生技術(shù)能在昌九高速技術(shù)改造項目中大面積推廣應(yīng)用,充分說明廠拌冷再生技術(shù)的成熟,具有很高的科研價值和示范作用。
3.在常州S340趙莊至后陽干線公路上的應(yīng)用
S340省道趙莊至后陽段全長11公里,路段內(nèi)重載車輛較多,采用冷再生技術(shù)對省道進行技術(shù)改造在江蘇省屬于首次。江蘇省公路局擬將該路段利用冷再生技術(shù)進行改造項目向交通部申報科技項目,因此意義重大。工程于2007年9月順利完工。
4.在京滬高速滄州段上的應(yīng)用
京滬高速滄州段冷再生應(yīng)用是京滬高速全程改造的試驗項目。全路段長100公里,分Ⅰ、Ⅱ兩個標段,工程于2007年7月開工,共使用兩套ARC300E型瀝青冷再生設(shè)備。再生層用作上基層,目前施工已結(jié)束,達到預(yù)期目標。該工程主要目的使用乳化瀝青冷廠拌再生技術(shù)治理半剛性基層縱向裂縫及對瀝青面層產(chǎn)生的反射裂縫的治理,使用效果良好。
幾種瀝青混凝土再生方法的比較
1、廠拌熱再生:主要用于瀝青混凝土中、下面層,是最具經(jīng)濟效益的再生方法.
a、第二烘干筒旁路系統(tǒng)(或高架烘干筒):
國內(nèi)自04年開始嘗試,有許多廠家生產(chǎn)此類設(shè)備,但由于存在舊料再生比例?。ㄒ话悴怀^30%);舊料加熱時產(chǎn)生大量的燃煙、水蒸汽、刺激性氣味,形成二次污染。長時間使用易糊堵、燒壞布袋除塵器,難以通過環(huán)保部門的認可,逐漸被摒棄。
b、連續(xù)式雙套筒系統(tǒng):
舊料再生利用比例高,可達50%左右。由于非接觸式加熱,不存在二次污染問題,是一種革命性的再生方式。但由于我國高等級公路不允許使用連續(xù)式瀝拌,難以通過監(jiān)理要求。
2、廠拌冷再生:一次性舊料投入比例高,主要用于基層。
a、乳化瀝青廠拌冷再生
一次性舊料再生比例高,一般在94%左右。主要用于半剛型基層轉(zhuǎn)換形成柔性基層及用于瀝青路面下面層,緩解反射裂縫產(chǎn)生。通過近4年的實踐,特別是昌九高速的大規(guī)模運用,技術(shù)已經(jīng)成熟。具備了大面積推廣使用的條件。
一般通過舊路的銑刨破碎、篩分,添加乳化瀝青、礦粉、水泥等再生劑,攪拌形成半剛型基層改性增強層——柔性基層,能有效緩解、防止瀝青面層反射裂縫的產(chǎn)生,同時對半剛型基層的干縮裂縫進行有效的防治。乳化瀝青冷再生混合料適用范圍廣,具有很強的防水性能,特別適合南方高溫多雨環(huán)境。
b、泡沫瀝青廠拌冷再生
一次性舊料再生比例高,一般在80%左右。用于基層,形成的仍是接近于半剛性的基層,只適用于干旱.少雨地區(qū)。
3、就地冷再生:一種高效、簡便易行的再生方法。因為是路拌法施工,無法做出嚴格的級配,只適于二級以下的道路施工。
4、就地?zé)嵩偕哼@種工藝在我國應(yīng)用較早,通過近5、6年的施工實踐,已基本形成以下認識:
1)影響深度淺,4cm以內(nèi);
2)不能對改性瀝青混凝土進行再生;
3)是一種預(yù)防性養(yǎng)護設(shè)備
5、全深復(fù)拌再生:與就地冷再生相識,作用的層位更深。適于干線公路、農(nóng)村公路。
乳化瀝青廠拌冷再生施工工藝關(guān)鍵點
1、舊料的破碎篩分及料場管理
將銑刨或挖出的舊料運至料場,通過連續(xù)循環(huán)破碎篩分(一般兩層篩網(wǎng))作業(yè),用裝載機運至堆場?;厥樟隙褢?yīng)盡量避免在高溫和重力作用下使材料重新粘接在一起,注意堆料高度,注意防水。
在破碎時有許多瀝青與粉料混合形成的瀝青塊(假料),這些舊瀝青料在鋪入路面中由于高溫、載荷的交互作用,易被激活。產(chǎn)生油包、車轍等過油現(xiàn)象,在監(jiān)測抽取樣品分析時,應(yīng)關(guān)注此現(xiàn)象并作好調(diào)整級配的準備。
2、乳化瀝青再生混合料的拌合
1)乳化瀝青是由微小瀝青顆粒懸浮在水介質(zhì)中的乳狀液,乳化瀝青與回收料拌合時,由于乳化瀝青顆粒表面電荷與RAP舊料表面電荷發(fā)生中和反應(yīng),瀝青顆粒相互靠近形成瀝青膜,但是此時瀝青膜由于水分的存在、強度較差,經(jīng)過壓路機碾壓,水分擠出,在路面形成一層薄薄的水膜。瀝青膜強度增大,隨著養(yǎng)生期的結(jié)束,水分的蒸發(fā),瀝青顆粒電荷完全中和,瀝青膜強度進一步增強,可以開放交通。在車輛載荷的交替作用和高溫的影響下,形成完全堅實的瀝青膜,混合料的劈裂強度達到最大值。這就是乳化瀝青混合料的形成、破乳、強度增長變化的過程。養(yǎng)生期3~7天后可以開放交通,在3周左右劈裂強度離散性較小、趨于一致,1~2月強度達到最大值。
2)攪拌技術(shù)是本項目的核心技術(shù)之一。由于乳化瀝青的摻入量只有4%左右,水泥、礦粉摻量均在2%以下,要使之能均勻地覆蓋在骨料上、必須解決小摻量元素的攪拌技術(shù),這是項目成敗的關(guān)鍵。經(jīng)過我們與澳大利亞阿倫公司多次試驗優(yōu)化設(shè)計,決定采用“沸騰”攪拌技術(shù)。我們通過對不同攪拌區(qū)域的攪拌刀片的角度作一定的調(diào)整,得出最佳角度分布圖;在不同的中心距下,分別試驗不同的臂長,分析臂長的改變對成品料均勻性的影響,改變物料流動軌跡,用以加強混合料的攪拌強度,得出中心距與攪拌臂長度的關(guān)系。并合理地安裝乳化瀝青噴灑管的位置。為了使得乳化瀝青能夠均勻地裹覆,在骨料與乳化瀝青拌合前,先噴入一定量的水;使之達到一定濕度。我們改變了傳統(tǒng)水槽的位置,采用漫出水簾加水技術(shù)。經(jīng)實踐證明經(jīng)過這一系列的措施之后,攪拌出的成品料的均勻性很好,達到了預(yù)期的要求。
3)根據(jù)我們的實踐,乳化瀝青混合料在成品料斗中25秒內(nèi)就可粘接、難以排除。攪拌必須在這個時間段內(nèi)完成。遠小于熱瀝青混合料攪拌時間,具體時間視混合料級配而定。要求拌和設(shè)備具有適應(yīng)動態(tài)級配的能力。攪拌時間過長及強力過度攪拌會導(dǎo)致不穩(wěn)定的乳化瀝青膜從RAP料脫落、RAP料上的舊瀝青的剝落、乳化瀝青破乳過快等問題。如果攪拌時間過短,會造成再生料裹附性差,出現(xiàn)較嚴重的花白料。在具體的實踐中,不要求再生料達到100%的裹附效果,在攤鋪碾壓時,混合料裹附還會有所提高。
3、乳化瀝青再生混合料的攤鋪、碾壓
攤鋪碾壓時應(yīng)注意,乳化瀝青混合料是很蓬松的材料,所以攤鋪系數(shù)較大,一般在1.3左右。由于是回收料,粒料強度有所下降,為防止RAP料細化,在選擇壓路機制定壓實工藝時,應(yīng)避免大噸位壓路機強振施工,選擇合理的壓實工藝特別重要。乳化瀝青混合料由于其特殊的小孔徑、多孔的特性,孔隙率較瀝青混合料大,不能參照熱瀝青混合料孔隙率制定壓實工藝。