沥青路面冷再生技术在大修设计中的应用
2015-07-15
1．引言
高速公路每公里约需耗用沥青350吨～400吨（四车道），据估计我国公路每年用沥青实际已突破约400万吨，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。大量开采砂石材料易破坏生态环境。大量翻挖、铣刨的沥青路面旧料如果废弃易造成环境污染。从节约资源出发，将旧沥青路面再生充分加以利用是一项行之有效的措施。
2. 沥青路面冷再生技术分类
沥青路面冷再生按再生方法分类：就地热再生、厂拌热再生、就地冷再生、厂拌冷再生和全厚式再生。
沥青路面冷再生技术的分类：按照胶结材料分为为水泥冷再生、乳化沥青冷再生和泡沫沥青冷再生；水泥冷再生成本低，沥青再生料作为半刚性基层集料，常与半刚性基层旧料掺混使用。乳化沥青冷再生是将沥青再生料再造柔性层，优点是裹覆、粘结、新旧胶结料渗透好。泡沫沥青冷再生成本低，但是裹覆和粘结效果较差。
按照施工流程分为现场冷再生和工厂冷再生；现场冷再生可以一次性完成，质量可控性相对差，无机会进行基层修复。工厂冷再生可将原材料、拌和与成型工艺均受控，再生层施工前有充足的基层修复时间。
2.1泡沫沥青冷再生技术
泡沫沥青冷再生技术是在高温的沥青中加入少量的水,由于水的急速气化形成爆炸性泡沫，使沥青表面积大量增加,体积膨胀数倍至数十倍，然后在近1min内沥青又恢复原状，这种膨胀成泡沫的沥青称为泡沫沥青。沥青膨胀产生泡沫而使其粘度下降,从而可以很方便地与冷湿集料拌合均匀。
工程实例：泡沫沥青冷再生技术在马朱路大修工程中的应用
马朱路位于大兴区东部地区，设计等级为公路二级，起点位于通州区马驹桥工业开发区南端，终于大兴区朱庄。根据对马朱路的调查发现，路面行车道范围龟裂、沉陷现象较为严重，局部出现网裂。起点至104国道路段交通量较大，年平均日交通量达到8245辆；重车较多，托挂轴载比例67%。据实测弯沉数据计算路面强度系数SSI值，起点至104国道路段评定结果为差和次。
马朱路下面层采用10cm厂拌泡沫沥青冷再生，铣刨旧路面层之后，将旧路材料收集至料厂，破碎后加入1.5%水泥和2.5%泡沫沥青处理，然后运至工地摊铺。从以往的施工经验考虑，旧路材料按照级配要求掺加一定的粒料。在摊铺冷再生混合料之前宜在基层表面喷洒乳化沥青，喷洒量为纯沥青用量0.2-0.3公斤/平方米。
技术要求如下：
①沥青:用于发泡沥青应符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中关于90号石油沥青的技术要求，不得使用改性沥青。沥青发泡温度宜在150度-180度之间，膨胀率不小于10倍，半衰期不小于8s；建议掺加发泡沥青用量为2.5%。
②铣刨料：铣刨料应干燥、材料组成稳定，泡沫沥青冷再生混合料及设计级配范围
③活性填料选择与使用:应根据混合后材料（未添加泡沫沥青）塑性指数的实验结果，添加活性材料。建议水泥用量1.5%。
④混合料的性能要求
试验项目 技术要求
马歇尔试验（40°） 马歇尔稳定度(KN)不小于 5.0（基层，底基层）6.0（下面层）
浸水马歇尔残留稳定度%不小于 75
劈裂试验（15°） 劈裂强度（Mpa）不小于 ≧0.4（基层，底基层）0.5下面层
干湿劈裂强度比%不小于 75
冻融劈裂强度比TSR%不小于 70
注：任选马歇尔稳定度试验和劈裂试验之一作为设计要求，推荐使用劈裂试验。
2.2乳化沥青冷再生技术
乳化沥青冷再生技术的原理是用铣刨后废旧沥青混合料，按照一定的级配，以改性沥青作为在再生剂，重新拌和，在使用到路面的基层或面层中，从而实现对铣刨后的就沥青混合料的再生利用。
沥青混合料冷再生施工工法具备特点如下：对原路面铣刨的沥青混合料，可全部回收利用，既降低了公路维修成本，又不至于对环境造成污染；用改性乳化沥青和水泥作为再生剂，对废旧沥青混合料的再生，无需加热，施工简便，易于控制；对原有拌和设备的改造简单，不需要太大的投入；施工工艺易于控制，能够保证工程质量；对路面的维修周期大大降低，确保车辆的通行；大大改善了施工条件，延长了可施工季节。
可适用于沥青混合料经再生后，用于高速公路的中下面层、基层或低一级的沥青混凝土路面的面层。
工程实例：乳化沥青冷再生在首都机场东路大修工程中的应用
首都机场东路，位于顺义区西部，为顺义区西部规划南北主要干线公路。道路设计等级为平原一级公路，它北起顺平路，跨越六环路，终于李天路。机场东路年平均日交通量达到11922辆，托挂轴载比例54%。道路行车道出现轻微车辙现象，占病害面积的59.16%。路面状况指数PCI=73.86,道路破损评价为中。从取芯结构分析，路面病害原因主要是重载交通造成，路基整体强度较好。设计标准轴载为BZZ-100，设计年限为8年。K0+357- K2+882.813路段刨旧路面层8cm，面层结构为：5厘米中粒式橡胶沥青混凝土AC-16C+11厘米厂拌乳化沥青冷再生混合料（一层摊铺）
厂拌乳化沥青冷再生技术要求如下：
①乳化沥青技术要求
试验项目 单位 技术要求
破乳速度 - 快裂或中裂
粒子电荷 - 阳离子（+）
筛上剩余量（1.18mm），不大于 % 0.1
沥青标准粘度C25，3 s 10～60
蒸发残留物 含量，不小于 % 55
针入度（100g，25℃，5s） 0.1mm 45～150
延度（15℃），不小于 cm 40
溶解度（三氯乙烯），不小于 % 97.5
贮存稳定性 1d, 不大于 % 1
5d, 不大于 % 5
②水泥: 普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都可以使用，禁止使用外界影响而变质的水泥。宜采用强度等级为32.5以上的水泥；水泥各龄期强度、安定性等应达到相应指标要求；要求水泥初凝时间3小时以上、终凝时间不小于6个小时。
③再生混合料技术指标
试验项目 单位 技术要求
孔隙率 % 9~14
劈裂试验（15℃） 劈裂强度不小于 MPa 0.40（基层、底基层）、0.50（下面层）
干湿劈裂强度比不小于 % 75
马歇尔稳定度试验（40℃） 马歇尔稳定度不小于 kN 5.0（基层、底基层）、6.0（下面层）
浸水马歇尔残留稳定度不小于 % 75
冻融劈裂强度比TSR 不小于 % 70
3.结束语
沥青冷再生技术不仅可以节约资源（土地、石料、沥青），较采用新料降低1/3以上成本，并且可以以类似方式再次进行再生。实践证明，沥青冷再生技术的工艺特点能带来显著的经济、社会、环保效益，值得推广应用。
