泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用研究

隨著我國公路交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，尤其在東部發(fā)達(dá)省份高速公路和國省道干線路網(wǎng)已經(jīng)基本形成，而且許多公路陸續(xù)進(jìn)入大修期。但是長期以來我國公路大修時(shí)存在方案設(shè)計(jì)單一，維修工藝較落后，施工成本高，社會(huì)效益差等弊病。因地制宜的選擇合理、科學(xué)的現(xiàn)代化維修方案和工藝技術(shù)成為目前公路管理和養(yǎng)護(hù)部門的迫切要求。

泡沫瀝青冷再生技術(shù)近年在國外日漸興起，并在各地得到廣泛應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)是利用瀝青發(fā)泡技術(shù)將廢棄的路面銑刨材料重新再生利用，并在壓實(shí)力的作用下形成具有一定路用性能的路面結(jié)構(gòu)層。這項(xiàng)技術(shù)不僅可以將廢棄的路面銑刨材料再生使用，而且瀝青銑刨材料中的老化瀝青可以重新激活，可以變廢為寶，從而達(dá)到保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的作用；同時(shí)利用泡沫瀝青再生技術(shù)可以將傳統(tǒng)的路面結(jié)構(gòu)改造成柔性基層路面結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化路面組合形式，延長路面使用壽命。

為了探索和研究泡沫瀝青冷再生技術(shù)在公路大修中的應(yīng)用，在浙江省04省道2006年的路面專項(xiàng)整治工程中，采用泡沫瀝青冷再生技術(shù)的兩種工藝技術(shù)進(jìn)行大修，并依托該工程項(xiàng)目，通過浙江省交通廳專項(xiàng)科研課題研究形成了系統(tǒng)成果。

1　泡沫瀝青冷再生原理

就地再生施工一般由一組以再生機(jī)為核心的再生列車組成，包括再生機(jī)、瀝青罐車和水車。就地再生由一個(gè)專用再生機(jī)械實(shí)現(xiàn)，其核心是一個(gè)裝有若干個(gè)硬質(zhì)合金刀具的切削轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子向上旋轉(zhuǎn)銑刨原路面材料的同時(shí)，可以通過專門設(shè)計(jì)的噴灑嘴將泡沫瀝青噴灑到拌和腔。熱瀝青、冷水和空氣在一排相互獨(dú)立的發(fā)泡腔里，使瀝青發(fā)泡，并通過噴嘴均勻地噴灑到刨松的舊路面材料中，泡沫瀝青就地法再生原理如圖1所示。

廠拌再生是將舊瀝青混凝土材料從原有路面挖除或通過專門的銑刨設(shè)備銑刨，并運(yùn)送至固定的場地。根據(jù)材料的情況破碎或不經(jīng)過破碎，通過固定的拌和設(shè)備加入泡沫瀝青，并根據(jù)需要添加新料進(jìn)行攪拌,形成新的再生混合料，然后運(yùn)送至道路施工現(xiàn)場，使用攤鋪設(shè)備進(jìn)行攤鋪，壓實(shí)成型后，成為路面一個(gè)結(jié)構(gòu)層次的整套工藝，泡沫瀝青廠拌法再生原理如圖2所示。

2　工程概況

04省道是浙江省北部重要通道之一，杭州市余杭區(qū)境內(nèi)為彭公至幽靈關(guān)，全長24.09km。泡沫瀝青再生試驗(yàn)路段為3.020km，左幅基層采用15~18cm就地冷再生柔性基層。其中K10+980-K12+000再生層厚度為18cm，K12+000-K14+000再生層厚度為15 cm，寬度11.3～12.7m。結(jié)構(gòu)方案如圖3所示；右幅基層采用廠拌冷再生柔性基層，厚度為15cm，寬度11.3～12.7m。同時(shí)在瀝青面層結(jié)構(gòu)上也做了兩種方案，一種為11cm兩層普通瀝青混凝土，長度雙幅為 2.5km；另一種為5cm單層普通瀝青混凝土，長度雙幅為0.5km，結(jié)構(gòu)方案如圖3所示。

3　生產(chǎn)配合比的確定

集料級(jí)配是決定混合料路用性能重要因素，而再生材料的原材料主要來自于舊路面材料，而舊路面材料是通過銑刨機(jī)或再生機(jī)從舊路銑刨而來。因此控制銑刨機(jī)或再生機(jī)的銑刨方案是控制材料級(jí)配的重要因素?？刂沏娕贆C(jī)或再生機(jī)的速度是獲取理想再生材料的首要控制策略。在舊路面全面再生前，選擇了3種不同銑刨速度進(jìn)行試驗(yàn)，并通過對(duì)不同銑刨材料進(jìn)行篩分，來選擇適宜的銑刨速度。通過級(jí)配曲線的對(duì)比可以看出，各檔銑刨速度下的銑刨料的級(jí)配存在一定差別。而處于6m/min和8m/min時(shí)的銑刨速度，銑刨材料的級(jí)配差異性不大，材料的級(jí)配比較穩(wěn)定。因此最終要求銑刨或再生機(jī)速度控制在6～8m/min。

根據(jù)石屑、骨料、水泥和確定銑刨速度下銑刨料級(jí)配情況，參照目標(biāo)配合比的級(jí)配情況，最終確定兩種工藝的材料配合比方案為：78.5%的銑刨料＋10%的石屑＋10%的骨料＋1.5%水泥。

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，泡沫瀝青發(fā)泡溫度為150～170℃，發(fā)泡用水量為2.0%。

4　生產(chǎn)工藝的研究

項(xiàng)目實(shí)施過程中，課題組通過分析兩種工藝技術(shù)的特點(diǎn)，并輔助試驗(yàn)段的施工總結(jié)，最終確定了兩種工藝的基本流程，如下圖4和5所示。

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