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关键词:沥青路面:特性;问题
中图分类号:U416.217文献标识码:A 文章编号:
路面作为道路的重要组成部分,设计中必须加以重视。就山西省近几年修建的沥青路面
使用状况而言,存在交通量增长过快、超载车破坏频繁、一些次干道和支路重载交通量较大等问题,导致一些路面出现早期破坏。本文以城市道路沥青路面的设计为切入点,谈谈目前沥青路面设计中应注意的问题。
1.对沥青路面的性能要求
(1)足够的高温稳定性:沥青混合料的强度随温度而变化,温度降低时强度提高,温度升高时强度降低。高温稳定性是指在夏季气温较高情况下,在交通荷载作用下沥青路面抵抗车辙推移、拥包等永久变形的能力。(2)足够的低温抗开裂:沥青路面在低温时强度虽然增大,但其变形能力却因刚性增大而降低。在气温下降特别是在急剧降温时,沥青路面面层收缩的趋势会受到其下部层次的约束在而层产生拉应力,当拉应力超过沥青混凝土的强度时,造成面层开裂,即低温缩裂。(3)良好的抗水损害能力水损害就是沥青路而在水或冻融循环的作用下,由于汽车车轮动态荷载的作用,水分逐渐深入到沥青与集料的界面上,致使沥青与集料的粘附性能降低而逐渐丧失粘结力,沥青膜从石料表面剥离,沥青混合料出现掉粒、麻而、松散导致沥青路面损坏。
2.设汁中应注意的问题
(1)路床的加强。路面要求路基有足够的强度和稳定性,而路床是指路面结构层以下0—80厘米范围内的路基,恰好在路基_r作区内,是路基的重要承重区域。城市道路由于要服务于道路两侧的街坊、要综合考虑城市建设的方方面而,往往路面标高与原地面标高很接近这一点,在平原城市尤其明显。由于路面标高的限制,导致路床常常低于原地面标高,在受地下水影响时,路床的强度一般无法满足设计规范的要求。设计中应注意结合道路设计高程及工程地质勘察报告,根据土基干湿类型,对路床进行加强处理。一般情况下,可采用满足CBR要求的填料进行换填,换填深度视地厨晴况而定。山西地区,对于未扰动的含水量较大的原状土层(非膨胀土),如果用连砂石换填,一般换填厚度在50—80厘米即可;对于膨胀土路基,应根据其膨胀性的强弱程度,作专门设汁。
(2)垫层或底基层的设置。目前,沥青路面设计一般采用半刚性基层的结构组合,常用的基层为水泥稳定碎石:有的设计,直接在土基上铺筑水泥稳定碎石基层,笔者认为是欠妥的。我们知道,土基与路面底基层之间适宜的模量比为2.5—l2.5,层间适当的模量比,使结构层受力更合理,保证层问结合状态的连续,是提高路面耐久性的关键。另外,设置粒料类垫层或底基层,可以有效地防止雨水和地下水对路而的影响,确保路面结构处于干燥或中湿状态,延长路面的使用年限。山西地区,一般采用20厘米级配碎石或30—40厘米连砂石作为路面垫层或底基层。
(3)基层的厚度。基层是沥青路面的主要承重层,应具有稳定、耐久、较高的承载能力:基层的厚度应根据交通量的大小、材料性能,充分发挥压实机具的功能,以及考虑有利于施工等因素选择基层的厚度。沥青路面通常采用半刚性基层,有水泥稳定类、石灰稳定类、石灰粉煤灰稳定类等。这些稳定类材料基层一层的适宜厚度为l8—20厘米,压实机具性能先进时,一层的压实厚度可以适当提高。基层的设计厚度,应为一层适宜厚度的整倍数。
(4)稀浆封层。稀浆封层可用于沥青路面的罩面和新建路面的下封层,本文所述稀浆封层指新建路面的下封层。稀浆封层由于不参与沥青路面结构厚度计算,设计时容易被忽略,在水泥稳定碎石基层和沥青面层之间铺筑乳化沥青稀浆下封层,主要功能有:可以在施工期间未铺筑沥青面层之前需通车辆时保护基层;防止多雨地区道路运营期间雨水渗入基层损害路面;加强沥青面层与基层之间的联接,提高路面结构的整体性。设计中应重视下封层的设置,特别是较重要的道路,如新建高速公路和城市主干道更应设置下封层。乳化沥青稀浆封层的型号可采用ES一2型,厚度6毫米。需要注意的是,下封层不能替代透层油,应在喷洒透层油后施工下封层。
(5)沥青面层的选择。沥青面层应具有平整、密实、抗滑、耐久的品质,并具有高温抗车辙、低温抗开裂,以及良好的抗水损害能力。沥青面层分为热拌沥青混合料、沥青贯入式、沥青表面处治三类。沥青贯人式和沥青表面处治两类面层南于档次较低、使用期限较短,城市道路一般不采用,城市道路路面常用的是热拌沥青混合料面层。热拌沥青混合料又分为密级配沥青混凝土(AC)、沥青玛蹄脂碎石(SMA)、开级配抗滑面层(OGFC)等三种类型。沥青混合料的类型选择和配合比设计是保证沥青路面质量和使用功能的关键。各结构层一般应选择密实型沥青混合料,以防雨雪下渗诱发水损害。当路面为两层或两层以上沥青层时,应至少有一层是密实型沥青混合料。密实型沥青混合料又有粗型(AC—C)、细型(AC—F)之分。粗级配是以粗集料为主,具有表面粗糙,构造深度较大,抗车辙、变形的性能较好等特点
适用于多雨炎热、交通量较大地区的表面层中、下面层也可用粗级配沥青混合料,以增强抗车辙能力,但施工中应注意加强压实。细级配因细集料较多,施工和易性较好,水稳定性、低温抗开裂及抗疲劳开裂性能等较好。但是其表面致密。构造深度较小,可用于抗疲劳结构层或干旱少雨、交通量较少、气候严寒地区的道路。沥青玛蹄脂碎石(SMA)是以间断级配为骨架,用改性沥青、矿粉及木质纤维素组成的沥青玛蹄脂为结合料,经拌和、摊铺、压实而形成的种构造深度较大的抗滑面层。它具有抗滑耐磨、孔隙率小、抗疲劳、高温抗车辙、低温抗开裂的优点,是一种全面提高密级配沥青混凝土使用质量的新材料。开级配抗滑面层(OGFC)是开级配沥青混合料,路面雨水可由凹凸不平的表面迅速渗入路表面层并通过内部排水系统排出,它具有表面粗糙、抗滑、减噪作用。
鉴于热拌沥青混合料的上述挣,笔者建议:山西地区城市快速路和城市主十道宜采用
沥青玛蹄脂碎石(SMA)或粗型密级配沥青混凝土(AC—C)做路面表面层,宜采用AC—C做中下面层,表面层宜采用改性沥青,对于特重交通道路,中面层也宜采用改性沥青;城市次干道宜采用AC—C,表面层宜采用改性沥青;城市支路般采用普通沥青混凝土即可;至于开级配抗滑面层(OGFC),由于修建排水路而内部排水系统施工麻烦、水稳定较差、且城市道路一般行车速度较低,建议城市道路尽量不采用此类面层。设计采用沥青混凝土路面时,应注意粗型和细型密级配沥青混凝土的关键性筛孔通过率。
参考文献
【1】公路沥青路面施工技术规范【s】,JTG F4—2004.
关键词:沥青路面再生技术;厂拌热再生;厂拌冷再生;就地热再生;就地冷再生
一、引言
当前,随着我国社会经济的发展,综合国力的不断增强,公路建设正在以史无前例的规模和速度发展。由于我国公路项目上马时间比较集中,设计、施工、养护、管理技术不够完善,致使很多新建路面质量较差,在不到使用年限,有的路面只是在通车后三到四年就需要维修甚至大修,面对如此庞大的路面养护工程量,大量的废旧材料如何合理利用、变废为宝,成为我国道路工作者需解决的重大问题。因此利用路面再生技术对路面进行养护势在必行。
二、沥青路面再生技术
沥青路面再生利用技术,是采用专门机械设备将需要翻修或废弃的沥青路面材料,经过翻挖、回收等处理,用新集料、新沥青、再生剂适当配合,重新拌合,形成具有要求路用性能的再生沥青混合料,用于铺筑路面面层或基层的整套技术。该项技术基本适用于修筑各种沥青路面,其路用效果与新拌沥青混合料相当接近。沥青混合料的再生技术的使用,可以有效的减少新材料的使用费用,降低筑路成本。据美国联邦公路局的调查,可以节约材料费超过50%,路面造价降低约25%,沥青节约50%。
沥青路面再生的方法及工艺
(一)就地热再生法
就地热再生是指使用先进的现场热再生机组,先将旧路面加热软化,耙松或热刨至预定深度,接着加入适当的新拌沥青混合料、再生剂进行机内热搅拌,拌和均匀后随即摊铺、熨平、碾压完成,是一种连续式的现场热再生作业方式。就地热再生施工简便,可完全利用旧材料进行单层施工或双层施工,主要适用于处理老化不太严重的车辙、泛油、麻面和磨光等表面缺陷,对环境无害,施工速度快,对交通的干扰小且节省运输成本。
就地热再生的施工工艺应根据再生设备的工作情况和旧路面的实际路况共同确定,其施工质量管理的重点要保证:再生配套设备齐备、再生混合料的级配与油石比达到设计要求,控制好环境温度、路面预热温度、拌和温度和压实温度,使得再生路面的路用性能达到规范。
(二)就地冷再生法
就地冷再生主要有两种方式,一种是在常温下,利用大功率路面铣刨拌和机将沥青层铣刨并破碎,并根据配比需要加入部分新骨料或细集料和一定剂量的添加剂,之后将各种材料搅拌均匀,经过螺旋分料器在摊铺宽度范围内均匀分料,再经过熨平装置熨平,最后用压路机压实成型,最终重新形成结构层的一种工艺方法,主要用于低等级路面和高等级路面基层。另一种则是在旧路面上洒布再生剂封层,通过恢复表层被氧化沥青的活性来延长路面的使用寿命,该种再生方式从实质上来说属于预防性养护范畴。就地冷再生技术能够完全地使用旧路材料,降低路面维修成本,交通中断时间短,且满足了环境保护的要求。再生的质量不能达到沥青面层的质量标准,因而只能用于基层或低等级道路的翻修。
(三)厂拌热再生法
厂拌热再生是指将旧沥青路面经过翻挖后运回拌和厂进行集中破碎,根据路面不同层次的质量要求来设计配合比,从而确定再生剂及新、旧沥青材料、新集料等的添加比例,按一定比例在拌和机中加热并充分拌和成新的混合料。厂拌热再生技术经过严格的配合比调整,能确保再生后的沥青混合料技术指标不低于使用全部新料拌制的沥青混合料,路用性能满足高级路面的使用要求。因此,通过厂拌热再生能最大限度地发挥沥青混凝土路面废料的作用,获得的再生沥青混凝土也具有较好的适应性,适用于各类破坏路面,是一种实用、灵活、简便而又能保证质量的沥青路面再生技术。
(四)厂拌冷再生法
厂拌冷再生就是将旧沥青路面经过翻挖后运回拌和厂进行集中破碎,加入一定比例的再生剂、新沥青材料、新集料等在拌和机中重新拌和,形成达到规范规定的各项指标的新混合料,然后铺筑于基层和底基层。由于厂拌冷再生对废旧沥青混合料不需要加热烘干,从而可以大大节省能源和成本,因此具有良好的发展前景。
三、再生技术在公路养护中的应用
自 2008 年,青海省湟源公路总段高速公路养护公司开始采用修路王、加热板等系列产品对宁大、西塔高速、西湟倒一级公路沥青路面坑槽、网裂等常见病害进行热再生修补 6000 余平方米。利用加热板,配上再生料箱和便携式压路机,可完成沥青路面中、小型养护作业。与传统方法比,节省人力一半以上,旧料 100%再生利用,节约了大量原材料,公路路网服务能力显著增强。
江苏省常州市使用的BA10000F型移动式沥青再生设备,主要针对沥青路面日常养护中的常见病害而设计,重量只有5吨,移动方便,使用时将破碎后的沥青混凝土加入料斗,连同添加剂一起送入滚筒中搅拌加热,经过15分钟的加热周期,就可以得到回收的热混合料,采用普通的摊铺和压实技术即可完成作业,既节约了成本,也使修复坑洞、脱皮、拥包等各种路面破损的修补作业更加方便。
上海市沪宁高速公路上海段路面大面积的沥青路面现场热再生修复,面积达到20万平方米。再生设备为Wirtgen公司生产的Remixer 4500型热再生机组,该机也可以对旧沥青路面进行整形和整形加铺、复拌和复拌加铺等各种热再生施工。根据检测,该项工程再生沥青的各项性能指标完全符合现行行业标准的有关规定,并且在此基础上,热再生沥青混凝土的高温稳定性有了大幅提高。
四、结论
文章通过分析公路建设情况以及养护工作现状,提出沥青路面再生技术研究的可行性,通过查阅资料,介绍沥青路面再生技术的四种方法,最后引入公路养护使用沥青路面再生技术的实例,为公路养护部门利用沥青路面再生技术进行公路养护提供依据,同时也为沥青路面再生技术的推广提供理论依据。
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作者简介:
【关键词】道路工程;沥青路面;路面养护;罩面;铣刨;使用寿命
Asphalt Pavement Maintenance
Liu Hai-cheng
(Chongqing Communications Construction (Group) Co., Ltd Chongqing 400010)
【Abstract】Systematic and comprehensive discussion of Asphalt Pavement Maintenance and conservation of materials, conservation techniques, and maintenance equipment, including a surface layer of asphalt pavement preventive maintenance and corrective maintenance techniques, as well as grass-roots conservation maintenance techniques.
【Key words】Road works;Asphalt pavement;Pavement maintenance;Overlay;Milling;Service life
1. 概述
沥青路面的养护对策目前主要有:小修保养、中修、大修和改建工程,具体采用什么技术来处理,则要依据具体情况来选择。不同阶段的养护维修所采取的措施是不一样的。此外,针对路面结构性损坏和功能性损坏的养护维修措施也是不一样的。下面分别从沥青路面面层功能性损坏、结构性损坏和基层结构性损坏三个方面的养护维修技术分别进行介绍。
2. 恢复沥青路面表面功能的养护技术
恢复沥青路面表面功能的养护技术一般是指沥青路面的中修工程,主要是针对基层基本完好,强度系数在0.8以上,路面仅有网裂等较轻病害的路段。
2.1 热沥青混合料罩面。
热沥青混合料罩面是最常用的养护技术之一,当决定某路段采取罩面技术后,我们还须做出如下选择:罩面层的厚度(20~40mm),混合料的种类(是用沥青混凝土还是沥青碎石),沥青的品种(普通沥青还是改性沥青)。这些选择都要根据路况、交通量、当地材料和经济能力等综合因素来确定。
2.2 稀浆封层。
稀浆封层是我国“八五”期间重点推广的沥青路面养护新技术。最初只在一般公路上应用,现在逐步扩展到高速公路上应用,主要发展方向是采用慢裂快凝型和改性的稀浆封层。目前,我国高速公路通车里程己达7.5万公里,特别是早期修建的高等级公路已到了养护周期,路面出现轻度的网裂、龟裂及路面摩擦系数降低等现象。参照国外高速公路稀浆封层公路养护的经验,引进和开发先进的乳化沥青生产设备和稀浆封层车是很有必要的。
2.3 表面处治。
表面处理技术是国外包括发达国家常用的养护技术之一。在一般公路上经常使用,它的特点是密封路面的裂缝,防水性能好,表面粗糙度大,抗滑性能好,施工方便,速度快,造价低等。实际上,表面处治技术在我国应用也很早,我们一般称为洒油封层,但是由于材料、设备和工艺等原因,往往做不好,也没有大面积的推广和应用。表面处治技术要做好主要有以下几大因素:
(1)要有好的沥青洒布和石屑撒铺设备。
(2)要有合格的石料,规格尺寸单一且干净。
(3)施工季节和温度的控制,多雨季节和温度太低都会影响表处质量;四是施工工艺控制,要严格控制洒油量,石料用量,胶轮压路机碾压,初期养护等关键工艺。
2.4 组合式处理。
根据上述几种技术的不同特点,结合路面的不同情况,采用组合式处治方式,可收到最佳效果。如表处+稀浆封层,表处+罩面等。G204日照段就是采用了表处+罩面进行组合处治。经过对比发现沥青表面处治对路面平整度无明显改善,对路面的防止透水、延缓反射裂缝和提高抗滑性能效果较好,沥青混凝土罩面对改善路面的外观质量、提高平整度效果明显。通过观测对比,这种组合处理技术更有利于高速公路的路面养护,既可防止路面透水,延缓反射裂缝,又可保证外观质量和行车的舒适性。
3. 恢复或提高沥青路面结构强度的养护技术
当沥青路面的技术状况下降到一定程度,仅靠小修小补或进行表面层的处治已不能满足要求,必须进行补强处理,来恢复或提高沥青路面的原设计标准,一般指路面的大修或改建工程。
3.1 半刚性基层补强。
用半刚性基层作为沥青路面的补强层是我们目前最常用的方法,半刚性基层的种类主要有水泥稳定砂砾、二灰碎石、水泥稳定碎石等。通过多年的使用对比,结合山东省的实际,认为水泥稳定碎石更优越些。该结构的特点是:强度高,水稳定性好,抗冲刷能力强,施工工艺相对简单等,但存在易出现收缩裂缝的缺点。
为解决水泥稳定碎石基层的收缩裂缝问题,近两年在山东省内做了大量调查研究工作,认为做好级配的调整工作,不追求过高强度和保证施工工艺是控制缩裂的最有效方法。控制强度的快速增长也是非常必要的,近两年山东省境内公路工程,使用水泥稳定碎石基层结构的油层表面,大部分反射裂缝很少,使该问题得到了有效控制。
3.2 大碎石沥青混合料柔性基层补强。
用半刚性基层进行路面铺强固然有它的优点,但是存在一定的缺陷,一是老沥青路面的功能丧失殆尽,二是不可避免的会出现收缩裂缝,三是无法防止老路面的裂缝反射,四是渗入新路面的水无法排出。通过研究探索并参照国外经验,我国部分省市提出了用“大碎石沥青混合料柔性基层”补强技术,并获得了较好的实践应用效果。
3.3 再生技术。
沥青混合料的再生分热再生和冷再生、路拌及场拌等几种方法。利用专用路面再生机械对原沥青路面进行冷再生,将大大提高旧路面材料的利用率,并且将沥青面层中的碎石经粉碎后作为水泥稳定碎石或面层中的集料应用,这对于“贫石”区如东营、滨州等地显得尤为重要。而且经找平后,彻底解决旧路“调拱、调坡”问题。对于交通量较小的道路,“再生层”可作为基层、面层,其上直接铺筑路面表面层,如交通量较大或公路等级提高,也可将“再生层”作为基层或底基层使用。
4. 路面养护新材料及应用
目前用于沥青路面养护的新材料主要有乳化沥青、改性沥青、CA砂浆、特殊改性沥青(温拌技术、泡沫沥青)等。对于常规的改性沥青、乳化沥青和温拌技术在各种场合介绍较多,本文重点介绍MAC改性沥青及其应用情况。
MAC改性沥青是美国八十年代末的一项填补道路材料业空白的革新技术。是一种化学改性沥青,成凝胶状,基质沥青随时间流逝而流动,而MAC改性沥青不随时间而流动。MAC改性沥青是在基质沥青内部形成一个格架结构,从而改善了沥青的弹性性能。MAC沥青较之基质沥青粘度明显增大、软化点升高,感温性减小,抗老化能力增强。混合料中沥青膜厚度增大,在良好的设计和施工条件下,沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。这种沥青在沥青混合料处于热状态下,仍然能够给集料覆以较厚的沥青膜,而且不析漏,从而消除了对纤维和其他沥青稳定剂的需要。用于SMA结构无需掺加纤维素,性价比高。该沥青优先用于集料骨架(嵌挤)结构,例如沥青马蹄脂碎石混合料(SMA),多孔式排水性开级配沥青混合料和大石子沥青混合料,这种沥青可用于公路抗滑表层,也可用于其他面层中。
MAC改性沥青的技术要求与所使用的基质沥青有关。如使用AH-70(70号重交通道路沥青)生产的MAC改性沥青称为MAC70号。目前,MAC主要应用在沥青路面的结构性和功能性养护方面,具体应用形式有MAC改性沥青薄层SMA、MAC改性沥青砂和MAC冷拌沥青及混合料。
5. 对沥青路面结构的认识
随着高速公路里程的增加,对路面铺筑质量越来越重视,沥青路面层也越来越厚,虽然对施工工艺和施工质量的控制越来越严格,但有一些路段在通车后不久仍然出现了如坑槽、车辙、拥包等病害,对路面养护工作提出了新的课题和挑战。
5.1 早期损坏的原因。
目前对高速公路沥青路面早期损坏的原因大家公认的主要有以下几个方面:
(1)水损害。由于路面积水渗入抗滑表层以下,又不能及时排出,在行车荷载的作用下,形成压力水,反复冲刷,使沥青膜在石料表面脱落,继而产生松散和坑槽。
(2)超载运输。现在交通量的增长远远大于预期增长率,而且重车的比重也在不断增加,尤其是超载的车辆更是沥青路面的杀手。据调查,最重车载大于100吨,其轴载超过300KN,远远超过设计轴载,再加上水的作用使路面损害更加严重。
(3)施工质量差异。由于项目管理分段招标,各承包商在施工过程中对施工工艺和质量的控制参差不齐,虽然业主和监理管理的要求是一样的,设计标准也是相同的,但在相同的气候和交通量的情况下,施工质量差的路段很快就会出现病害。
5.2 早期损坏防治措施。
为了防止沥青路面的早期损坏,近年来人们对高速公路沥青路面上面层作了大量的研究工作,采用了不同的级配形式和改性沥青,取得了一定的效果,但并没有彻底解决早期损坏问题。经过长时间的调查和分析,认为目前常用的沥青路面结构形式其中面层是一个薄弱的环节。常用的结构形式是下面层采用粗粒式沥青混凝土,中面层采用中粒式沥青混凝土,上面层采用抗滑表层,为了尽量地减少水的渗入,中面层大都采用密级配,这种结构形式造成各面层的技术指标差异太大,如车辙试验动稳定度指标,中面层仅能达到800~1000次/mm,而上面层可达到3000次/mm以上。在高温、重车作用下,中面层易产生侧向位移(蠕动),在表面形成车辙和拥包。因此,为防止沥青路面的早期损坏,我们可以采取如下措施:
(1)结构设计要综合考虑各方面因素的影响,各面层技术指标要科学合理,不宜差异太大。尤其是对中面层的设计要加以改进,从级配、厚度、配合比等方面进行优化设计。避免因结构不合理造成的反复维修。
(2)完善防排水措施,不仅要重视防路表水系统的设计,还应加强路面结构中排水措施的研究,尽快排出渗水,减小动水压力的影响。
(3)加强施工阶段的质量管理,精心组织,科学施工。严格控制材料质量、施工工艺、监理标准等环节,确保施工段质量。
(4)要加强管理,加大检查力度,控制超载车辆通行,减少重车对路面的损坏。
6. 结语
养护新技术实质上是新材料、新设备、新理念的综合运用,即:养护新技术=新材料+新设备+新理念。要探究产生病害的实质,不断创新理念,提出科学的结构形式,运用新材料、新设备、新工艺,发明科学养护新技术。改革开放二十年来,我国公路建设取得了巨大的成绩,为国民经济持续发展做出了贡献,我国公路事业的重点也将从建设期转入养护期,今后的路面养护工作“任重”而“道远”。
参考文献
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【关键词】公路;沥青;再生技术
前言:
在2007年全国交通工作会议上,交通部部长李盛霖提出:交通发展面临的资源和环境形势日趋严峻,继续沿用传统的增长方式推进交通发展难以为继,必须坚决走出一条资源节约和环境友好的交通发展之路。要大力发展交通循环经济,推进工业废料综合利用、再生资源回收利用,扩大废弃路面材料的回收利用,研发推广能源替代、材料再生等新技术……由此可见,加强研究推广路面再生应用技术,是我国今后公路建设事业中一项十分重要的任务。
一、定义
沥青路面的再生技术,是将旧沥青路面经过翻挖、回收、破碎、筛分后,与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌和混合料,使之能够满足一定的路用性能并用其重新铺筑路面的一套工艺技术。
二、沥青再生利用具有显著的经济效益和社会效益
(一)我国是世界优质沥青进口大国,沥青再生利用,可循环利用旧路面的沥青,减少对新的优质沥青的消耗,能很大程度上缓解我国作为石油进口大国的资源压力。
(二)可循环利用旧路材料中的砂石材料,减少了公路建设中新的砂石材料的使用率,也减少了开采砂、石料,保护了生态环境。
(三)由于沥青石不可降解性材料,沥青冷再生利用可以杜绝丢弃旧沥青、填埋旧沥青而造成的环境污染。
(四)沥青路面再生利用可以减低建设成本,具有显著的经济效益。
三、沥青路面再生工艺
沥青路面的再生包括冷再生与热再生两种生产工艺。这两种再生工艺既可以在现场进行就地再生,也可以在场地进行厂拌再生。
(一)现场冷再生法
现场冷再生法是用大功率路面铣刨拌和机将路面混合料在原路面上就地铣刨、翻挖、破碎,再加入稳定剂、水泥、水(或加入乳化沥青)和骨料同时就地拌和,用路拌机原地拌和,最后碾压成型。这种方法主要应用于冷法施工中,且新添加的结合料是乳化沥青,这种方法对设施要求较低,生产成本不高,但同时再生路面的品质不是很好,目前该方法主要是用于等级低的道路或铺筑基层使用,国外多用于乡村道路的翻修。
(二)现场热再生法
现场热再生技术也称为表层再生技术。该技术通过现场加热、翻耕、混拌、摊铺、碾压等工序,一次性实现就地旧沥青混凝土路面再生,具有无须运输废旧沥青混合料,工效高,对公路运营影响程度低等优点。现场热再生技术可处理路面最大深度为5~6cm。现场再生机组主要包括加热系统、路面翻耙系统、再生搅拌系统、摊铺系统和压实系统等,近来有些厂商也将摊铺和压实系统分离出来单独使用。沥青路面现场热再生方法的主要特点是:
1、任何直接重铺或铣刨后再填补的工程都可以用热再生的方法,旧路面混合料就地再生利用,不需要搬运废料过程及废弃物堆放场地。
2、能保存骨料的的完好,保留沥青的组成及性能,100%地利用旧料。而传统的工厂再生法只能利用40―50%旧料,新的设备能够产生更高质量的沥青,它和新的沥青混和料具有一样的生命周期。
3、不受大的交通流量的限制,与以前的维修方法相比,影响交通及沿途居民的程度小,施工结束就可以开放交通。
4、施工产生的振动、噪音比其他施工方法小,有利于环保。
5、此维修方法是以路面面层为施工对象,适于基层承载力良好,因面层疲劳而龟裂,车辙,破损的路面。损坏波及到基层以下时,原则上不适用,或必须首先对基层进行处理。现场热再生一般不能纠正属于结构上的破坏。
6、现场热再生不能修复位于沥青层以下较深位置的伸缩裂纹,可以达到最大深度为50mm的位置,在某种情况下,可以达到更深的再生深度。
7、在实行现场热再生方法前,路面上的大量冷混合料补丁,喷涂补丁,必须除掉。
8、此方法是在路上加热旧路面,容易受特殊气温的影响,寒冷季节一般不宜施工,天冷以及雨天时效率将有所降低。
因此,目前现场热再生技术在发达国家也未得到普遍采用。
(三) 厂拌热再生法
厂拌热再生法在工厂中对回收的沥青混合料进行集中处理,是一种实用、灵活、简便而又能保证质量的沥青路面再生技术。
工厂热再生法就是将旧沥青路面经过翻挖后运回拌和厂,再集中破碎,根据路面不同层次的质量要求,进行配比设计,确定旧沥青混合料的添加比例,再生剂、新沥青材料、新集料等在拌和机中按一定比例重新拌和成新的混合料,从而获得优良的再生沥青混凝土,铺筑成再生沥青路面。利用这种方法,可以方便对已被翻挖的基层甚至路基的一些地段进行有效的补强,沥青层的重铺则可以象新路施工一样,分别按下面层、中面层、上面层(磨耗层)的不同技术要求进行配合比设计,确定旧沥青回收料的添加比例。
(四) 厂拌冷再生法
厂拌冷再生混合料主要用作基层或底基层。先将旧沥青混凝土路面材料运回稳定土搅拌厂,经过破碎作为稳定土骨料,加入水泥或石灰、粉煤灰、乳化沥青等一种或多种稳定剂和新料(必要时)进行搅拌,然后铺筑于基层或底基层。这项技术不但未充分利用废弃材料中的旧沥青,而且旧沥青还在一定程度上影响混合料的抗压强度,但其生产过程几乎不需要专用设备就可实现。对于不能热再生回收的旧料(如改性沥青混合料、老化严重难于再生的混合料),可以有效解决旧料废弃和环境污染等问题,在国外被普遍采用,实践证明具有相当重要的应用价值。
四、政策导向对沥青路面再生技术发展的影响
(一)加快沥青路面再生技术的市场化进程
我们应放眼大市场、抓住大机遇、创造大效益。立足于现有的资料与条件 ,制订出应用沥青路面再生技术的目标、方案和措施。通过专题研究尽快将沥青路面再生这项新技术在全国得到应用并推广。
(二)质量监督部门的支持
在先期应用沥青路面再生技术期间 ,由于资料不完善 ,对于沥青废料的评价指标 ,再生沥青混合料的评价指标 ,再生沥青路面特有的技术与质量指标等问题 ,验收标准尚没有明确的规定 ,因此工程验收工作应得到政府质量部门的理解和政策支持。
(三)环保方面的政策导向
沥青路面再生技术的前期投资数量较大 ,但是若没有环保和节约资源等方面积极的政策导向 ,沥青路面再生技术实际的应用率会比较低 ,不仅使环境保护面临巨大的压力 ,而且严重影响沥青路面再生技术研发企业的经济效益。沥青路面再生技术就没有了持续发展的动力。因此建议政府相关部门结合地区的发展需要 ,突出环保和重复利用资源的重要性 ,出台相关的限制性措施以及相应的科研经费的补贴帮助沥青再生技术研发部门。营造公路建设可持续发展的良好政策氛围。
(四)加快沥青路面再生机械与核心技术的国产化进程
尽管国外在沥青路面再生技术方面有很多成型的技术经验 ,但在引进、吸收、消化的过程中我们应不断的积累总结经验 ,掌握沥青路面再生的核心技术。并且加快再生机械的开发,尽快研制出具有自主知识产权的国产设备 ,解决沥青路面再生技术推广与发展的制约瓶颈。政府部门应加强对技术开发企业的成果保护,维护他们的经济利益 ,促进沥青路面再生技术健康发展和广泛应用 ,充分发挥其巨大的社会效益 ,为公路建设的可持续发展创造必要条件。
1 沥青路面常见病害
(1) 车辙
车辙是指路面上沿行车轮迹产生的纵向带状凹槽,深度1.5cm 以上。车辙是在行车荷载重复作用下,路面产生永久性变形积累形成的带状凹槽。车辙降低了路面平整度,当车辙达到一定深度时,由于辙槽内积水,极易发生汽车飘滑而导致交通事故。
(2) 裂缝
裂缝主要有三种形式:纵向裂缝,横向裂缝和网裂。沥青路面产生裂缝后,导致渗水,危害面层和基层。
(3) 坑槽
坑槽是常见的沥青路面早期病害,指路面破坏成坑洼深度大于2cm,面积在0.04m2以上。形成坑槽的原因主要是车辆修理或机动车用油渗入路面,污染使沥青混合料松散,经行车碾压逐步形成坑槽。
(4) 脱皮
沥青路面脱皮是指路面层状脱落,面积在0.1m2以上。导致沥青路面脱皮的原因主要是水损害。
(5) 松散
沥青路面的松散是指路面结合料失去粘结力、集料松动, 面积在0.1m2以上。
2 病害产生的原因
目前沥青路面早期损坏的原因大家公认的主要有以下几个方面:
一是水损害。由于路面积水渗入抗滑表层以下,又不能及时排出,在行车荷载的作用下,形成压力水,反复冲刷,使沥青膜在石料表面脱落,继而产生松散和坑槽。
二是超载运输。现在交通量的增长远远大于预期增长率,而且重车的比重也在不断增加,尤其是超载的车辆更是沥青路面的杀手。据调查,最重车载大于100吨,其轴载超过300KN,远远超过设计轴载,再加上水的作用使路面损害更加严重。
三是施工质量差异。由于项目管理分段招标,各承包商在施工过程中对施工工艺和质量的控制参差不齐,虽然业主和监理管理的要求是一样的,设计标准也是相同的,但在相同的气候和交通量的情况下,施工质量差的路段很快就会出现病害。
另外,沥青质量、气候影响、沥青拌合温度、施工技术及工艺等因素都是沥青路面病害产生的原因。
3 预防和治理措施
3.1 预防措施
(1)初期预防措施
1)结构设计要综合考虑各方面因素的影响,各面层技术指标要科学合理,不宜差异太大。尤其是对中面层的设计要加以改进,从级配、厚度、配合比等方面进行优化设计。避免因结构不合理造成反复维修。
2)完善防排水措施,不仅要重视防路表水系统的设计,还应加强路面结构中排水措施的研究,尽快排出渗水,减小动水压力的影响。
3)加强施工阶段的质量管理,精心组织,科学施工。严格控制材料质量、施工工艺、监理标准等环节,确保施工段质量。
4)要加强管理,加大检查力度,控制超载车辆通行,减少重车对路面的损坏。
5)加强宣传学习。提高思想认识,帮助职工掌握预防性养护技能。
6)加强预防落实。落实预防性养护管理制度、竞赛办法和相关规定,做好痕迹管理。
7)加强及时养护。对路面坑塘、沉陷等病害及时修复;加大热拌冷补沥青混合料的应用力度;对被冲缺、冲空的路基、边坡、挡墙、水沟及时修复和防护,确保完好。
8)加强生态养护。通过预防性养护,在公路产生轻微病害尚未破损之前,把公路病害及造成病害的因素发现在先,处治在前,防止病害发展,最大限度地延长公路的使用寿命,提高养护资源的使用效益。
(2)沥青质量的控制
1)沥青的选取选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高粘度的优质国产或进口沥青。在条件许可的情况下,可在沥青中掺加各种类型的改性剂,以提高基性能指标。
2)集料的选用骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。
3)混合料级配设计中确定沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性,路面表面特性和耐久性是两对矛盾,相互制约,照顾了某一方面性能,可能会降低另一方面性能。混合料配合比设计,实际上是在各种路用性能之间搞平衡或最优化设计,根据当地的气候条件和交通情况做具体分析,尽量互相兼顾。当然为提高沥青路面使用性能还可以考虑以下两个途径:第一是改善矿料级配,采用沥青玛蹄脂碎石混合料( SMA) 。第二是改善沥青结合料,采用改性沥青。
(3)施工质量的控制
(1)严格控制沥青混合料的拌合质量,拌合过程中发现糊料或离析等异常情况应立即进行处理:加大马歇尔试验频率,严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标,必要时对混合料进行特殊配合比设计。
2)保证基层顶面粗糙度。改善基层材料级配,增加粗骨料,提高大中粒径集料含量:控制最佳含水量,改进碾压方法,避免过振过湿,不能使基层顶面形成灰浆硬壳,不能用细料进行压实后找平。
3)合理洒布透层油、粘层油。在进行各层铺筑前,必须保持顶面清洁。根据近年来的施工经验,透层油应以慢裂型乳化沥青为宜。
3.2 治理措施
(1)车辙的处治措施是翻松表面一定深度并清除干净,洒粘层油用沥青混合料铺筑,周围接茬处烙平。
(2)裂缝的处治措施一般如果是轻微网裂清洁表面后刷油或者小面积喷油封面,如果是基层冻缩、干缩引起的纵横裂缝则要清洁缝隙,热油灌缝或用炒拌沥青砂或沥青混合料填缝,捣实、烙平缝口、撒砂、扫匀。
(3)坑槽的处治措施一般是开槽修补,应当注意开槽整齐,槽壁垂直,槽底坚实,均匀涂刷粘层油,填补沥青混合料,整平压实,补部分稍微高出原路面,烙平四周。
(4)脱皮的处治措施需要清除脱落或松动的面层,加洒粘层油,重铺面层或从新罩面。
(5)松散的处治措施,首先收集好松散料,待气温上升时,从新撒铺压实,或用喷油封面、乳液封面。
4 结语
在世界许多国家公路建设发展的过程中都经历了“重建设轻养护、重维修轻预防”的阶段,我国在面向即将到来的公路养护维修时,加强预防性养护将是一项有远见的战略决策。
我国公路建设取得了巨大的成绩,为国民经济持续发展做出了贡献。今后,我国公路事业的重点也将从建设期转入养护期,养护工作“任重”而“道远”。广大学者与工程技术人员致力于研究和探索养护新技术,积累了很多成功的经验。但应该看到,我国在沥青路面的维修养护专门技术方面还很落后,许多问题需要认识和探讨。因此需要我们不断努力,不仅要引进国外的先进技术,还要加强我国养护新技术的研究开发工作。