淺析瀝青路面就地冷再生技術在晉陽高速大修中的應用論文
摘要：結合晉陽高速公路瀝青路面就地冷再生技術處治，分析了瀝青路面材料及舊集料的性質，結合無機結合料穩定冷再生瀝青混合料設計，簡述了瀝青路面就地冷再生施工方法。
關鍵詞：晉陽高速；路面；瀝青；就地冷再生
晉陽高速公路東西走向橫跨于晉城與陽城之間，它于1996年5月1日破土動工，1997年12月25日全線勝利建成通車。該路東起晉城市西南牛匠村，經澤州、陽城兩縣，以及周村、北留、潤城三鎮，西止于陽濟公路叉口處，南接晉焦高速公路，全長36.029cm。作為晉城市境內的首條高速公路，晉陽高速公路的建成極大地緩解了該市交通運輸壓力，促進了晉城地區經濟的發展。但隨著近年來車流量明顯增大，路面損毀較嚴重，為此，山西省高速公路管理部門決定對其進行全線大修。
晉陽高速公路大修工程于2009年4月8日開始實施，采取半幅限制通行、半幅封閉施工交通管制措施。晉陽高速公路全長36.029cm，設計為4車道，全封閉全立交。其中，全幅高速公路28cm,路基寬度為21.5m、行車道寬為2×7m，半幅高速公路8cm，路基寬度為12m，行車道寬為2×4.5m，設計時速為80km/h，瀝青路面27.6cm，水泥路面8.5cm。通過對原路面狀況的調查、原路面材料的取樣和試驗、路面病害成因的分析，確定瀝青路面有55％的路段適合瀝青路面就地冷再生處治，并在此基礎上加鋪8cm～15cm瀝青穩定碎石基層和10cm瀝青混凝土面層。
瀝青路面就地冷再生，是采用專用的就地冷再生設備，對將需要翻修或舊瀝青路面進行現場冷銑刨、破碎和篩分(必要時)，摻入一定數量的新集料、再生結合料、活性填料(水泥、石灰等)、水，經過常溫拌和、攤鋪、碾壓等工序，一次性實現舊瀝青路面再生的技術，它包括瀝青層就地冷再生和全深式就地冷再生兩種方式。僅對瀝青材料層進行的就地冷再生稱為瀝青層就地冷再生；再生層既包括瀝青材料層又包括非瀝青材料層的，稱為全深式就地冷再生。
1 舊瀝青路面材料的性能
瀝青混凝土路面使用黏結力較強的瀝青材料作為結合料，大大增強了礦料間的黏結力，提高了混合料的強度和穩定性。使路面的.使用質量和耐久性得到提高。但瀝青路面在車輪荷載作用下，承受著壓應力、剪應力和拉應力等，同時瀝青路面長期暴露于大自然，會受到各種自然因素如氧、陽光、溫度、水、風等的作用，致使混合料中的瀝青、骨料階性能發生物理、化學變化，并最終表現為瀝青混合料使用品質下降。瀝青路面老化主要是瀝青的老化和骨料的細化。瀝青混凝土路面的損壞總體可分為兩大類，一類為結構性損壞，包括路面結構整體或其中某一部分的破壞，使路面不能支承預定的荷載；另一類為功能性損壞，它可能不伴隨結構性損壞而發生，但由于平整度和抗滑性能等的下降，使其不再具有預定的功能，從而影響了行車質量。
1.1 舊瀝青的性能
瀝青是由多種化學結構極其復雜的化合物組成的一種混合物，其老化主要表現為針入度降低、黏度增大、延度減少、軟化點提高等。表1列出回收舊瀝青的幾項常規指標。
1.2 舊集料的性質
瀝青路面在車輛動、靜荷載作用下承受著拉應力、壓應力和剪應力，因此嵌擠在混合料中的集料顆粒是三維受力，在某一瞬時其受到的力會大于顆粒的極限強度而發生破裂，其破裂可分為3種形式：①對針片狀顆粒，由于受其幾何尺寸的限制，其抗彎拉能力差，很易折斷破壞；②有時顆粒承受的瞬時剪應力超過其極限剪應力，出現剪切破壞；③在荷載作用下相鄰顆粒間會發生相對位移，產生摩擦力，從而相鄰顆粒表面相互磨損而使細顆粒增加。
由于粗骨料主要承受著外部應力的作用，細骨料則起填充作用，因此骨料破壞也以粗骨料為主，也就是說，集料細化主要表現為粗骨料向細骨料的轉化，而細骨料進一步細化成粉料則表現的不明顯。集料的細化改變了瀝青混凝土的級配，使骨架的嵌擠作用減弱，從而使整個結構的抗剪強度減小。同時，骨料的每次破壞都會形成兩個破壞面，此兩個破壞面上沒有瀝青的裹覆，這樣骨料很易散失、剝落，造成路用性能下降。
2 無機結合料穩定冷再生瀝青混合料設計
冷再生瀝青混合料因其中摻加了一定比例的舊料和再生劑(水泥、石灰)，故其配比設計與普通的新拌瀝青混合料有所不同，但其基本的設計思路仍與普通的瀝青混合料設計相一致。
冷再生瀝青混合料的配比設計首先要滿足路用要求，要因地制宜、經濟實用，同時要注意：①應具有抵抗施工過程中和自然因素引起老化的能力，具有較長的使用服務期；②應盡可能地利用舊料，提高舊料摻配率，從而有效地降低工程成本，產生顯著的經濟效益；③應考慮施工的方便性，易于生產、拌和以及攤鋪壓實。
設計時應根據交通量和道路等級、自然氣候條件、舊瀝青路面材料的現狀、施工方法等要素確定混合料類型。冷再生瀝青混合料配比設計步驟大致可表示成：
對舊瀝青混合料的評價→冷再生瀝青標號的選擇→再生劑的選擇與用量確定→確定舊料摻配率→新骨料的級配→冷再生混合料的最佳瀝青用量的確定一目標配合比驗證→生產配合比的調試。
無機結合料穩定再生混合料技術要求見表2。
3 瀝青路面就地冷再生施工方法
在確定采用瀝青路面就地冷再生處治后，首先鋪筑試驗路段，長度不宜小于200m，從施工工藝、工程質量、施工管理、施工安全等方面進行檢驗，確定工藝參數。綜合考慮施工季節、氣候條件、再生作業段寬度、施工機械、運輸車輛的效率和數量、操作熟練程度、水泥終凝時間等因素，綜合確定每個作業段的長度。在施工起點處將各所需施工機具順次首尾連接，連接相應管路。冷再生施工設備一般包括：水罐車、水泥漿車(有條件時)、冷再生機、攤鋪機、壓路機。再生機為Wirtgen公司生產的WR2500型就地冷再生機，該機是中型輪胎式多用途再生機，可進行冷再生，也可進行穩定土拌和。該機可裝備泡沫瀝青發生及噴灑系統，乳化瀝青噴灑系統及水泥稀漿噴灑系統。與傳統的機械相比，維特根WR2500型路面再生機能為用戶提供許多顯著的優點和相當大的功率貯備。維特根WR2500型就地冷再生機是冷再生技術中廣泛應用的設備，并且在多條采用瀝青路面冷再生處治的高速公路及一級公路中應用。
啟動施工設備。按照設定再生深度對路基進行銑刨、拌和。再生機組必須緩慢、均勻、連續地進行再生作業，不得隨意變更速度或者中途停頓，再生施工速度宜為4m/min～10m/min。單個再生至一個作業終點后，將再生機和罐車等倒至施工起點，進行第二幅施工，直至完成全幅作業面的再生。縱向接縫的位置應避開快、慢車道上車輛行駛的輪跡，縱向接縫處相鄰兩幅作業面間的重疊量不宜小于100mm。
根據再生層厚度、壓實度等的需要，配備足夠數量、噸位的鋼輪壓路機、輪胎壓路機，按照試驗段確定的壓實工藝進行碾壓，保證壓實后的再生層符合壓實度和平整度的要求。瀝青路面就地冷再生施工須采用流水作業法，使各工序緊密銜接，盡量縮短從拌和到完成碾壓之間的延遲時間。初壓時混合料的含水率應比最佳含水率大1％～2％，碾壓過程中，再生層表面應始終保持濕潤，如水分蒸發過快，應及時灑水。碾壓過程中若出現彈簧、松散、起皮等現象時，應及時翻開重新拌和，使其達到質量要求。
使用無機結合料的全深式就地冷再生，養生和開發交通應滿足以下要求：①碾壓完成并經過壓實度檢查合格后的路段。應立即進行養生。養生可采用濕砂、覆蓋、灑水等方法。②養生時間不宜少于7d，整個養生期內再生層表面應保持潮濕狀態。養生期內禁止除灑水車輛以外的其他車輛通行。③后續施工前應將再生層清掃干凈，并灑少量水濕潤表面。
就地冷再生工程完工后，應將全線以1km～3km作為一個評定路段，按照表3的要求進行質量檢查和驗收。 從目前的工程實踐來看，瀝青路面就地冷再生技術在道路再生中具有明顯的優勢，具體表現為：①節省成本，包括材料和運輸成本，與其他傳統的施工方法相比，總投資可節省40％。50％②不損壞路基，提高舊路等級，且能夠精確控制鋪層厚度；③由于無需對舊料實施運輸、破碎工藝，因此工期縮短；④可以充分利用舊路的瀝青、石料等材料，減少了新材料的開采，具有重大的環保效益；⑤瀝青冷再生技術采用的筑路機械具有封閉式自動控制添加系統，可以實現合理配比、防止粉塵飛揚，有利于文明施工。
4 結束語
綜上所述，采用瀝青路面就地冷再生技術，可以充分利用舊料，通過選擇適當的配比及新舊料摻和比例，可以再生得到質量相當不錯的再生混和料。實踐表明，這種再生混合料可以使用于高等級公路的瀝青基層。同時，利用瀝青路面就地冷再生技術可以取得相當可觀的經濟效益和顯著的社會效益。
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