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[摘 要]目前,就地冷再生技术是公路半刚性基层沥青路面大修的新方法。本文结合工程实际,对就地冷再生技术在半刚性基层沥青路面中的应用作一些探讨。
[关键词]就地冷再生 半刚性基层 沥青路面 应用
中图分类号:TU233 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)17-0094-02
一、引言
半刚性基层沥青路面是半刚性基层和沥青路面面层组合成的路面结构形式,其具有沥青路面的行车舒适,易于养护维修的优点,又具有半刚性基层的刚度大、整体性好,材料来源简便,施工工艺较简单的优点,因而在我区大量地修建半刚性基层沥青路面。但是半刚性基层材料也具有容易发生温缩或干缩裂缝的缺点,随着时间推移,这些裂缝会逐渐穿透沥青面层,形成反射裂缝,造成沥青路面开裂破坏,影响半刚性基层沥青路面使用寿命和路面的使用性能.由于自身结构的缺陷、施工质量、车辆超载、自然因素等的不良影响,半刚性基层沥青路面建成通车不久就出现不同程度的损坏,给公路养护带来很大的压力。
传统的半刚性基层沥青路面大修方式是直接加铺补强层(新的路面)。如果不是路基或底基层软弱的原故,半刚性基层沥青路面的整体强度依然不小,所以强度计算后需要的补强层厚度较小,甚至不用补强;迷惑之中,设计者往往以传统的结构层厚度来设计(即补强层控制在20~30㎝),这样一来,既违背的补强设计的初衷,也解决不了旧路裂纹反射的问题;如果是旧路内部存在大量的路基或底基层软弹,这时的旧路面强度会呈现两种极端,计算旧路的强度代表值时会出现两个情况,一是强度的均方差大,造成强度代表值小,需要补强层的厚度大;二是特异点多,需要挖除处理的地方多,最终造成大修的成本高。总之,一般情况下,半刚性基层沥青路面大修采取直接加铺补强层的方式存在不合理因素。反之,全部挖除旧路面再铺筑新路面,结果也会出现不能充分利用旧路的强度和材料,而造成浪费资源同时挖除旧路面废弃物需要占用土地并带来环境污染的问题,从经济和社会效益来说更不可取。因此,如何科学地修复半刚性基层沥青路面,充分改造利用旧路面为公路事业服务是公路养护研究的主要方向。
二、旧路面再生技术的应用分析
(一)旧沥青路面材料再生利用的前景
旧路面再生利用的起步是从旧沥青路面材料再生利用开始,有热再生和冷再生两种方式;经过长期大量的研究,相关的旧沥青路面再生生产设备已经产生,各种再生添加剂也不断挖掘出来,再生技术不断得到发展和完善,许多国家都编有了再生技术手册或技术规范,很好地指导旧沥青路面材料再生利用工作,为沥青路面的可持续发展作了很大的贡献。
旧沥青路面材料再生利用在我区普通沥青路面养护工作主要有成本和质量控制两方面的制约。我区早年修建的沥青路面厚度薄,对于短路段的路面大中修,铣刨机械费用高以及因旧沥青路面含油量偏少,再生利用需添加新的沥青量多等因素都影响到再生利用的成本,所以应根据旧沥青路面的含油量和骨料级配的检测结果通过核算成本后比较而定。使用多年的沥青路面因基层翻浆、外部的污染等原因,造成沥青碎石混合料被污染严重,也会影响到再生后的工程质量。
(二)水泥稳定就地冷再生技术应用的分析
1、水泥稳定就地冷再生技术的简介
根据目前普通公路养护的实际情况,沥青面層与半刚性基层混合再生利用(简称混合再生)应用更广泛一些。混合再生有集中厂拌和就地冷再生两种,集中厂拌再生需要有贮料场地,较之就地冷再生需要增加施工场地到贮料场地的来回运输费用,因此成本高一些,但质量易得到保障。为了减少路面大修成本,就地冷再生成为主要的路面大修再生方式。就地冷再生是利用专门的铣刨机械按预定的深度在现场将原路面(旧路上应预先摊上需要加入的新集料以及稳定剂)铣刨破碎、拌合、摊铺,再通过碾压与形成新的再生结构层,作为新加铺路面的基层或底基层。为了提高再生结构层的强度和水稳定性,常用水泥作为稳定剂。以水泥作为稳定剂的就地冷再生称为水泥稳定就地冷再生。
2、水泥稳定就地冷再生的优点和缺点
(1)优点:施工对交通影响较小且施工速度较快;有效减少和缓解路面反射裂缝的出现;在不改变路面纵横线形的条件下,冷再生技术可以提高路面的结构承载力;冷再生技术较之传统的路面维修技术是较为经济的,另外,在要求经济与环境和谐共处的当今,冷再生技术的环保性也值得关注, 其在节约资源与保护环境的同时也解决了废物堆置的问题。
(2)缺点:变异性大,路面冷再生较之传统的路面维修技术来说,其材料和施工的变异性大,这对结构的性能是不利的;养生期长,冷再生混合料要达到规定的强度,则需通过一定时间的养生期;对环境,在施工过程中,冷再生技术受周围环境,尤其是湿度和温度的影响较大。
3、水泥稳定就地冷再生技术的应用中主要把握好以下几方面问题
(1)把握好局部再生和全部再生的决策。影响局部再生和整体再生的决策的主要因素是旧路面的损坏程度和路基的强度和稳定性。表面上局部再生比整体再生少花钱,但不能这样认定。再生的结构层和原结构层在强度和稳定性上都会有差别,再加上再生的结构层强度本身变异性也大,局部再生后的整个结构层的强度代表值也不高,这样并不能减小加铺层的厚度,同时再生的结构层的稳定过程中也会给加铺结构层埋下质量隐患。一般来说,路面损坏率超过70%,就应全部再生。路基的强度和稳定性不足,也应全部再生,在再生过程中通过各种办法进一步提高路基的强度和稳定性。
(2)把握好再生结构层在大修路面中的功能。再生结构层应当作为加铺路面的基层或底基层呢,关健是再生结构层顶面的强度代表值和强度变异性,如果强度代表值和强度变异性都满足路面的基层的设计要求,再生结构层当作基层使用应没问题;但经验往往是强度代表值满足路面的基层的设计要求而强度变异性不满足,这时就应慎重考虑,如果该公路属于重交通或主要干线,最好把再生结构层当底基层使用;如果再生结构层顶面的强度代表值不满足路面的基层的设计要求,就当底基层用,加铺层按相关设计规范设计。
(3)把握好水泥稳定就地冷再生技术实施的关健技术。
①无机结合料稳定冷再生混合料级配。就地水泥稳定混合冷再生将作为新路面的基层或底基层,所以必须具有一定承载能力和稳定性,因此,冷再生混合料必须有一定的粒径要求,冷再生混合料应满足表1中3号级配的范围,并尽量偏下限(即偏粗)。
②就地水泥稳定混合冷再生材料应按水泥稳定类材料的要求符合现行的《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034—2000)规定水泥稳定类材料应用于各等级公路时采用混合料7d无侧限饱水抗压强度做为指标,满足表2的要求。
对于一般地方公路路面基层,强度大于2.5MPa即可,根据施工经验,水泥再生沥青面层和基层混合料的最佳水泥剂量为4%左右。
(4)把握好水泥稳定就地冷再生技术的施工工艺关健控制要点。
①铣刨深度必须符合设计要求
②利用大功率铣刨机械,铣刨行走速度尽量快,以减少铣刨机械对旧路面骨料的损伤。
③通过对铣刨材料的骨料的级配的检验结果,增加新粗骨料确保混合料符合设计要求。
④再生混合料含水量应稍大于最佳含水量。
⑤压路机械应利用大功率的,同时使用高振幅来压路,以尽量压碎未铣刨到的下部分旧半刚性基层,同时减少或消除旧基层以下部分留下的质量隐患。
⑥保养的时间要超过三天,让混合料的强度逐渐形成。
三、旧路面再生技术的应用推广的重大意义
普通公路一般是混合双车道或单车道,路面大修又不能封闭施工,所以施工对过往车辆的影响是重要的考虑因素,而就地冷再生技术不用增添更多的材料且施工速度较快对交通影响较小;是普通公路大修首选的技术方案。另外就地冷再生技术提高废旧路面再生利用效率和安全可靠性,减少对新原材料的需求,节约工程造价,同时充分利用旧材料,防止路面废渣对自然环境的二次破坏与污染,因此将具有重要的经济和社会效益,旧路面再生技术的值得推广应用。
[关键词]就地冷再生 半刚性基层 沥青路面 应用
中图分类号:TU233 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)17-0094-02
一、引言
半刚性基层沥青路面是半刚性基层和沥青路面面层组合成的路面结构形式,其具有沥青路面的行车舒适,易于养护维修的优点,又具有半刚性基层的刚度大、整体性好,材料来源简便,施工工艺较简单的优点,因而在我区大量地修建半刚性基层沥青路面。但是半刚性基层材料也具有容易发生温缩或干缩裂缝的缺点,随着时间推移,这些裂缝会逐渐穿透沥青面层,形成反射裂缝,造成沥青路面开裂破坏,影响半刚性基层沥青路面使用寿命和路面的使用性能.由于自身结构的缺陷、施工质量、车辆超载、自然因素等的不良影响,半刚性基层沥青路面建成通车不久就出现不同程度的损坏,给公路养护带来很大的压力。
传统的半刚性基层沥青路面大修方式是直接加铺补强层(新的路面)。如果不是路基或底基层软弱的原故,半刚性基层沥青路面的整体强度依然不小,所以强度计算后需要的补强层厚度较小,甚至不用补强;迷惑之中,设计者往往以传统的结构层厚度来设计(即补强层控制在20~30㎝),这样一来,既违背的补强设计的初衷,也解决不了旧路裂纹反射的问题;如果是旧路内部存在大量的路基或底基层软弹,这时的旧路面强度会呈现两种极端,计算旧路的强度代表值时会出现两个情况,一是强度的均方差大,造成强度代表值小,需要补强层的厚度大;二是特异点多,需要挖除处理的地方多,最终造成大修的成本高。总之,一般情况下,半刚性基层沥青路面大修采取直接加铺补强层的方式存在不合理因素。反之,全部挖除旧路面再铺筑新路面,结果也会出现不能充分利用旧路的强度和材料,而造成浪费资源同时挖除旧路面废弃物需要占用土地并带来环境污染的问题,从经济和社会效益来说更不可取。因此,如何科学地修复半刚性基层沥青路面,充分改造利用旧路面为公路事业服务是公路养护研究的主要方向。
二、旧路面再生技术的应用分析
(一)旧沥青路面材料再生利用的前景
旧路面再生利用的起步是从旧沥青路面材料再生利用开始,有热再生和冷再生两种方式;经过长期大量的研究,相关的旧沥青路面再生生产设备已经产生,各种再生添加剂也不断挖掘出来,再生技术不断得到发展和完善,许多国家都编有了再生技术手册或技术规范,很好地指导旧沥青路面材料再生利用工作,为沥青路面的可持续发展作了很大的贡献。
旧沥青路面材料再生利用在我区普通沥青路面养护工作主要有成本和质量控制两方面的制约。我区早年修建的沥青路面厚度薄,对于短路段的路面大中修,铣刨机械费用高以及因旧沥青路面含油量偏少,再生利用需添加新的沥青量多等因素都影响到再生利用的成本,所以应根据旧沥青路面的含油量和骨料级配的检测结果通过核算成本后比较而定。使用多年的沥青路面因基层翻浆、外部的污染等原因,造成沥青碎石混合料被污染严重,也会影响到再生后的工程质量。
(二)水泥稳定就地冷再生技术应用的分析
1、水泥稳定就地冷再生技术的简介
根据目前普通公路养护的实际情况,沥青面層与半刚性基层混合再生利用(简称混合再生)应用更广泛一些。混合再生有集中厂拌和就地冷再生两种,集中厂拌再生需要有贮料场地,较之就地冷再生需要增加施工场地到贮料场地的来回运输费用,因此成本高一些,但质量易得到保障。为了减少路面大修成本,就地冷再生成为主要的路面大修再生方式。就地冷再生是利用专门的铣刨机械按预定的深度在现场将原路面(旧路上应预先摊上需要加入的新集料以及稳定剂)铣刨破碎、拌合、摊铺,再通过碾压与形成新的再生结构层,作为新加铺路面的基层或底基层。为了提高再生结构层的强度和水稳定性,常用水泥作为稳定剂。以水泥作为稳定剂的就地冷再生称为水泥稳定就地冷再生。
2、水泥稳定就地冷再生的优点和缺点
(1)优点:施工对交通影响较小且施工速度较快;有效减少和缓解路面反射裂缝的出现;在不改变路面纵横线形的条件下,冷再生技术可以提高路面的结构承载力;冷再生技术较之传统的路面维修技术是较为经济的,另外,在要求经济与环境和谐共处的当今,冷再生技术的环保性也值得关注, 其在节约资源与保护环境的同时也解决了废物堆置的问题。
(2)缺点:变异性大,路面冷再生较之传统的路面维修技术来说,其材料和施工的变异性大,这对结构的性能是不利的;养生期长,冷再生混合料要达到规定的强度,则需通过一定时间的养生期;对环境,在施工过程中,冷再生技术受周围环境,尤其是湿度和温度的影响较大。
3、水泥稳定就地冷再生技术的应用中主要把握好以下几方面问题
(1)把握好局部再生和全部再生的决策。影响局部再生和整体再生的决策的主要因素是旧路面的损坏程度和路基的强度和稳定性。表面上局部再生比整体再生少花钱,但不能这样认定。再生的结构层和原结构层在强度和稳定性上都会有差别,再加上再生的结构层强度本身变异性也大,局部再生后的整个结构层的强度代表值也不高,这样并不能减小加铺层的厚度,同时再生的结构层的稳定过程中也会给加铺结构层埋下质量隐患。一般来说,路面损坏率超过70%,就应全部再生。路基的强度和稳定性不足,也应全部再生,在再生过程中通过各种办法进一步提高路基的强度和稳定性。
(2)把握好再生结构层在大修路面中的功能。再生结构层应当作为加铺路面的基层或底基层呢,关健是再生结构层顶面的强度代表值和强度变异性,如果强度代表值和强度变异性都满足路面的基层的设计要求,再生结构层当作基层使用应没问题;但经验往往是强度代表值满足路面的基层的设计要求而强度变异性不满足,这时就应慎重考虑,如果该公路属于重交通或主要干线,最好把再生结构层当底基层使用;如果再生结构层顶面的强度代表值不满足路面的基层的设计要求,就当底基层用,加铺层按相关设计规范设计。
(3)把握好水泥稳定就地冷再生技术实施的关健技术。
①无机结合料稳定冷再生混合料级配。就地水泥稳定混合冷再生将作为新路面的基层或底基层,所以必须具有一定承载能力和稳定性,因此,冷再生混合料必须有一定的粒径要求,冷再生混合料应满足表1中3号级配的范围,并尽量偏下限(即偏粗)。
②就地水泥稳定混合冷再生材料应按水泥稳定类材料的要求符合现行的《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034—2000)规定水泥稳定类材料应用于各等级公路时采用混合料7d无侧限饱水抗压强度做为指标,满足表2的要求。
对于一般地方公路路面基层,强度大于2.5MPa即可,根据施工经验,水泥再生沥青面层和基层混合料的最佳水泥剂量为4%左右。
(4)把握好水泥稳定就地冷再生技术的施工工艺关健控制要点。
①铣刨深度必须符合设计要求
②利用大功率铣刨机械,铣刨行走速度尽量快,以减少铣刨机械对旧路面骨料的损伤。
③通过对铣刨材料的骨料的级配的检验结果,增加新粗骨料确保混合料符合设计要求。
④再生混合料含水量应稍大于最佳含水量。
⑤压路机械应利用大功率的,同时使用高振幅来压路,以尽量压碎未铣刨到的下部分旧半刚性基层,同时减少或消除旧基层以下部分留下的质量隐患。
⑥保养的时间要超过三天,让混合料的强度逐渐形成。
三、旧路面再生技术的应用推广的重大意义
普通公路一般是混合双车道或单车道,路面大修又不能封闭施工,所以施工对过往车辆的影响是重要的考虑因素,而就地冷再生技术不用增添更多的材料且施工速度较快对交通影响较小;是普通公路大修首选的技术方案。另外就地冷再生技术提高废旧路面再生利用效率和安全可靠性,减少对新原材料的需求,节约工程造价,同时充分利用旧材料,防止路面废渣对自然环境的二次破坏与污染,因此将具有重要的经济和社会效益,旧路面再生技术的值得推广应用。