就地热再生技术在沥青路面预防养护中的应用
2023-08-17侯士旺
1 引言
随着国民生活水平的提高,国内汽车数量飞速增加,高速公路路面所承受的汽车荷载逐年增加, 使得国内早期修建的高速公路出现车辙、龟裂、车辙等病害,严重影响路面使用性能,因此,大量早期修建的高等级公路需要进行养护。 传统的路面返修需要进行大量翻挖, 导致大量旧沥青混合料随意堆置,造成资源浪费[1]。为了使旧沥青混合料得到充分利用,沥青再生技术已成为路面养护的发展趋势,其中,就地热再生技术普遍用于目前高等级公路养护中。 故本文对该技术进行进一步研究,为道路养护建设提供一定技术指导。
2 工程概况
选取某高速公路养护工程K1501+200~K1502+200 段为例进行研究。 该高速公路设计车道为双向四车道, 设计车速80 km/h, 路基宽36 m, 路基平均填高3.5 m, 最大填高为5.7 m, 最小填高为2.8 m。 原路段结构在长期行车荷载作用下,路面结构严重损坏。 经研究,决定采用就地热在生技术该路段进行养护处理。
3 原材料性能检测
3.1 RAP中旧沥青性能检测
针入度、 软化点和延度是用来评价沥青混合料路用性能的三大物理指标,本文对试验路段的RAP 旧沥青性进行针入度、软化点和延度检测,同时与重庆70 号沥青三大指标进行对照分析,以判断RAP 中旧沥青老化程度,确保能否再次利用,试验结果见表1。
表1 旧沥青性能指标
由上述试验结果可知,就沥青针入度、软化点均大于重庆70 号沥青规范值,而延度大于重庆70 号沥青规范值,说明道路在多年交通荷载作用下,旧沥青已严重老化,需进行翻修、养护处理。
3.2 新沥青性能检测
本项目就地热再生技术养护施工中, 新沥青采用为SBS改性沥青,经检测各项性能否满足施工要求。
3.3 再生剂性能检测
再生剂是就地热再生技术施工中的重要添加剂, 本文对所选用再生剂的各项指标进行性能检测,检测结果见表2。
表2 再生剂性能检测
由上述试验结果可知,所选用的在生剂满足施工要求。
3.4 集料性能检测
本文选择石灰岩碎石,按照JTG E42—2005《公路工程集料试验规程》对集料性能检测,各项性能满足规范要求。
4 工程应用
4.1 施工工艺
4.1.1 施工前准备
养护路段需要进行封闭交通, 因此, 提前放置路用指示牌,并规划好备用路段。 清理病害路面原有的薄层罩面、灌封材料等,同时路面进行打扫,使路面干净整洁,方便施工[2]。
4.1.2 新混合料摊铺
本项目采用复拌再生工艺, 摊铺时复拌机跟随加热剂缓慢行驶,中途不得急刹、掉头等操作。 加热机组在施工时,应控制整个复拌机组行驶速度,通常在1.5~2.5 m/min。
4.1.3 新混合碾压
摊铺结束后进行碾压,其规则为:先轻压,后重压、先慢压,后快压、先压两边,后压中间,压实遍数在8 次以上,14 次以下为佳,初次压实采用三轮压路机,压实速度控制在1 km/h,静压3 遍;复压采用振动压路机,压实速度控制在1.5 km/h,重压5 遍;最终压实采用胶轮压路机,压实速度控制在1.5 km/h,静压2 遍[3]。
4.1.4 养护
在施工结束后不得立即开放交通, 需在养护完成后于晴天开放交通。
4.2 新生混合料高温性能研究
路面高温稳定性是评价沥青混合料质量的重要指标,良好的高温稳定性,可以有效抵抗路面车辙,使路面保持整洁,目前我国常用测定方法为车辙试验,以动稳定度进行评价,其公式如下:
式中,DS 为动稳定度, 次/mm;d1为对应时间t1的变形量,mm;d2为对应时间t2的变形量,mm;C1为修正系数,取1.0;C2为试件系数,取1.0;N 为试件轮碾速度,取42 次/min。
本文分别采用3 种油石比混合料试件, 并对其进行车辙试验,确保合适油石比并确保高温性能。 试验结果见表3 及图1。
图1 再生沥青混合料高温稳定性检测图
表3 再生沥青混合料高温稳定性检测表
由表3 可知,当油石比为4.8%时,动稳定度值分别为3 154 次/mm、3 088 次/mm、3 425 次/mm,均值为3 222 次/mm;当油石比为5.0%时,动稳定度值分别为4 255 次/mm、4 876 次/mm、5 613 次/mm,均值为4 915 次/mm;当油石比为5.2%时,动稳定度值分别为5 042 次/mm、4 521 次/mm、3 942 次/mm,均值为4 502 次/mm,均满足规范要求。 由图1可知,油石比与高温稳定性呈线性关系,先增加后降低,当油石比为5%时,新生混合料动稳定次数最大,高温新能最佳。因此,在满足高温性能要求下,可采用油石比为5%的再生混合料新能最佳。
3.2 新生混合料水温定性能研究
路面水稳定性是评价沥青混合料质量的重要指标之一,良好的水稳定性,可以有效抵抗路面病害,保证行车舒适,目前我国常用测定方法为浸水马歇尔试验。 本文分别采用3 种油石比混合料试件,并对其进行浸水马歇尔试验,确保合适油石比并确保水温定性。 试验结果如表4 及图2 所示。
图2 新生沥青混合料浸水马歇尔试验结果图
表4 新生沥青混合料浸水马歇尔试验结果表
由表4 可知,当油石比为4.8%时,浸水30 min 后稳定度为20.22 kN, 浸水48 h 后稳定度为17.31 kN, 残留稳定度为85.6%;当油石比为5.0%时,浸水30 min 后稳定度为20.87 kN,浸水48 h 后稳定度为18.54 kN,残留稳定度为88.8%;当油石比为5.2%时,浸水30 min 后稳定度为21.90 kN,浸水48 h 后稳定度为18.92 kN,残留稳定度为86.4%。 由图2 可知随着油石比增加,稳定度先增加后降低,在油石比为5%时,稳定度最大,说明此时水稳定性能最佳。 因此,在工地施工,可采用油石比为5%的再生混合料,此时水稳定性能较佳。