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厂拌冷再生混合料施工技术要点分析

2021-06-13刘祥龙

交通科技与管理 2021年5期
关键词:工程概况施工工艺

刘祥龙

摘 要:改革开放40多年来,我国经济社会迅速发展,公路作为地区连接的重要枢纽工程,在我国经济发展中占据着至关重要的位置。据不完全统计,我国90%以上的高等级公路均采用沥青路面结构,沥青作为路面施工的主要材料,在我国公路建设规模持续扩大的过程中,需求量也越来越高。同时,伴随社会经济的高速发展,早期修建的大量公路工程逐步进入大中修阶段,将产生大量废旧沥青混合料,此时,选用厂拌冷再生施工技术,可充分利用废旧沥青材料,降低成本,提高施工效果。

关键词:厂拌冷再生;工程概况;施工工艺

0 引言

公路网的逐步完善,为人们带来了极大的交通便利,并推进了区域经济发展,产生了巨大了社会效益与经济效益。在其快速发展的背后,大量早期修建的公路工程已步入大中修阶段,如何做好公路养护工作成为了当前急需解决的问题。冷再生技术是目前路面维修施工最常见的一种技术,该技术的应用可节约资源,实现废旧材料再生利用,可大大降低施工成本。作为一次性粉碎施工法,冷再生技术能够将旧沥青路面就地翻挖、铣刨、破碎,再掺入一定数量的再生剂、水泥和骨料,旧沥青混凝土路面粉碎料,经冷再生设备拌和并加入适量的水后,按设定的厚度,经整平摊铺、反复碾压和后期养护,使其达到设计路基结构层技术要求的一种施工工艺。

1 工程概况

某公路工程通车运营时间较长,随着交通量的逐年增长,部分路面尤其是第二、第三主车道路面病害较严重,路面结构性和功能出现较大程度损坏,道路通行能力受到较大限制。为了改善和提升公路行驶服务质量,提高路网通行能力,更好地服务于经济社会的发展,对该公路进行维修改造。该文选定K3426+700—K3432+310为试验段,共5.61 km,本着节能、经济的方针,对路面病害进行处治。

2 路况病害原因分析

经过多年的通车运营,在重载交通流的反复作用下,原路面出现了车辙、龟裂老化、密集裂缝等病害,病害位置主要集中在第二、第三主行车道。路面病害原因如下:

(1)路面结构不合理。受建设环境与设计等因素的影响,本项目的沥青面层偏薄,属于典型的“强基薄面”,导致沥青面层抵抗基层反射裂缝的能力减弱,加速反射裂缝发展至面层表面;另外,其下面层采用6 cm AC-25Ⅰ,结构层厚度与材料公称粒径不匹配,易产生离析。

(2)使用年限影响。该路段竣工通车已超过10年,沥青面层材料在行车荷载的反复作用下已接近疲劳极限,材料逐渐老化,抵抗裂缝的能力逐年降低。随着使用年限的增加,路面整体性能不断衰退,导致路面病害逐渐发展并恶化。

(3)水损害问题。该路段所在地区年降雨量大,雨季时间长,年平均降雨量为1 720 mm;且因“强基薄面”的路面结构,反射裂缝较多,在行车荷载及动水压力反复作用下路面出现各种病害。

3 配合比设计

(1)级配组成设计。为了满足乳化沥青冷再生基层的级配要求,更好提高再生混合料性能,需要掺加新骨料对旧沥青混合料级配进行调整。经过试配,确定再生混合料的掺配比例为10 mm~30 mm:5 mm~10 mm:0 mm~5 mm:10 mm~30 mm:矿粉=20:35:34:8:3,同时,为了提高冷再生混合料的早期强度及路用性能,在旧沥青混合料冷再生过程中外掺2%的水泥。

(2)乳化沥青冷再生配比设计。第一,确定最佳含水率。按照混合料设计级配,固定乳化沥青用量为4.0%,变化拌和用水量采用击实试验进行分析,确定最大干密度为2.242 g/cm3,对应的最佳含水率为4.2%。第二,确定最佳乳化沥青用量。采用马歇尔法成型试件,控制总含水量为4.2%,试模直径为152.4 mm。采用两次击实的方法成型,试件第一次成型,常温双面击实150次;试件第二次成型,放入60℃鼓风干燥箱中恒温通风养生48 h后,再双面击实75次,冷却到室温,脱模。脱模后进行劈裂强度、浸水劈裂强度等指标的测试。本项目最佳乳化沥青用量确定结合工程经验,按照乳化沥青3.0%,3.5%,4.0%三个用量进行试配,从检测结果可知,乳化沥青含量为3.5%时配合比各项指标满足规范要求。因此选用3.5%作为目标配合比的最佳乳化沥青用量。第三,乳化沥青冷再生目标配合比性能检验。车辙试验的动稳定度测定值大于6 000次/毫米,远超过不小于1 000次/毫米的规范要求,符合规定要求。用劈裂抗拉强度比TSR评价混合料的水稳定性。TSR试验结果为82.8%,大于70%满足规范要求。采用的目标配合比为RAP(10 mm~30 mm):RAP(5 mm~10 mm):RAP(0 mm~5 mm):新矿料10 mm~30 mm:矿粉=20:35:34:8:3,外掺水泥剂量为2.0%,外掺乳化沥青为3.5%,外掺用水量为2.8%。

4 厂拌冷再生混合料施工工艺

(1)旧料破碎、筛分及存储。经观测,铣刨料粒径较大,在厂拌施工前,需二次破碎、筛分再生料,可选用以下3种方式挖除,1)机械开挖。旧路面全厚度破碎处理,在工厂内针对粒径较大的破碎材料进行破碎、筛分处理,从而合理控制粒径。2)现场处理。现场完成再生料破碎、加工处理,随后向工厂运输破碎料并再生利用。3)路面冷铣刨。原路面通过再生铣刨机进行破碎处理,路面挖除深度必须符合设计要求,通过铣刨设备的应用,可提高工作效率,加快施工进度。

RAP料处理之后,可通过装载设备运输至指定位置,防止产生材料离析问题,此外,尽可能快速使用完回收的材料,减短堆放时间。

(2)拌和。按照试验确定的生产配合比,通过拌和楼按比例投放RAP料、乳化沥青、水泥等材料,保证用量准确。在整个拌制过程中,要具有均匀性,五花白、结团等问题。再生冷料拌和之后,需及时运输至现场,不宜存储。

(3)运输。根据混合料生产能力等实际情况,确定运输车用量。运料前,要保证运输车内洁净,避免污染混合料。在装料前,需将将一层润滑剂均匀涂抹到车厢侧板、底板部位,避免混合料与车厢板粘结。装料时,可分三次完成装料处理,顺序为“前-后-中”。运输过程中,车厢需采用帆布等材料全面覆盖,避免混合料蒸发过快,影响混合料质量。卸料时,应与摊铺机之间保持安全距离,避免碰撞。完成之后,需及时清理车厢。

(4)摊铺。摊铺前,本工程无须加热熨平板,仅需均匀涂抹防粘剂,可按照“低频高幅”进行摊铺施工。摊铺速度控制在每分钟2 m~4 m,在整个过程中,严禁随意更变速度、中断、急转弯等。若因路面宽度问题,无法一次性完成摊铺,需进行挡板加设及切边处治,并将粘层油涂抹到接触处。在摊铺施工中,需做好传感器高程控制,在再生混合料内,埋设螺旋布料器,盡可能降低混合料离析产生机率。

(5)压实成型。本工程选择吨位适中的压路机进行厂拌冷再生混合料压实,根据施工要求,合理确定压实遍数,避免在压实过程中出现过压等问题。碾压施工一般分3阶段完成,本工程采用双钢轮压路机组合轮胎压路机的方式进行碾压施工。1)初压时,紧随摊铺机后面,通过双钢轮压路机先进行1遍静压施工,随后进行3~6遍振动压实,碾压速度控制在2.5 km/h~3.5 km/h之间。2)复压时,完成初压后需及时进行复压,可采用轮胎压路机进行多遍不间断揉压,遍数可控制在6~10遍,行驶速度控制在3 km/h~4km/h,直到路面明显轮迹基本消除,路面平整。3)终压时,采用双钢轮压路机进行3~4遍碾压即可,行驶速度控制在4 km/h~5km/h,以此起到收面作用。

5 结束语

综上所述,发展经济,交通先行,随着经济的快速发展,路面服务性能却逐年下降,尤其是重载交通条件下,严重影响了沥青路面的正常使用年限。公路沥青路面破坏类型众多,制定路面维护大中修方案显得极为迫切。为此,在公路大中修工程施工中,采取厂拌冷再生施工技术具有重要意义。

参考文献:

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[2]郭银涛,刘清泉,刘振清.考虑水泥作用的改性乳化沥青冷再生混合料性能研究[J].公路交通科技,2012(06):6-10.

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