1.引言
目前我國公路建設發展迅速，交通量的不斷增長，致使車輛大型化及重載超載車的比例不斷提高，使瀝青路面受到明顯的提前損壞。按照瀝青路面的設計壽命(10-15年)和實際使用情況，從現在起，每年約有12％的瀝青路面需要翻修，舊瀝青混合料廢棄量將達到220萬噸之多，如能對其加以合理利用，每年可節省材料費3億元以上。因此，運用瀝青路面冷再生技術，使得廢棄瀝青混合料變廢為寶，就成為近年來道路工程技術人員研究的重要課題。
2．瀝青路面冷再生技術概述
瀝青路面再生技術按施工溫度和施工工藝可分為四大類:廠拌熱再生、現場熱再生和廠拌冷再生、現場冷再生。其中冷再生技術就是對舊瀝青砼路面材料進行破碎加工,需要時加入部分新骨料或細集料、乳化瀝青(泡沫瀝青)、適量的水及壹定添加劑(水泥或石灰),在自然環境溫度下連續完成材料銑刨、破碎、添加、拌和、攤鋪及成型,並重新形成結構層的壹種工藝方法。經過再生後的舊瀝青混合料,再根據公路等級的不同,用作路面的基層或底基層或其他半剛性基層材料。由於舊瀝青混合料是用作基層材料,所以只要具有壹定的強度、剛度和水穩性就基本可滿足要求。而且冷再生技術往往不涉及舊瀝青材料本身性能的恢復。
3．采用不同穩定劑的瀝青路面冷再生技術
目前,瀝青路面冷再生最常用的穩定劑為水泥、乳化瀝青,泡沫瀝青也逐漸成為研究熱點。這三種穩定劑的不同特性決定了冷再生過程中各自獨特的設計方法、施工工藝及質量控制標準等。表1對以上三種不同冷再生穩定劑的優缺點進行了比較。
表1三種常用冷再生穩定劑的優缺點比較
3.1以水泥為穩定劑的瀝青路面冷再生
水泥作為穩定劑時,其添加方式有兩種,壹種是以固態粉狀水泥與再生料混合,另壹種是以水泥稀漿形式與再生料混合。
以水泥為穩定劑時,再生結構層易產生收縮裂縫,應從下列方面考慮盡量減少收縮開裂程度:
1)水泥含量。水泥用量多則收縮大。為控制收縮開裂,水泥穩定劑的用量為2%~4%。
2)回收舊料的性質。某些材料以水泥進行處理時,收縮量特別大;有些材料在含水量變化時體積變化相當大,塑性指數較高。當材料的塑性指數大於10時,不應單獨采用水泥作穩定處理,必須用石灰與水泥混合或單獨使用石灰,以降低材料的塑性。
3)施工碾壓時的含水量。收縮開裂的程度與施工碾壓再幹燥而消失的水量成正比,但含水量太低易造成壓不實。壹般建議將施工碾壓時的含水量控制在比最佳含水量低1%~1.5%。
4)幹燥的速率。對經水泥處理後的結構層材料適當加以養護,以降低材料幹燥速度,從而降低收縮開裂。壹般水泥穩定結構層施工完後7 d內必須灑水養生,或鋪築臨時封層和瀝青層,以免結構層表面水分蒸發過快,導致結構層收縮開裂。如果沒有鋪築臨時封層,則壹定期限內水泥穩定結構層不得開放交通。
3.2以乳化瀝青為穩定劑的瀝青路面冷再生
乳化瀝青在常溫下可與潮濕的粒料進行拌和提高材料的強度,因此,乳化瀝青是最常用的壹種瀝青類穩定劑。壹般情況下,將乳化瀝青和水泥混合使用,除了可提高再生混合料的水穩定性外,還可提高其早期強度,但水泥添加量必須控制在粒料重量的2%以下,以免削弱混合料的抗疲勞性能。
在進行冷再生時,壹般以含水量與密度的關系為指標控制含水量,確保結構層的碾壓質量。但在以乳化瀝青作為穩定劑時,必須用總流體含量來代替含水量,用達到最大密度時的最佳總流體含量(OTFC)作為指標。OTFC指混合料中水與脫乳前乳化瀝青量的總和。在實際工程中,若現場路面材料的含水量接近OTFC,則加入乳化瀝青會使材料的總流體含量超過飽和點。這種情況很難用降低乳化瀝青用量來解決,可以加入少量水泥(<2%),如果還是不能解決,則需將現場材料晾幹,待其含水量降低到壹定程度後再進行冷再生處理。
乳化瀝青再生混合料的配合比設計中,應根據瀝青路面舊料的級配情況考慮是否加入新集料,再將混合集料加入不同用量的乳化瀝青和水進行試驗,通過力學強度指標確定混合料的最佳乳化瀝青用量和用水量。
3.3以泡沫瀝青為穩定劑的瀝青路面冷再生
以泡沫瀝青作為穩定劑時,待處理的材料級配必須符合壹定的要求,其中的細料部分級配組成,尤其是0.075 mm以下部分填料對泡沫瀝青混合料性能的影響最大,這主要源於泡沫瀝青在混合料中獨特的分布方式。泡沫瀝青混合料中泡沫瀝青只裹覆細集料,形成壹種砂漿,砂漿再以點聯結的方式將粗集料顆粒粘成整體,而不像普通的熱拌瀝青混合料或乳化瀝青混合料中瀝青在集料表面形成均勻的瀝青膜。因此,混合料中必須有足夠的細料,壹般規定0.075 mm通過率不得小於5%,以保證泡沫瀝青的有效分散。
含水量是泡沫瀝青混合料設計中的壹個重要參數,其作用主要有兩個,即保證泡沫瀝青的分散和混合料的有效壓實。對泡沫瀝青混合料合理含水量的研究有很多,目前在實際使用中主要采用集料最佳擊實含水量OMC的65%~85%對應的含水量。
泡沫瀝青混合料配合比設計中,首先根據舊路面材料的級配情況,考慮是否加入新集料,由不同瀝青溫度和不同用水量確定出合理的瀝青發泡特性然後通過擊實試驗確定混合集料的最佳含水量,以此確定混合料的拌和用水量;再以不同的泡沫瀝青用量進行混合料拌和、成型和養生,通過力學性能指標確定出最佳泡沫瀝青用量。
4．冷再生技術展望
從節約能源和運輸費用角度來看,采用泡沫瀝青進行現場冷再生是目前瀝青路面回收再利用比較合適的工藝方式。我國對泡沫瀝青及其混合料方面研究較少,作為瀝青材料再生研究的重要內容,瀝青混合料冷再生技術的研究和應用需進壹步引起關註。同時,長期以來我國道路大都采用半剛性基層(據統計,我國90%以上的高等級公路瀝青路面基層及底基層都采用半剛性材料),再生基層的應用可為高等級公路提供完全不同於半剛性基層材料的新型柔性基層材料。加強對瀝青路面再生利用的研究,無論是對環保,還是對路面的使用性能都具有重要價值。
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