沥青旧路面冷再生施工试验研究

2014-10-21王涛冯秀栋

建筑遗产 2014年7期

关键词：试验

王涛冯秀栋

摘要：旧沥青路面就地冷再生技术为科学合理地进行旧路改造找到一种新的途径，试验是冷再生施工的基础，直接影响着施工质量。本文介绍了沥青旧路面冷再生技术与设计，分析了沥青旧路面冷再生施工试验，并以实际工程为例对其进行探讨。

关键词：旧路面；冷再生；试验

一、沥青旧路面冷再生技术与设计

（一）沥青旧路面冷再生技术

当前国内现有的水泥冷再生技术，主要是利用水泥冷再生旧沥青混凝土和部分基层材料，加入部分新骨料或细集料，并按一定比例加入一定量的添加剂和适量的水，在自然环境温度下连续完成旧路面的铣刨、破碎、添加、拌和、摊铺及压实成型，重新形成基层或底基层的一种工艺方法。

旧沥青混凝土材料冷再生利用基层常用的两种形式为：场拌冷再生和现场冷再生。场拌冷再生是先通过路面铣刨机铣刨后，经过破碎筛分机、再生拌和机对旧油石进行拌和处理，再由路面摊铺机和压路机摊铺，碾压得到稳定的基层。现场冷再生是直接在旧路上均匀铺撒水泥等添加剂和骨料，通过专业的拌和设备进行拌和，然后进行刮平碾压得到稳定的基层。

（二）沥青混凝土路面冷再生的设计方法

冷再生结构设计理论上是以双圆均布荷载作用下的多层弹性连续体系为基础，考虑了层间接触条件的影响，同时进行各层顶面弯沉值计算与层底拉应力的验算。

1、旧路试验调查

冷再生技术适用于大部分沥青混凝土旧路大修与改建工程。首先需要对旧路进行详细的调查，主要包括以下内容：

（1）对旧路结构和历年修补改造情况进行调查，并对沿线进行观察，以了解旧路的表面状况，包括变形、裂缝、边缘破坏及路面构造等。

（2）对路段内的交通量进行调查分析，包括年平均日交通量、重型交通所占比例、每个重型车辆所相当的“当量轴载的数量”及交通量增长率等。

（3）对旧路进行弯沉检测，以分析旧路的破坏状况和承载能力，确定重复利用舊路基层进行冷再生的必要性。

（4）对旧路结构层进行钻芯取样，一般尺寸为10×20cm，以确定旧路沥青混凝土层的厚度、基层厚度及各层材料的工程特性。

对取样的旧路材料充分破碎，最大粒径为40mm，经充分破碎的旧沥青混凝土路面材料中的沥青已经不明显存在，形成含有不同粒径的骨料。对破碎的混合料进行筛分，得出其每一筛孔尺寸的通过率，可以准确得到4.75mm以上的粒料所占的比重。

2、材料组成设计

通过试验分析，我们认为冷再生层的性能与混合料级配有着显著而密切的关系。如若旧料中4.75mm以上的粒料含量过低（<40%），则需加入部分级配的新骨料；若旧料中4.75mm以上的粒料含量过高（>80%），则会导致细料（特别是<0.6mm的集料）对空隙的填充不足，混合料强度偏低，则需在冷再生混合料中加入部分级配的细集料，以便形成具有良好级配的骨架密实结构，提高混合料的强度。但这无疑都会提高冷再生结构层的造价，需与新建的结构层进行经济比较以后再实施。通过大量的实验分析，可以得到综合性能较优的推荐级配范围。

二、沥青旧路面冷再生试验

（一）强度

因为旧道路材料当中有部分的原沥青料成分、大量的二灰，做成的样品的强度会有很大程度的波动，差异性会随之很大，为了保障工程的质量，必须要选择水泥的剂量大的那一组来进行施工。所以对于冷再生配比的计算当中，怎么选择有代表性的样品以及怎么样降低强度的波动性成为了研究的重中之重。在施工的准备阶段要适当地加大试验的频率，经过较大幅度地试验可以选择出最优的配比情况。

（二）施工中试验

施工的过程中的主体试验是，含水量的控制以及水泥的剂量测定。含水量的控制试验：为能快速地获得施工中的含水量，一般采取的方法是燃烧法来测定水的含量。试验中发现，在现场测到的水的含量要比实际的水的含量大，经过分析得出，破碎的材料当中，有部分的沥青已经被燃烧掉了，所以，要在施工以前经过很多回的试验才能确定用燃烧法和烘干的方法，所得出的水的含量比例的关系，一般采用的烘干方法，需要低温来烘干，而不是高温烘干法。水泥的剂量测定试验：为在施工中检测发现水泥的剂量要比设定剂量大，超出了所要考虑的损耗指标，经过分析得出破碎的材料当中有石灰的成分，这样会影响滴定出来的结果。之后再对没有加入水泥破碎的材料来进行滴定试验，就测出了比较标准的剂量。所以，施工之前要对破碎的材料来进行滴定试验，从而确定数据。

（三）完工后的检测

完工后的检测，为压实度的检测、强度的检测以及弯沉的检测。这当中强度的检测、弯沉的检测都是和常规的检测一样，但是压实度的检测因为旧的材料有所变异，在检测中会频繁地得出压实度超过高或过低的现象，在大面积的施工过程中这种表现会尤为明显。由此可见，对于压实度的检测，以纯理论数据来判定它的合格程度显然是不可行的，所以要采取控制形式的压实遍数方法控制压实度，数据可以由试验总结来获取。必要的时候也可以进行现场的取样、对比、分析。

三、沥青旧路面冷再生施工试验应用

（一）工程概况

某地方道路改善土建工程A至B段全长60.228108公里。本标段为第一标段，桩号为K0+000-K20+000，长20km。原老路面结构层为4cm沥青碎石+20cm二灰碎石基层，现老路总体破坏特征为网裂、沉陷、坑槽等病害，经过对老路面病害修补后，决定对老路面做一层18cm厚冷再生底基层，从而使底基层结构整体化。2012年8月31日本标段对K19+800—K20+000段左幅进行了冷再生基层试验段施工，在施工中严格按照冷再生施工工艺及指导意见要求进行施工。

（二）试验

在试验段开工前，项目部确定了施工机械的机型，完善了各种机械的配套组合及施工人员的配备，完成了施工中各种参数的选定，现将试验段的各项指标总结如下：

1、确定最佳乳化沥青用量

采用马歇尔击实仪50次双面击实试件，将试件连同试模一起侧放在60℃的鼓风烘箱中养生48h，将试模从烘箱中取出，乳化沥青试样应立即放置到马歇尔击实仪上，双面各击实25次，在室温下冷却至少12h，然后脱模。试件按照我国沥青路面再生规范进行路用性能的评价试验。

2、性能验证

（1）马歇尔试验

试件分成两组，每组3个平行试件，一组浸泡在40℃的恒温水浴中1h后进行马歇尔试验；另一组在25℃恒温水浴中浸泡23h，再放入40℃恒温水浴中1h后测其马歇尔稳定度。

（2）劈裂试验

试件分成两组，每组3个平行试件，一组浸泡在15℃恒温水浴中1h后测其劈裂强度；另一组在25℃恒温水浴中浸泡23h，再放入15℃恒温水浴中1h后测其浸水劈裂强度，

（3）冻融劈裂试验

将养生好的一组试件以标准的饱水试验方法真空饱水，再放入塑料袋中加入约10ml水，扎紧袋口，将试件放入-18℃的冰箱保持16h，取出试件立即放入60℃的恒温水槽中，撤去塑料袋保温24h。将两组试件全部浸入温度25℃的恒温水槽中2h后进行劈裂试验。

3、最佳生产工艺确定