公路沥青厂拌冷再生路面的结构设计分析研究

江西省萍乡公路勘察设计院/彭涛

引言

公路是人们生活品质的一大保障。随着经济发展做好公路建设和公路养护的重要性日益受到重视。公路是一种损耗品，所以公路养护的任务较为复杂。当下，我国的经济快速发展，对于资源的需求极大，存在着能源供应紧张的问题。而要解决这种问问题的关键就在于循环利用资源和使用可再生技术。这样不仅可以减少公路工程的造价，还可以节约资源，减少公路工程对环境的污染。在公路工程中，厂拌冷再生技术是一种可再生的技术，其有利于节约资源，使得公路建筑材料得以循环再生，推动了我国经济发展。厂拌制冷再生技术能够为企业节约大量自然资源和能力，缓解资源短缺现状。以前针对厂拌冷技术在身高和技术方面研究大都是在理论上和室内实践中进行研究，没有针对厂拌冷再生道路的结构和设计进行分析，所以针对其结构进行分析显得极为必要。冷再生沥青的路面是对旧有沥青原材料进行再次利用，其虽然可以有效保证公路工程现有施工质量，但是对于冷再生沥青路面进行路面结构设计仍然存在着一定的困难，所以我们需要从许多个方面来对其进行路面结构设计。

一、公路沥青厂拌冷再生路面的结构设计原则

当下冷再生沥青的类型主要是厂拌冷再生和就地冷再生。厂拌和冷再生与就地拌和再生之间的差异主要体现在施工方法上。厂拌冷再生和就地冷再生所需使用的材料一样，就方法学角度来看，厂拌冷再生和就地冷再生所需的材料在整体上都是不一样的，所以我们根本没有必要进行划分。目前，在江西省萍乡市的国、省、县道公路的上部使用的沥青都是普通沥青，沥青混凝土路面公路养护里程达到900.512公里，也可以说我市整个国省县道公路上部是质量最优良的一个地方，当然在公路上部需要花费的时间和资金最大。而工厂拌制沥青水泥回收和再生的主要作用之一就是通过对资源进行循环利用，将一些废旧的沥青进行重新利用，实现对沥青水泥资源的节省，降低公路项目的价格以及后期养护工作提供方便。所以冷再生沥青主要被广泛用在公路上部，这样可以使得公路具备很好的运输承载性，提高了公路的使用寿命。厂拌冷再生沥青与热再生沥青有一定的区别，厂拌冷再生沥青主要在非人工的条件下，让其公路当中的水分自行散失，从而使得其密度不断增加，来保持公路的强度。通常在公路施工中，在其施工的一个小时到两个小时之间，厂拌冷再生沥青存在着一定的缺点，其不具备良好的抗磨损性，从而不具备很好的承重，所以厂拌冷再生沥青不能直接使用在公路的表面。

二、细化冷再生沥青路面结构设计流程

（一）评价原沥青路面的强度

据研究发现，冷再生沥青路面的结构厚度和交通荷载能力与公路工程的下基层强度分不开，并起着重要作用。所以说在实际工作当中，公路工程的设计人员要对原沥青路面中各个层面强度进行计算，了解各个层面的强度，在进行冷再生沥青路面的工作。其实，冷再生沥青路面只是对原沥青路面进行再一次的加盖，其基础还是原沥青路面，冷再生沥青路面的作用只是起到了加铺作用。所以原沥青路面的结构层系数对于公路工程来说至关重要，其结构层系数可以直接反映得出公路工程的实际情况，对冷再生沥青路面的实际使用原料系数进行了分析，从而可以得出冷再生沥青路面和传统公路工程中需要加铺沥青材料的区别。相关设计师们在对公路工程再生层以下旧有公路路面的结构强度情况进行综合评价时，就需要根据公路工程顶面当量回弹模量的数据来判断公路路面的结构强度。并且在公路工程的设计阶段和过程中的计算分析方法和采用的过程中，可以通过根据《公路水泥混凝土路面设计规范》寻找到一套相应的计算方法，来有效地进行计算。

（二）确定冷再生混合料的结构参数

厂拌冷再生沥青主要有四部分构成，包括废旧沥青、再生剂、水泥、新集料。常规的厂拌冷再生沥青的制作方法主要实在废旧沥青当中，使用一定量的乳化沥青，然后进行一定时间的搅拌，这样就会形成厂拌冷再生沥青。厂拌冷再生沥青会形成差异性，其材料组成十分复杂。所以，在我们进行公路工程的工作当中，要对材料继续仔细地分类，为添加过程提供方便。在结构设计当中，根据理论法来进行，需要使用抗拉强度和弹性模量等相关材料性质。目前，现在厂房拌冷再生沥青的结构设计规范当中，根据原材料特性的不同可以使用20℃与15℃的抗压回弹模量与15℃的劈裂抗拉强度。20℃的抗压回弹模量应用在弯沉的计算当中，15℃的劈裂抗拉强度应用在基础上的底层抗拉应力计算当中。由此可知，在正常条件下，材料的模量对结构应力的实际分布影响几乎均匀为零。所以我们可以根据其抗拉强度来分类公路沥青工程拌冷再生的路面材料。

（三）计算相关的结构厚度

在实际的工作当中，对冷再生沥青路面的结构层厚度进行计算，应采用一定参照物，相关的设计人员应根据被改建的沥青路面进行计算，这样才能得到科学的结构层厚度。总的来说，要把冷再生结构层的厚度当作其中的一层。在公路工程的设计施工的过程中，对水泥乳化沥青冷再生半刚性基层结构进行运算，相关的设计人员可以对冷再生沥青路面结构的底基层进行确定，把原路面基层作为其底基层。根据此种现象，对冷再生路面结构层的厚度进行计算，从而根据新开建的路面的设计内容，进行冷再生沥青路面结构层的厚度计算。经过上述的计算，可以得出每一个公路工程的沥青路面的回弹弯沉值。在整个公路工程中，对于回弹弯沉值的计算、底基层拉应力的计算要高度保持一致，针对新建的沥青路面来说，要科学的计算，保证计算的准确性。对冷再生沥青路面的结构厚度的计算是整个冷再生沥青路面工程的关键所在，所以我们的设计人员和施工人员要保持对其的关注和重视。

三、先进的冷再生沥青路面结构设计方法

（一）AI 法

在冷再生沥青路面结构设计中，应用AI 法对其中各种材料分别进行了设计，通过AI法对冷再生沥青路面结构中各种材料混合物分别进行设计，其中最重要的一点就是通过乳化沥青冷再生的混合料。通过AI 法对冷再生沥青路面整体性能情况进行分析和设计，其不但只有适合高黏度冷再生沥青路面，而且在一定程度上会对低黏度冷再生沥青混合料产生一定影响。在公路工程施工中，可以针对混合料进行分类，便于其在施工过程中的应用，对于冷再生沥青路面也是可以有所改善。可以将混合料分为普通集料搭配冷再生混合料及粗砂砾型混合料搭配的集料级别。在冷再生沥青路面的结构厚度设计与工艺当中，在AI法的现场实际结构当中，沥青混合材料层底的垂直上拉应变与路基顶面的竖向下压应变都被认为是其主要的设计参数。这两类应变都被认为是它们对于在结构上进行厚度的设计时最重要的关键。这样做的主要意义在于保证公路工程施工中的公路不至于产生裂缝或者公路工程施工中的公路表面发生变形。在冷再生沥青路面的建筑物主体结构设计中，经过分析和计算所得到的沥青路面建筑物结构厚度是指冷再生基层与建筑物厚度之间的相互结合。所以，AI 法被广泛地应用于冷再生沥青路面的建筑物结构设计。

（二）AASHTO 法

AASHTO法的使用主要是对结构铺层进行设计，AASHTO法和厚度法进行共同作用，从而对冷再生沥青路面的结构进行设计。AASHTO法是对冷再生沥青结构的使用年限进行设计，从而不断增加冷再生沥青路面的抗压能力和使用年限，以及冷再生沥青路面的安全稳定性。在公路工程的设计过程中，各个构造路面的材料使用对公路工程质量的影响以及冷再生结构的弹性模型，其都需要通过各个公路工程的材料使用以及强度控制，来保证问题的解决。在具体的公路工程设计过程中，对公路工程的结构厚度进行确定，可以根据沥青路面的结构设计的诺模图，来保证公路工程结构厚度的科学性。使用AASHTO法对冷再生沥青路面的结构进行设计，需要考虑到公路工程当中沥青路面的非稳定性，所以公路工程设计人员需要考虑到路面排水设施的影响。在 AASHTO 法的实际应用中，对AASHTO法进行实际应用的主要思路就是首先对公路工程土壤情况进行了确定，根据公路工程当地土壤基状况以及公路工程实际土壤交通量，对公路工程冷再生沥青路面的结构设计所需要实时确定的土壤基数量。然后由公路工程师进行对旧有公路路面剩余有效公路基础结构的数量进行了计算，最终，把两者相减，得出的就是所需要进行补贴的基础结构数。通过上述计算，通过计算得出的需要进行加铺的结构量大约等于在再生层上面的一个罩面层再次进行加铺的再生层，这二者的结构量之和便是进行加铺的再生层。

总结

综上所述，冷再生沥青路面结构设计具有高耐久、高抗压、高稳定、高性价比等优势，其可以提高公路工程的质量，有效降低公路工程施工的成本，加快公路工程施工的速度，还可以实现资源的有效利用。但是要充分发挥冷再生沥青路面的优势，要严格按照其制作标准和施工操作标准，再对冷再生沥青路面进行相关的养护，通过使用AASHTO法和 AI法，才能确保工程的质量，提高施工工程的使用寿命，为公路工程的建设作出贡献。