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基于路面再生技术的道路重建工程研究

摘要:本文从水泥混凝土路面再生技术、现场冷再生技术、沥青再生技术三个方面对于路面再生技术在道路重建工程
中的应用进行了探讨。施工过程中,不仅提高了工程的经济效益,缩短了工期,还起到了保护环境的作用。

作者:王祥铭, 游仁清

在对道路进行重建翻新的过程中,必然会出现大量的废弃沥青混合料以及混凝土废料,其中涵盖有沥青、各级级配集料以及钢筋等材料。传统的处理方法主要是将上述废弃材料从工地运出去并进行填埋和堆放,然后再购置新材料用于道路重建,除了浪费材料,也耗费运输资金。特别是在城市道路重建翻新中,受到交通堵塞的影响,即使是市内一些近距离的材料运输价格也十分昂贵,与此同时对当地环境也带来了不同程度的危害。近年来,随着路面再生技术的出现和应用,使得上述问题得到了有效解决。

1沥青再生技术

1.1现场热再生技术

现场热再生又被称之为表层再生技术,是由加热系统、路面翻耙系统以及再生搅拌系统、摊铺系统与压实系统等几个部分构成的。主要机理是利用现场加热、翻耕、混拌以及摊铺、碾压等几个工序一次性完成的旧沥青混凝土路面再生。优势包括不需要运输废旧沥青混合料,施工效率高,几乎对公路运营影响无影响等。该技术可处理路面最大深度介于5~6cm之间。

该技术存在一定的弊端:处理厚度小,只能应用于车辙、泛油、麻面以及磨光等表面缺陷。如果路面层厚表现不均匀则效果不明显。该技术无需加入或者仅仅加入少量的新集料,不能够对于配合比做出较为合理的调整,只能够和专门的再生剂联合使用来恢复沥青的性能,无法对于路面耐久性提供保障,不能够应用于改性沥青铺筑的表面层。

1.2现场冷再生技术

现场冷再生技术主要是通过两种途径来实现的,一种是通过专用再生机械在施工现场来进行铣刨、破碎以及加入新料、拌和及预压等处理,完成后再通过压路机来做进一步的压实处理。

通常情况下,对于低等级公路路面以及高等级路面的基层具有较好的应用价值,但对于高级路面的面层则质量难以保障。另一种是在原来的旧路面上洒布再生剂封层,主要机理是再生剂能渗入路面(一般为5~6mm)从而在一定程度上恢复表层被氧化沥青的活性,同时还能够生成一种能够抵抗燃油泄漏的封层,从而使路面的使用寿命能够得到延长。缺点在于适用范围较窄,同时还需要关注其对路面抗滑性能所带来的影响。

1.3工厂热法再生技术

工厂热法再生技术主要是把旧沥青路面通过普通铣刨机进行铣刨后,再将其运回搅拌厂,并进行储存备用,利用破碎或者筛分等手段进行处理,同时还要对于旧料中沥青含量、老化程度以及碎石级配等进行科学的计算和处理。此外,还要参照道路路面不同层次所提出的质量要求,实施配合比设计,科学设置旧沥青混合料的添加比例。在施工时,还应当掺入新集料和沥青,如果有必要的话还需要掺入再生剂,最终确保其能够形成满足规范要求的一种新混合料。

完成之后,根据和新建沥青路面一样的步骤来重新铺筑。主要优势在于能够适用于各种复杂情况下旧沥青路面的再生利用,同时还具有实用、灵活、操作简单,且能够确保质量的优势。

2现场冷再生技术

2.1类型

现场冷再生主要有三种类型,一是深层现场冷再生,主要应用于基层和面层,一般来说再生层厚度需要控制在150mm以上。二是浅层现场冷再生,主要应用于面层,再生层厚度一般介于80~150mm。三是无铺面道路的升级,主要应用于基层,如果添加剂应用的是泡沫沥青或者乳化沥青,那么应当确保再生层厚度控制在100~150mm的范围内;而如果添加剂采用的是水泥或石灰为添加剂,那么一般再生层厚度应当为200mm。

2.2施工工艺

具体的施工工艺上,首先应当将旧铺层铣刨破碎,同时把新骨料或添加剂以连续的方式来加入,也可以采取预先撒布的方式。然而再加入水,对新旧材料进行充分的拌和。接着在进行再生材料的摊铺,摊铺完毕后要注意对路面压实成型。最后,就是再生层后处理作业。之所以使用添加剂,原因在于其能够提高被再生材料的强度,类型上较为多样,可以是固态粉状,也可以是液态的,常见的包括水泥、乳化沥青以及泡沫沥青、石灰等。实际使用时,既可以选择其中的一种来单独使用,也可以选择几种来进行结合使用。举例来说,如果把水泥和沥青进行结合使用,除了能够有效降低再生层厚度之外,还可以让再生层获得其所需要的承载力,增强其表层弹性,有效避免道路裂纹的出现。骨料方面一般包括铣刨下的旧沥青铺层材料或者碎石、砾石、砂等。需要注意的是,由于道路等级的差异,再生层的后处理方式也不相同,具体情况如图1所示,从左到右依次为在再生层上加铺三层沥青(沥青面层、沥青粘结层以及沥青基层)、在再生层上加铺二层沥青(沥青面层以及沥青基层)、在再生层上加铺一层沥青(沥青面层)、在再生层上加铺乳化沥青稀浆封层、在再生层上进行表面处理。

2.3施工流程

(1)铺层调查。主要有旧路面及路基的设计结构情况、环境情况以及使用情况等,注意交通量的调查和实际,除了年平均交通量和重型交通所占比例,还应当包括所有重型车辆的平均“当量标准轴荷”和交通增长率。具体的实现手段上,可以通过沿路观察进行,也可以利用动态锥式针入度仪来进行测试、试坑,或者采用车辆测量、弯沉测量以及试验室测试等多种方式来完成。

(2)配比设计。注意科学的安排新骨料添加剂以及水的添加种类,计算合理的添加量,也可以联合使用CBR或者DCP设计法以及弯沉设计法、机械设计法等多种手段来进行。

(3)试验路段的施工。主要是在验证试验室配方时进行的,根据实际情况也可以做出适当的调整。

3水泥混凝土路面再生技术

主要是对于道路翻新重建工程中所形成的旧水泥混凝土材料所进行的循环利用,主要再生技术包括两种,一种是现场再生技术,一种是料厂再生技术。其中前者是在破碎或者粉碎当前的废旧混凝土路面之后,还利用它来充当新路面结构中的基层来使用,或者作为底基层骨料,通过掺加一定比例的水泥以及水进行混合压实后,所生产的一种新路面。其中应用最为广泛是破裂压密与破碎压密法两种方法。破裂压密是把混凝土路面破裂成介于0.09m2到0.28m2之间的碎块,而破碎压密法则是把现有路面破碎成最大粒径大约为152mm的碎石,完成之后在采取相应的压密、摊铺以及罩面处理。

料厂再生技术,首先是把路面在现场来完成破碎,接着在将其装载运输到料厂,到了中心料厂之后将其进行破碎处理,使之能够成为新水泥混凝土路面的集料,除了能够充当新路面结构中的基层(包括稳定性的和性的)外,也能够将其应用到新水泥混凝土混合料的生产中。

从流程来说,其再生及利用过程主要路面清除、集料加工以及再生集料等三个方面。在旧路面上,借助破碎机破碎成一个个小碎块,其边长应当控制在0.6m左右,等到对于旧路面完成彻底的清除处理后,再将其集中运往料厂来完成加工处理。假若发现旧路面上依然还铺有沥青罩面,那么就需要在水泥路面破碎之间对于沥青罩面来进行清除处理,同时还应分别回收再生。该技术采用的是在料厂来完成破碎处理,同时通过剔除钢筋、筛分处理后,生产再生集料,而这些处理后的再生集料也能够应用到其他普通集料所可以应用的几乎全部路面重建项目,具有极高的经济效益,因而获得了迅速推广应用。现阶段,利用再生集料来应用于面层新混凝土混合料的集料已经在世界各地得到了迅速普及。

4结语

综上所述,在我国原材料资源日益紧张、环境污染问题亟待解决,加上交通量不断增大的大背景下,加快现场再生技术的应用具有较为深远的意义。为了强化路面再生技术在道路重建工程中的应用,政府应当尽快制定出禁止废弃沥青混合料以及混凝土材料的任意丢弃的相关政策,鼓励工程施工中对于再生技术的应用。施工企业也应当积极开发应用先进的粉碎设备及再生设备等相关筑路机械设备,在工程实践中不断探索新工艺、新方法。只有这样才能够将路面再生技术纳入正常运作的轨道,切实提高道路重建工程的环境效益、经济效益、社会效益。