现场热再生在奉炮公路大中修中的应用研究

现场热再生在奉炮公路大中修中的应用研究摘要：简要介绍沥青路面现场热再生的概念、特点和沥青路面再生的重要意义，并阐述沥青路面再生国内外研究的现状；针对上海奉炮公路沥青路面现场热再生工程实例，探讨现场热再生的机理、再生方案的设计，测试分析再生后的路用性能；并提出进一步研究的课题。1.主要研究内容和意义沥青路面再生利用技术，是将需要翻修或者废弃的旧沥青路面，经过预热、铣刨、翻挖，通过回收处理，成为具有良好路用性能的再生沥青混合料，用于铺筑路面面层或基层的整套工艺技术。沥青路面再生，从场地上看可分为工厂式再生和现场式再生，从混合处理工艺又可分为冷再生和热再生。现场热再生就是对沥青路面表面层出现裂缝、泛油、车辙、坑槽等病害或路用性能下降时，使用专用的现场热再生设备，加热软化原有沥青路面，并将翻松需要再生的沥青路面，翻松过程中加入适当比例的再生剂或改性沥青，收集到搅拌锅中，同时添加部分新拌沥青混合料，拌合均匀，然后使再生机按着路面高程设计要求进行摊铺，最后压路机组对铺摊后路面进行压实，使再生路面的路用性能达到设计要求。在现场用表面再生机械进行沥青路面热再生维修，是通过加热机将路面加热升温，使路面软化，后面紧跟的复拌机将路面翻松，适量添加再生剂，经过拌和成为再生沥青混合料，然后摊铺整形，最后压路机压实。经过这样的工艺过程，已经老化的旧沥青路面恢复了性能，又象新路一样重新可以使用。沥青路面现场热再生优点：现场表面热再生可以全部利用旧路面材料，有利于节省养护费用；与铣刨翻修相比，现场表面再生避免将路面材料往返运输的麻烦；与集中厂拌再生相比，克服了旧料需要破碎、旧料使用率低、材料运输等缺点，提高了经济效益；现场表面再生于长距离、大面积路面维修作业，完工路段的路况与新路一样美观；现场表面再生对周遍环境基本上没有污染，而由于能节省沥青和砂石料有利于对自然资源的保护。上海90年代初建设的高等级路面已经或即将进入维修或改建期，改扩建道路中每年清除的废旧沥青混凝土超过30万吨，多数采用传统的方法将大量翻挖、铣刨的沥青混合料废弃，这样一方面造成环境污染，另一方面对于我国这样一个优质沥青极为匮乏的国家来说是一种资源的极大浪费。上海市在能源利用、环境保护和可持续发展等方面十分重视，因此沥青路面再生技术研究和推广具有重要而紧迫的意义。沥青路面的再生利用，能够节约大量的沥青和石料，因而减少工程投资；同时，它有利于处置废料，节约资源，保护生态环境，减少施工对交通的影响。所以，沥青路面的再生利用具有显著的经济效益和社会效益。2、国内外研究现状1982年，交通部将沥青路面再生作为重点项目，在一些省份进行了研究，取得了较为系统的研究成果。到20世纪90年代，我国进入大规模的高速公路和高等级城市道路建设，沥青路面再生技术的研究和推广暂时被搁置起来，致使我国这方面研究的深化与延伸基本处于停滞状态。如果说，从过去的十年到现在忙于高等级道路的兴建，那么现在我们面临的任务则是对现有道路如何管理好和如何养护好。到2000年，一些先建成的高速公路和高等级城市道路陆续到了需要翻修的阶段。由于过去对高等级道路沥青如何做好养护，实际上是研究不多。目前采取的方法主要是对坑洞进行一块块地挖补；或将破损路面加以铣刨，然后用新料加铺一层。这种修补方式是一种落后的养护方法。为适应高等级道路沥青路面养护的需要，在上世纪70年代，欧美国家，如德国、美国、意大利等已经开发出一种现场表面热再生技术，并研究制造了表面再生机械，从而形成了一种专业性很强、技术含量较高的高等级道路沥青路面再生养护技术。现在这一技术已在世界许多国家得到广泛应用。在美国道路建设中，50％采用沥青混凝土再生料，平均直接建设成本下降30％，对能源和环保等产生的间接社会效益更大。北京、上海、山东、江苏等地已经或将要引进沥青路面现场热再生机械。可以预计现场表面再生将成为我国今后高等级道路养护的主要方式。3、工程概况奉炮公路(k0＋000～k2＋180)位于上海奉贤地区，其机动车道为3车道，总宽10.5米，全长2180米，22890平方米。该路段沥青路面存在表面层损害现象，如车辙、麻面、泛油、平整度差、坑槽、修补多等(详见下表)。我们采用从德国进口的一套现场热再生机器设备(rx4500)对该路段进行沥青路面表面层整车道现场热再生。4、再生机理沥青路面的老化主要是其沥青中轻质组分减少，石料的部分少量损失，沥青路面再生通过添加再生剂调节老路面中沥青的化学组分，来恢复老化沥青的性能，同时补充少量新拌沥青混合料来调整原有沥青混合料级配，以达到沥青路面再生效果。5、现场热再生方案再生混合料设计思路通过老路面现场取样，进行室内试验，分析沥青老化情况、计算沥青的含量、级配情况，针对不同的路段，选择合适的再生剂和沥青，确定新拌沥青混凝的级配，再通过室内试验验证再生剂、沥青的用量和新拌沥青混凝土的级配。现场热再生方案针对上面层病害情况和室内试验，我们确定奉炮公路西段300米段的再生方案为：复拌再生3.5cm老路面上面层(即：再生机组把3.5cm的老路面沥青混合料和20％的ac－13新沥青混凝土混合均匀，而后摊铺压，使路面恢复原有性能)。东段1880米的再生方案为：再生1cm＋2cm罩面层(罩面层选用ac－13沥青混凝土)。再生剂的用量在0.3l/m2－0.6l/m2。6、施工后相关路用性能奉炮公路现场热再生施工后对这段路面的上面层的技术性能进行测试，测试情况详见下表：奉炮公路现场热再生马歇尔试验结果及使用性能测试结果统计表(共24组)为测试再生后路面抗水损害能力，我们对试样做冻融劈裂试验，冻融劈裂试验强度比为：tsr=(rt1/rt2)×100％=(0.5437/0.7030)×100％=77.34％上述测试结果表明奉炮公路再生施工后，主要性能指标已经达到现有公路沥青路面施工技术规范要求。7、有待进一步研究的问题：沥青路面现场热再生的施工应用是可行的，值得在沥青路面道路养护中大力推广，同时应对已完成道路继续跟踪调查测试，更有必要对沥青路面现场热再生技术深入进行研究。要针对不同旧路面情况，能够高质量地做好现场热再生，还有很多工作要做。如何选择和使用再生剂，以及再生混合料的配制设计方法，各种自然因素对再生沥青路面质量的影响与评价，到分析路面再生的经济效益，都需要认真进行研究。高等级道路表面再生养护，与其他施工作业一样，都需要有一个能够指导实施的指南性文件，以规范操作，保证工程质量。要写出规范性的文件，也必须对现场表面再生进行充分的研究和总结，才能提供有指导性价值的数据和资料。