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沥青冷再生技术在河惠高速公路改造工程中的运用
  【摘要】惠河高速公路K63+900~K80+750(惠州方向)沥青路面随着通车时间的增加旧路面路基损坏严重导致局部路段结构强度不足。针对这些病害在本次改造工程采用了多项路面新技术,主要有橡胶沥青路面、水泥冷再生基层、泡沫沥青冷再生基层和乳化沥青冷再生基层。沥青冷再生试验段为广东省内第一次在高速公路上应用。本文主要介绍沥青冷再生试验段的施工技术。
  关键词:冷再生;技术;运用

1 概述
  河惠高速公路是国家重点公路阿荣旗至深圳高速公路广东境内的重要组成部分,路线全长80.3公里,分两期工程实施,其中一期工程小金口至平南段全长30.2公里于2001年底建成通车,路基宽度26m,设计行车速度为:100km/h。本次改造路段为河源至惠州方向的一期工程的部分路段,起点位于k63+900,终点位于k80+750,全长16.85km。
  随着粤赣高速公路的通车,惠河高速公路车流量加倍增加,尤其是三类以上的重车和超重车成倍增长。经过几年营运,惠河高速公路沥青路面出现了不同程度的各类病害,如坑槽、裂缝、局部路段结构强度不足等,大大降低了道路的使用功能,严重影响了行车舒适性和安全性,因此需对原路面进行维修改造以改善使用性能。针对路面病害,为适应国家建设资源节约型、环境友好型社会的要求本次改造工程采用了多项路面新技术,主要有橡胶沥青路面、水泥冷再生基层、泡沫沥青冷再生基层和乳化沥青冷再生基层等。沥青冷再生试验路段(试验段桩号:K75+700~K78+000其中,泡沫沥青冷再生试验段:K75+700~K76+700,乳化沥青冷再生试验段:K76+700~K78+000.)为广东省内第一次在高速公路上应用。本文主要介绍沥青冷再生试验段的施工技术。

2 冷再生试验段路面结构
  对旧路面作全断面铣刨70cm,重新铺筑74cm新的路面结构层

4cm普通沥4AK-13B型混合料

5cm普通沥青AC-20Ⅰ型混合料

6cm普通沥青AC-25Ⅰ型混合料

35cm水泥稳定碎石基层

20cm水泥稳定砂砾底基层


旧路面结构
=>

4cm改性沥青AC-13型混合料

6cm改性沥青GAC-20型混合料

7cm改性沥青GAC-20型混合料

15cm沥青冷再生基层

22cm水泥稳定冷再生基层

20cm未筛分碎石底基层




改造后路面结构


3 沥青冷再生试验段施工
3.1旧路面铣刨
  (1)铣刨工艺
  旧路面厚度70cm,其中沥青上中下面层共计15cm,分一次铣刨;基层35cm,分两次铣刨,厚度分别为18cm和17cm;底基层厚度20cm,分一次铣刨。
  铣刨采用3台陕建CM2000型铣刨机施工。
  铣刨速度严格按冷再生配合比试验取样时确定的速度控制,以确保铣刨旧料颗粒级配稳定。其中沥青面层铣刨速度按4m/min左右控制;基层铣刨速度按8m/min控制;底基层铣刨速度为10m/min左右
(2)铣刨料堆放
  15cm沥青面层铣刨料集中堆放于K74公里处的冷再生拌和场,全部回收利用,用于沥青冷再生基层混合料。
  35cm水稳基层铣刨料也集中堆放于K74公里处的冷再生拌和场,大部分回收利用,用于水泥冷再生基层混合料,多余铣刨料予以废弃。
  20cm底基层铣刨料拉回K74公里处的冷再生拌和场废弃。

3.2乳化沥青冷再生基层施工
  (1)材料
  RAP材料:将旧沥青面层铣刨料(RAP)预先用筛分设备筛分成0-10mm和10-30cm两种规格的料;
  石屑:采用0-5mm花岗岩石屑;
  水泥:采用32.5缓凝水泥;
  乳化沥青:采用壳牌乳化沥青;
  水。
  (2)配合比:
  根据实验检验结果,推荐乳化沥青冷再生目标配合比为:10-30mmR
  0-10mmRAP:石屑:水泥=42.3:40:16:1.7,最佳乳化沥青用量4.1%,拌和用水量为4.0%,混合料劈裂强度为0.71 MPa。考虑到原材料的含水量、运输摊铺水分损失,实际拌和时加水量控制在3%左右。
  乳化沥青冷再生混合料级配组成如下图:



  (3)施工设备
  拌和设备:1套镇江华通ARC300沥青冷再生拌和楼。
  摊铺设备:2台ABG423摊铺机。
  碾压设备:1台英格索兰DD-130双钢轮振动压路机、1台洛阳18吨单钢轮振动压路机、2台徐工XP261胶轮压路机
  (4)施工工艺
  下承层处理:施工前,将水泥冷再生基层顶面洒布一层0.4-0.6kg/m2改性乳化沥青。
  拌和:采用ARC300拌和设备拌和,实际产量为250t/h左右。考虑到运输和摊铺水分损失,拌和时比配合比确定的含水量提高0.3%左右。
  运输:为避免运输过程中水分过度损失,在运输车车厢洒适量的水,且用帆布进行遮盖。
  摊铺:摊铺采用2台ABG423成梯队联合摊铺,采用走钢丝绳方式控制摊铺厚度和横坡,摊铺时松铺系数为1.31。
  碾压:采用1台DD130双钢轮压路机以前静后振方式碾压2遍,再用1台18t单钢轮振动压路机振压4遍,然后用26t轮胎压路机碾压8遍,最后再用双钢轮压路机静压2遍。
  养生:采用自然养生的方法养生7天左右。

  (5)质量检测
  ①乳化沥青冷再生基层混合料检测

乳化沥青冷再生基层混合料检测结果(第一段)
序号
时间
检测项目
检测值
平均值
要求
结论
1
12月14日上午
干劈强度(MPa)
0.58
0.71
≥0.40
合格
2
12月14日下午
0.83
3
12月14日上午
干湿劈裂强度比(%)
91.9
86.60
≥75
合格
4
12月14日下午
81.3
5
12月14日上午
马歇尔干稳定度(KN)
7.96
8.20
≥5.0
合格
6
12月14日下午
8.44
7
12月14日上午
马歇尔干湿稳定度比(%)
102.8
97.45
≥75
合格
8
12月14日下午
92.1
9
12月14日
压实度
91.88
≥90
合格

  从上述检测结果来看,混合料指标符合设计要求。
  ②含水量检测
乳化沥青冷再生基层含水量试验
施工时间(第二段):2008/12/15
日期
测试位置
含水率
2008/12/15
K77+920
5.2
2008/12/16
K77+650
5.0
2008/12/17
K77+900
3.8
2008/12/18
K77+420
3.02
2008/12/19
K77+800
3.01
2008/12/20
K77+680
2.8
2008/12/21
K77+860
2.66
2008/12/22
K77+800
1.5


  施工完第7天乳化沥青冷再生基层含水量为1.5%,低于2%。
  ③取芯
  乳化沥青冷再生基层施工完毕第7天,能够完整取出芯样。
  从上述检测结果来看,乳化沥青冷再生基层施工质量符合设计要求。
  3.3泡沫沥青冷再生基层施工
  (1)材料
  RAP材料:直接利用旧沥青面层铣刨料(RAP),不用预先筛分;
  石屑:采用0-3mm辉绿岩石屑;
  水泥:采用32.5缓凝水泥;
  基质沥青:采用茂名东海牌AH-70沥青;
  水。
  (2)配合比:
  根据实验结果,确定泡沫沥青发泡温度为160℃,用水量为2.4%;材料组成为旧沥青路面铣刨料(RAP):石屑:水泥=79:19:2;泡沫沥青最佳用量为2.5%,最佳拌和用水量为4.4%。
  混合料级配组成如下:



  (3)施工设备
  泡沫沥青冷再生摊铺和碾压设备与乳化沥青冷再生设备相同,具体如下:
  拌和设备:1套维特根KMA200型泡沫沥青冷再生拌和设备;
  摊铺设备:2台ABG423摊铺机;
  碾压设备:1台英格索兰DD-130双钢轮振动压路机、1台洛阳18吨单钢轮
  振动压路机、2台徐工XP261胶轮压路机
  (4)施工工艺
  下承层处理:施工前,将水泥冷再生基层顶面洒布一层0.4-0.6kg/m2改性乳化沥青;
  拌和:采用维特根KMA200型拌和设备拌和,实际生产时产量为200t/h左右。考虑到运输和摊铺水分损失,拌和时比配合比确定的含水量提高0.3%左右;
  运输:为避免运输过程中水分过度损失,在运输车车厢洒适量的水,且用帆布进行遮盖;
  摊铺:摊铺采用2台ABG423成梯队联合摊铺,采用走钢丝绳方式控制摊铺厚度和横坡,摊铺时松铺系数为1.29;
  碾压:采用1台DD130双钢轮压路机以前静后振方式碾压2遍,再用1台18t单钢轮振动压路机振压4遍,然后用26t轮胎压路机碾压8遍,最后再用双钢轮压路机静压2遍;
  养生:采用自然养生的方法养生2-3天左右。
  (5)质量检测
  ①混合料检测
泡沫沥青冷再生混合料检测结果
序号
检测项目
检测值
要求
结论
1
干劈强度(MPa)
0.86
≥0.40
合格
2
干湿劈裂强度比(%)
81.7
≥75
合格
3
马歇尔干稳定度(KN)
8.83
≥5.0
合格
4
马歇尔干湿稳定度比(%)
86.4
≥75
合格
5
压实度
99.3
≥98
合格

  从上述已检测出的结果来看,混合料指标符合设计要求。
  ②含水量检测

泡沫沥青冷再生基层含水量试验检测结果
序号
施工时间
检测时间
桩号部位
含水量(%)
1
2008/12/20
2008/12/20
K76+450
4.97
2
2008/12/21
K76+540
3.59
3
2008/12/22
K76+680
3.45
4
2008/12/23
K76+700
2.01

  从上述检测结果来看,基层施工完毕第三天含水量已非常接近2%。
  ③取芯
  泡沫沥青冷再生基层施工完毕后第2天,能够完整取出芯样。
  从上述检测结果来看,泡沫沥青冷再生基层施工质量符合设计要求。

  4 结语
  在高速公路半刚性基层沥青路面大中修中,通过冷再生技术不但可以使旧路面材料得到充分利用,以节约资源,保护环境,从而发挥较大的经济和社会效益,而且可以将半刚性基层转换为柔性性或半柔性基层实现路面结构转换,克服半刚性基层的缺点。乳化沥青冷再生和泡沫沥青冷再生基层虽然在广东省是第一次施工,但通过试验路总结摸索,试验段施工顺利,施工质量符合设计要求。本项目还专门列课题针对广东省的气候、交通、路面结构等特点,进一步研究评价泡沫沥青和乳化沥青再生混合料使用性能以及在广东高温多雨地区的适用性,供其他沥青路面大中修工程参考。

  参考文献

  1 黄晓明,赵永利等.沥青路面再生利用实验分析.岩土工程学报,2001,(4).
  2 王丽,魏连雨等.冷再生混合料力学性能试验研究.河北工业大学学报,2003,Vol.23,No.3.
  3 公路沥青路面再生技术规范.JTJ F41—2008,人民交通出版社,2008.


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