一种冷再生沥青路面的现场施工方法 【技术领域】
本发明涉及一种沥青路面的再生方法， 具体涉及一种冷再生沥青路面的现场施工方法。 背景技术 沥青作为一种主要的路面材料， 其质量直接影响着路面的服务性能和使用性能， 但国内目前生产的重交通路面的沥青品质和数量远远不能满足实际的需要， 所以改性沥青 技术越来越引起人们的重视。
目前我国沥青路面寿命短， 究其根源， 我国高等级沥青混凝土路面大多采用两层 共 38 ～ 40cm 的半刚性基层， 沥青混凝土面层一般 15 ～ 18cm， 所谓 “强基薄面” 。这种路 面结构在沥青面层易产生反射裂缝 ； 对于半刚性基层本身易产生干缩裂缝的致命结构性病 害。这是造成高等级公路寿命短的主要原因， 是矛盾的主要方面。要解决这个问题， 治本之 法是将现有的半刚性基层转换成柔性基层， 即在处置半刚性基层病害时加铺一层柔性补强 基层。作出柔性补强基层的方法有两种， 第一种为用新的沥青混合料， 但是新料造价高， 又 大大提高了沥青路面的成本 ； 第二种为用旧的沥青混凝料进行乳化沥青厂拌热再生， 这种 方法虽然较用新的沥青混合料具有经济效益， 但是旧料加热时产生大量的燃烟、 水蒸汽、 刺 激性气味， 造成二次污染， 所以冷再生乳化沥青成为主要研究的方向。
我国的沥青资源比较贫乏， 特别是高质量的道路沥青数量更是少之又少， 远远不 能满足快速发展的高速公路建设的需要， 致使 10 余年来， 绝大部分高速公路的道路沥青 不得不依赖于进口， 而进口沥青的价格之高往往令人膛目结舌， 为了节省投资、 加快建设速 度， 在修筑高速公路时只好选用较薄的沥青路面， 这也导致了我国高速公路沥青路面的沥 青层普遍比国外的薄很多。 与此同时， 我国的交通运输业却发展很快， 交通量和汽车荷载都 日益增加， 重载车辆的数量更是大幅度提高。 在只能铺筑薄沥青层的情况下， 为了适应交通 运输的需求， 建设、 设计、 施工各方面只有对基层的承载力做出更高的要求， 强度较高的半 刚性基层就成为了我国高速公路沥青路面最普遍使用的基层结构。据统计， 目前半刚性基 层沥青路面是我国高速公路的主要路面结构类型， 约占总里程的 75％多。该路面结构通常 是由沥青面层和半刚性基层组成。我国已开放交通的高速公路半刚性基层沥青路面， 其沥 青面层厚度多为 15 ～ 16cm， 半刚性基层厚 20cm 左右。长期以来人们普遍认为半刚性基层 沥青路面的主要优点是 ： ①板体性强、 承载力大、 弯沉小 ； ②节省投资， 可以用较少的钱修 更多的路。 但是经过多年的使用， 这种路面也暴露出了一些不容忽视的缺陷和不足 ： ①半刚 性基层的收缩开裂以及由此引起的沥青面层的反射裂缝 ； ②半刚性基层的疲劳损坏， 由于 半刚基层沥青路面的设计思想是建立在基层作为承重层的基础上的， 基层的疲劳损坏就等 于整个路面结构的破坏 ； ③半刚性基层的强度、 模量过大问题。 这些缺陷和不足以及交通流 量大幅度提高和超载问题严重， 导致了大量的设计年限为 15 年的高速公路沥青路面在通 车 7 ～ 8 年左右， 充其量 10 年的时间里， 就出现了程度不同的网裂、 坑槽、 车辙等早期损坏 而必须进行大修。 这种路面在进行大修时， 沥青面层首先被铣刨掉， 面层的铣刨就带了两个
必须解决的问题 ： 一、 沥青面层以下的路面结构承载能力的判断问题， 以决定这些路面结构 层的利用方式 ； 二、 回收的旧沥青路面材料 RAP(reclaimed asphal t pavement、 ) 的处置问 题。目前路面结构设计， 无论是新建还是改建， 都越来越体现为一个技术一经济问题， 所以 本发明将寿命周期费用分析引入沥青路面改建结构设计， 给出了基于性能的含冷再生层的 加铺层厚度的确定方法。
通过工程数学方法对冷再生路面结构的有限元分析， 综合考虑冷再生上基层模量 对路基顶面最大压应变、 冷再生上基层最大拉应变和面层最大剪应力的影响， 冷再生上基 层模量的理想范围是 3000 ～ 4000MPa。结合冷再生沥青混合料的室内试验结果， 只要冷再 生上基层的模量大于 2200MPa， 就可以满足结构和材料的性能要求。
沥青混合料再生利用， 是将需要翻修或废弃的沥青路面， 经过翻挖 ( 铣刨 ))、 回 收、 破碎、 筛分， 用新集料、 新沥青材料适当配合， 重新拌制， 形成具有要求路用性能的再生 沥青混合料， 用于铺筑新路面结构层， 其使用效果与新沥青混合料相当或接近， 沥青混合料 的再生利用， 能够节省大量的沥青和砂石材料， 降低筑路成本， 同时， 还有利于处治废弃的 沥青路面材料， 节约能源， 保护环境， 具有显著的经济效益和社会效益。
总之， 最大程度地利用原路面结构和路面材料对公路沥青路面进行大修， 既可以 实现路用材料和资源的可持续利用、 降低维修成本， 又可以在尽量减少废弃材料的环境污 染和处理费用的前提下， 全面恢复或提高原路面的路用性能， 实现高速公路社会效益、 经济 效益与环保效益的和谐统一。 发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷， 提供一种冷再生沥青路面的现场 施工方法。
为实现上述目的， 本发明的技术方案是设计一种冷再生沥青路面的现场施工方 法， 其特征在于， 所述方法包括如下工艺步骤 ：
S1 ： 采用路面铣刨设备将沥青路面的旧料挖出 ；
S2 ： 用破碎筛分设备对沥青路面的旧料进行连续循环破碎筛分 ；
S3 ： 将破碎筛分后的沥青路面的旧料放入成品料斗中， 取乳化沥青与水 1 ∶ 1 混 合， 并与成品料斗中的沥青路面的旧料拌合， 然后加入水泥和矿粉混合物， 形成沥青混合 料；
S4 ： 再将沥青混合料以缓慢、 均匀、 连续不断的方式摊铺在路面的基层上 ；
S5 ： 通过初压、 复压、 终压三个碾压阶段完成压实冷再生沥青混合料 ；
S6 ： 对冷再生沥青混合料的基层碾压完成后静置养生 10 ～ 14 天。
其中优选的技术方案是， 所述 S2 步骤中的循环破碎筛分选用两层筛网。
进一步优选的技术方案是， 所述两层筛网将破碎后的沥青路面的旧料分为细料与 粗料， 所述细料与粗料的粒径分别为 10mm 以下及 10 ～ 30mm。
优选的技术方案还有， 所述 S3 步骤中的拌合时间为 ： 干拌 5s， 湿拌 30s， 拌合周期 为 50s。
优选的技术方案还有， 所述 S3 步骤中的沥青混合料中沥青路面的旧料、 乳化沥 青、 水泥和矿粉混合物的重量比为 94 ∶ 4 ∶ 2。优选的技术方案还有， 所述 S3 步骤中拌合后的沥青混合料在成品料斗中的存放 时间小于等于 25s。
本发明的优点和有益效果在于 ： 该冷再生沥青路面的现场施工方法， 一次性冷再 生比例高， 具有较高的经济效益， 而且不存在二次污染的问题， 是一种绿色环保的制备方 法。同时还可以达到提高道路的通行服务水平， 保护环境， 节约不可再生资源， 以及保护施 工人员的身体健康的社会效益。 同时， 最大程度的利用了原路面结构和路面材料， 实现了社 会、 经济、 环保效益的最佳统一。 附图说明
图 1 是本发明冷再生沥青路面的现场施工的流程图。具体实施方式
下面结合附图和实施例， 对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅 用于更加清楚地说明本发明的技术方案， 而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图 1 所示， 本发明是一种冷再生沥青路面的现场施工方法， 该方法包括如下工 艺步骤 ： 第一步 ： 采用路面铣刨设备将沥青路面的旧料挖出 ；
第二步 ： 用破碎筛分设备对沥青路面的旧料进行连续循环破碎筛分 ；
第三步 ： 将破碎筛分后的沥青路面的旧料放入成品料斗中， 取乳化沥青与水 1 ∶ 1 混合， 并与成品料斗中的沥青路面的旧料拌合， 然后加入水泥和矿粉混合物， 形成沥青混合 料；
第四步 ： 再将沥青混合料以缓慢、 均匀、 连续不断的方式摊铺在路面的基层上 ；
第五步 ： 通过初压、 复压、 终压三个碾压阶段完成压实冷再生沥青混合料 ；
第六步 ： 对冷再生沥青混合料的基层碾压完成后静置养生 10 ～ 14 天。
在步骤一中， 沥青路面的旧料堆应尽量避免在高温和重力作用下使材料重新粘接 在一起， 注意堆料高度， 注意防水。
对旧沥青路面材料进行分析时， 在破碎时有许多沥青与粉料混合形成的沥青块 ( 假料 )， 这些旧沥青料在铺入路面中由于高温、 载荷的交互作用， 易被激活， 产生油包、 车 辙等过油现象， 在监测抽取样品分析时， 应关注此现象并作好调整级配的准备。
步骤三中的乳化沥青是由微小沥青颗粒悬浮在水介质中的乳状液， 乳化沥青与沥 青旧料拌合时， 由于乳化沥青颗粒表面电荷与回收沥青表面电荷发生中和反应， 沥青颗粒 相互靠近形成沥青膜， 但是此时沥青膜由于水分的存在、 强度较差， 经过压路机碾压， 水分 挤出， 在路面形成一层薄薄的水膜。 沥青膜强度增大， 随着养生期的结束， 水分的蒸发， 沥青 颗粒电荷完全中和， 沥青膜强度进一步增强， 可以开放交通。 在车辆载荷的交替作用和高温 的影响下， 形成完全坚实的沥青膜， 混合料的劈裂强度达到最大值。 乳化沥青混合料经过形 成、 破乳、 强度增长变化的过程。养生期 3 ～ 7 天后可以开放交通， 在 3 周左右劈裂强度离 散性较小、 趋于一致， 1 ～ 2 月强度达到最大值。
其中优选的实施方案是， 所述第二步骤中的循环破碎筛分选用两层筛网。
进一步优选的实施方案是， 所述两层筛网将破碎后的沥青路面的旧料分为细料与
粗料， 所述细料与粗料的粒径分别为 10mm 以下及 10 ～ 30mm。
优选的实施方案还有， 所述第三步骤中的拌合时间为 ： 干拌 5s， 湿拌 30s， 拌合周 期为 50s。
优选的实施方案还有， 所述第三步骤中的沥青混合料中沥青路面的旧料、 乳化沥 青、 水泥和矿粉混合物的重量比为 94 ∶ 4 ∶ 2。在沥青混合料中， 使用 “沸腾” 搅拌方式， 使 之能均匀地覆盖在骨料上。 为了使得乳化沥青能够均匀地裹覆， 在骨料与乳化沥青拌合前， 先喷入一定量的水， 使之达到一定湿度。 喷水水槽采用漫出水帘加水方式， 搅拌出的成品料 的均匀性很好， 达到了预期的要求。
优选的实施方案还有， 所述第三步骤中拌合后的沥青混合料在成品料斗中的存放 时间小于等于 25s。由于乳化沥青混合料在成品料斗中 25 秒内就可粘接， 难以排除。搅拌 必须在 25 秒内完成， 搅拌时间过长及强力过度搅拌会导致不稳定的乳化沥青膜从回收沥 青脱落、 回收沥青上的旧沥青的剥落、 乳化沥青破乳过快等问题。如果搅拌时间过短， 会造 成再生料裹附性差， 出现较严重的花白料。
本发明冷再生沥青路面的现场施工的具体方法如下 ：
该路面冷再生沥青混合料处理及路面摊铺方法是 ： 将旧沥青路面材料破碎、 筛分 和贮存 ；
将旧沥青路面材料在施工现场破碎和筛分 ；
将破碎筛分后的沥青路面的旧料放入成品料斗中， 取乳化沥青与水 1 ∶ 1 混合， 并 与成品料斗中的沥青路面的旧料拌合， 然后加入水泥和矿粉混合物， 形成沥青混合料。
将冷再生沥青混合料压实以及养生。
旧沥青路面材料的破碎、 筛分和贮存， 包括根据铣刨料的尺寸 ( 例如， 高速公路面 层沥青混合料最大粒径 26.5mm) 和冷再生沥青混合料的级配要求， 设置粒径 10mm 和 30mm 的两道筛网， 将铣刨料分成 10mm 以下的细集料部分及 10 ～ 30mm 的粗集料部分。为了充分 利用镜刨料， 通过破碎设备， 对 30mm 以上大颗粒部分进行再次破碎， 破碎后的镜刨料再经 筛网过筛后分成粗、 细两档， 就可以继续利用了。筛分后的旧沥青路面材料按粗、 细不同进 行分类堆放， 同时由于旧沥青路面材料的含水量不宜过大， 堆放地点必须进行硬化， 对细的 旧沥青路面材料材料采取防雨措施。
冷再生沥青混合料的拌和， 是将破碎筛分后的原沥青面层铣刨料、 乳化沥青、 矿 粉、 水泥以及水按照掺配质量比例， 应用冷再生沥青混合料拌和设备进行旧沥青路面材料 混合料的拌和加工， 得到均一混合物。 适宜的拌和时间根据实际情况调节并通过试拌确定， 拌和后的冷再生沥青混合料应均匀， 混合料里褐色、 无花白料、 无液体流淌现象、 无水泥或 矿粉结块成团现象， 和易性良好。严格控制冷再生沥青混合料的拌和时间， 若过度拌和， 可 能导致乳化沥青提前破乳， 而拌和不充分则可导致旧沥青路面材料等材料不能充分地被乳 化沥青裹覆。
一台摊铺机的摊铺宽度不宜超过 6m， 通常应采用两台或以上相同型号的摊铺机组 成梯队联合摊铺， 相邻两台摊铺机应具有相同的压实能力， 摊铺间距一般为 10 ～ 20m， 前后 两台摊铺机轨道重叠 30 ～ 60m， 保证纵向接缝为湿接缝。
冷再生沥青混合料必须缓慢、 均匀、 连续不断地摊铺， 摊铺过程中不应随意变换速 度或中途停顿。摊铺速度宜控制在 1 ～ 3m/min 范围内， 当发现混合料出现明显的离析、 波浪、 裂缝、 拖痕时， 应分析原因， 予以消除。
为了协调以上步骤， 冷再生沥青混合料拌和站的生产能力应根据摊铺速度进行控 制， 可用下式计算 ：
Q ＝ 60×s×b×h×r
式中 ：
Q- 拌和站每台机小时产量， t/h ；
s- 一摊铺机行进速度， m/min ；
b- 摊铺宽度， m；
h- 摊铺层厚度， m；
r- 冷再生沥青混合料的毛体积密度， t/m3。
冷再生沥青混合料的压实
冷再生沥青混合料需要比热拌沥青混合料更大的压实功才能被充分压密。
根据公路施工技术规范进行冷再生沥青混合料的压实， 过程分初压、 复压、 终压三 个阶段。
(1) 初压， 采用 1 ～ 2 台 8 ～ 12t 双钢轮压路机静压 1 ～遍 ( 轮迹重叠轮宽的 1/2 左右， 往返 1 个来回为 1 遍 )、 中或低档位振压 1 ～ 2 遍， 紧跟摊铺机进行碾压， 并保持较短 的初压区长度 (30 ～ 50m)。
(2) 复压， 宜先采用 2 台 35t 以上单钢轮压路机低或中档位振压 3 ～ 4 遍， 不宜开高 档振动 ； 再采用 2 台 30t 以上轮胎式压路机揉压 3 ～ 4 遍， 以基本消除轮迹为宜。复压应紧 跟在初压后开始， 且不宜随意停顿。压路机碾压段的总长度应尽量缩短， 通常不超过 60 ～ 80m。 采用不同型号的压路机组合碾压时宜安排每一台压路机作全面碾压， 防止不同部位的 压实度不均匀。在复压过程中， 用 3m 直尺连续检测碾压平整度， 当发现有凸埂时， 应及时采 用振动压路机沿横向顺埂振压消除。
(3) 终压， 宜采用 1 台 8 ～ 12t 双钢轮压路机静压 1 ～ 2 遍。终压应紧跟复压， 经 终压后已无明显轮迹时， 可完成终压。
养生 ：
冷再生沥青混合料上基层碾压完成后应及时静置养生， 养生期通常为 10 ～ 14 天， 以可以用钻孔取芯机取出完整的冷再生沥青混合料上基层芯样作为结束养生工作的最终 评判指标。
工地现场须根据具体情况配备足够数量的彩条布或 PU 薄膜类防雨国材， 在下雨 前必须将养生路段的再生上基层覆盖严密， 并做好路肩排水。
冷再生沥青混合料上基层与下面层之间须铺洒粘层油， 使两层沥青结构层紧密联 结。
据此， 完成路面施工。
采用上述方法施工后的路面， 其主要设计指标为 ：
以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明技术原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰 也应视为本发明的保护范围。