CN116971235A - 严寒地区旧路面维修改造中沥青碎石柔性基层的施工方法 - Google Patents
严寒地区旧路面维修改造中沥青碎石柔性基层的施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于一种严寒地区旧路面维修改造中沥青碎石柔性基层的施工方法，本发明沥青碎石柔性基层中的各组份重量比为：级配碎石比例0～2.36mm:2.36～9.5mm:9.5～19mm:19～31mm:0～8mmRAP:8～25mmRAP:水泥:废旧碳纤维丝:3～7mm废轮胎橡胶颗粒=7%:5%:11%:30%:21%:19%:3%:2%:2%。本发明结合对旧路面调查及该段收集的RAP性能评价基础上，进行不同RAP掺量分析比较及可行性试验，从而得出适用于严寒地区新集料的品种、理想矿料的级配、最佳沥青用量、拌料、碾压的最佳施工方案。本发明能解决传统沥青路面出现的路面唧浆、基层损坏、路面网裂沉陷等病害问题，改善在严寒地区路面状态，延长公路使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于一种严寒地区旧路面维修改造中沥青碎石柔性基层(指扩建、改造过程中)的施工方法。
背景技术
目前，国内公路建设经过几十年的高速发展，公路建设的重点逐渐由新建工程向大中旧路面缩修养护及改扩建工程转型，国内高等级道路广泛采用复合式路面结构，即路面由15～20cm厚的碎石作底基层，在底基层上端设20～25cm厚的水泥稳定砂砾基层，而后在水泥稳定砂砾基层上端铺设沥青碎石基层、沥青碎石基层上端依次设沥青下面层、沥青上面层，沥青碎石基层、沥青下面层、沥青上面层的总厚为20～25cm，且均由不同添加材料的沥青所构成。该组合路面结构虽然经济性和适用性较好，但是己有路面结构由于受重载交通、交通荷载的显著不平衡、低温收缩和温度疲劳等原因会造成道路沥青面层裂缝，而沥青面层裂缝往往是最早出现的病害。
对道路沥青面层裂缝的治理，通常采用在路面裂缝处加铺新沥青，但在路面裂缝处加铺新沥青后由于路面半刚性结构层内部应力分布不均匀、温度循环变化和车辆荷载的反复作用、旧路裂缝处置不到位等因素诱发新铺沥青面层重新且反复开裂。
尤其是在气侯严寒地区地区采用传统修补施工方法已无法使沥青碎石基层整体性、强度、压实度等相关指标达到规范要求，用传统施工方法施工常使沥青碎石基层及其上的沥青上、下面层裂缝纵生，整体松散，整体性差，强度和压实度低，严重影响路面使用寿命。国外沥青路面再生技术经历了近百年的发展，欧美以及日本一些发达国家沥青路面再生利用技术已经形成较为规范的技术体系，回收沥青料再生利用率也接近100%,在国内路面再生技术发展的同时厂拌热再生施工技术也逐渐成熟，但对于路面各个结构层循环利用技术在国内外没有一套完整的资料来对铣刨回收、筛分破碎需考虑的参数、利用粒径的预判指标等进行介绍；针对沥青热再生混合料回收铣刨料最优掺量、最佳沥青用量及配合比设计进行经济性、方案性探究，目前尚无成熟施工技术可供借鉴，尤其是我国严寒地区至今无厂沥青碎石柔性基层施工的成功应用案例可以借鉴。
沥青碎石基层作为高等级公路的应力消减层和排水层，相比半刚性基层能减少沥青路面的温度收缩裂缝，防止或延缓反射裂缝发生，从而提高沥青路面使用寿命，由于沥青碎石基层在复合式路面结构中起承上启下作用；因而在严寒地区地区如何利用回收沥青再生解决传统沥青碎石基层出现的上述不足，是需要迫切解块的问题。
发明内容
本发明的目的是设计一种严寒地区旧路面维修改造中沥青碎石柔性基层的施工方法，能解决传统沥青碎石柔性基层出现的上述不足，改善在严寒地区沥青路面状态，延长公路使用寿命。
为此,一种严寒地区旧路面维修改造中沥青碎石柔性基层的施工方法,包括如下步骤：
（1）路面调查及RAP性能评价：旧路面铣刨前，对旧路面技术状况充分进行调查和分析，首先收集旧路面原始资料包括路面所用材料类型、厚度、级配状况，以及修补、养护记录，然后对铣刨路段提前采用探坑开挖及钻芯进行取样，用抽提或阿布森法试验对不同路段的矿料级配、油石比、沥青老化程度进行分析评价，具体分析铣刨后RAP物料的变异性因素对再生沥青混合料的级配稳定性、温度稳定性进行分析，根据获得的调查资料对旧路面进行分段分片区域划分，以便对不同路段的RAP物料进行分类回收，以减小RAP物料的变异因素对再生沥青混合料稳定性的影响；
（2）冷铣刨方案设计及铣刨作业：铣刨作业前合理确定对旧路面的铣刨方案，然后根据方案确定铣刨范围、深度、速度及铣刨用水量进行控制作业；并通过路面清扫机配合人工的方式对旧路面表面的泥土、积水、虚渣进行清理，对出现车辙、拥包的严重变形类路面病害提前标记，必要时进行提前挖除处理，保证铣刨回收材料的洁净度；
（3）RAP集料回收：路面铣刨回收RAP物料时不得混入基层废料、水泥混凝土废料、杂物和土杂质，铣刨时铣刨机直接通过送料皮带把铣刨料装入回收车辆，统一拉运至沥青场站进行破碎筛分处理，不同料源的铣刨回收物料应分类别进行堆放，以防不同料源的铣刨物料混合，影响RAP物料沥青含量、颗粒级配的稳定性；
（4）RAP集料破碎筛分：对RAP集料进行二次破碎处理，破碎筛分前应检查RAP物料的含水量，含水量应小于3%时进行破碎筛分，用颚式破碎机进行破碎，将破碎后回收沥青路面材料RAP筛分成0～8mm、8～26mm二档的集料，分别堆放，并进行明确标识，避免混合，堆放高度小于2m，且储存场地平整无积水，料堆上设防雨棚，大于26mm的筛分料重新破碎再次筛分依二档的集料分类归堆；
筛分后RAP集料比例为0~8mm：72%，8~26mm：25%，超粒径废料：3%；超粒径废料用于辅道路基填方中作为第一层填筑材料使用；
（5）RAP筛分集料的配合比设计与优化：
(a)结合对旧路面调查及该段收集的RAP性能评价基础上，进行不同RAP掺量分析比较及可行性试验，在经过掺量分析比较及可行性试验的基础上，对高掺量再生沥青混合料的配合比设计，同样要经过目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证三个阶段，配合比设计采用马歇尔试验流程进行，从而得出新集料的品种、理想矿料的级配、最佳沥青用量；
通过试验分析表明：再生混合料稳定度、动稳定度指标随着沥青针入度的增大而减小，这是因为老化的沥青性质发生了变化，沥青变硬变脆，针入度越小的沥青粘度越大，随着针入度的减小，稳定度增大，动稳定度也增大，说明老化严重的沥青高温性能得到了提高；
(b) 优化选定RAP集料掺配比例为40%，按照试配法对其进行矿料组成设计，RAP集料各档使用比例为0～8mm:8～25mm=21:19；
(c) 再生剂的选择：在配合比设计及验证的同时应根据RAP集料试验分析确定其老化程度、旧沥青含量、确定的再生沥青混合料RAP掺量比例、再生剂与沥青的配伍性，综合选定再生剂的种类，以满足再生混合料旧沥青的老化恢复效果，验证后选用型号XT-2，用量为4%；
(d)新沥青型号的选择：通过前期的设计调查确定RAP集料中旧沥青为90号A级，RAP物料中旧沥青性能及组成成分具有复杂性，在配合比设计时新沥青标号选用确定沥青型号为90号A级满足设计要求的技术指标，选择的新沥青型号为90号A级；
(e)沥青用量：根据确定的矿料级配组成，采用五种不同的沥青用量，制备马歇尔击实试件，室内试验时拌和温度为165℃，成型温度为155℃，正反两面各击实75次，最终推导出最佳沥青用量为4.1%；
（6）厂拌热再生沥青碎石柔性基层目标配合比：
沥青碎石柔性基层中的各组份重量比为：级配碎石比例0～2.36mm:2.36～9.5mm:9.5～19mm:19～31mm:0～8mmRAP:8～25mmRAP:水泥:废旧碳纤维丝:3～7mm废轮胎橡胶颗粒=7%:5%:11%:30%:21%:19%:3%:2%:2%；
式中RAP为旧路面铣刨回收沥青混合料；
沥青用量占各组份总重量的4.1%，沥青为90号A级道路沥青，再生剂选用型号XT-2，用量为4%；
（7）再生混合料的拌制：
（a）具体的拌合工序为预热RAP→再生剂混合和RAP→拌和（拌和时间≥10～15S）→加入新集料→拌和（拌和时间为10～15S）→加入新沥青→拌和（拌和时间为15～20S）→加入水泥→拌和（拌和时间为20～25S）→加入废旧碳纤维丝和废轮胎橡胶颗粒→拌和（拌和时间为8～10S）→出料；
（b）为避免RAP物料加热老化，采用第二独立加热滚筒对RAP物料进行干燥加热，新旧集料干燥加热在不同的滚筒里进行，新集料的加热温度为185～195℃，RAP物料加热温度为110～130℃，加热过程RAP物料不与明火直接接触，新旧物料干燥加热后通过热筛分进入热料仓，最后按照各档集料比例用量依拌合顺序，进行混合搅拌，出厂温度170～180℃，形成再生新沥青混合料；
(8)再生新沥青混合料的运输：再生混合料装车时应分前、中、后三次装入自卸车内，以避免离析，运料车每次使用前后必须清扫干净，在车厢板上涂一薄层防止沥青粘结的隔离剂或防粘剂，但不得有余液积聚在车厢底部；从拌和机向运料车上装料时，应多次挪动汽车位置，平衡装料，以减少混合料离析；运料车车厢采取保温处理，运输混合料采用苫布覆盖保温、防雨、防污染；
(9) 再生新沥青混合料摊铺：
（a）摊铺前，应检查水泥稳碎石基层的质量，压实度、平整度、纵断高程、宽度、厚度、横坡以及强度指标且必须符合摊铺条件；
（b）为同时提高再生新沥青混合料摊铺的平整度与压实度，摊铺机在打开夯锤振捣的同时，必须打开熨平板振动装置，夯锤振捣频率，夯锤振幅，熨平板振动频率应满足要求，以保证初始压实度不小于80%；摊铺机熨平板预热温度不低于110℃，再生新沥青混合料摊铺温度宜比相应的热拌沥青混合料摊铺温度提高5～10℃，摊铺温度145～150℃；
（c）摊铺再生新沥青混合料时应缓慢、均匀、连续不间断，摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿，尽量减少停起机，摊铺速度不超过3m/min；
（d）为减少离析，摊铺机螺旋布料器应有足够长度，两端距摊铺边界不得超过25cm，以减少两端离析；摊铺时应不停顿地转动，混合料料位高于螺旋2/3位置；
（e）运输车与摊铺机应配合良好，摊铺过程中运料车应在摊铺机前10cm～30cm处停住，空挡等候，由摊铺机推动前进开始缓缓卸料，严禁出现运输车撞击摊铺机的现象，运输车卸料时应分多次卸料以减少离析。摊铺机应尽量减少收斗次数，做到快收快放，尽量保持摊铺的连续性；
（f）路幅中间为两台摊铺机的交接处，也是容易产生带状离析的位置，由于此处为摊铺机螺旋分料器的动力分离处，阻力较大，熨平板较容易变形，应在此处螺旋分料器上加装螺旋叶片，并且操作人员应在日常施工中关注此处，避免由于熨平板变形产生的离析；
（g）人工找补或更换混合料应在现场技术人员指导下进行，建议现场配备一个10～15mm的筛子，需要修补时提前筛掉粗料，缺陷严重时，应予铲除，并及时调整摊铺机或改进摊铺工艺，随时观察摊铺效果，如发现施工裂缝、推移、粘轮、轮迹等问题应及时反馈并采取解决措施，如不能解决应暂停摊铺；
(10）再生新沥青混合料摊铺后的碾压：
（a）应配备足够数量的压路机，选择合理的压路机组合方式及初压、复压、终压的碾压步骤，以达到最佳碾压效果，厂拌热再生ATB-25柔性基层压实采用不少于3台的双钢轮振动压路机、不少于2台的胶轮压路机，振动压路机为双驱、双振，自重11t～13t；胶轮压路机为26～30t，必须带有配重，再生混合料的压实温度宜比普通热拌沥青混合料压实温度基础上提高5～10℃，碾压段的总长度应尽量缩短，不得超过80m，；
(b)初压：摊铺之后立即进行，应在高的温度下紧跟摊铺机碾压，用双轮压路机或振动压路机静压2遍，压实时应将驱动轮面向摊铺机，轮胎压路机碾压速度2～3km/h，钢轮压路机不振状态碾压速度2～3km/h，初压后立即检查平整度和路拱，必要时予以修正；
(c)复压：初压后紧接着进行复压，用振动压路机和轮胎压路机完成，复压先用轮胎压路机压2遍，振动压路机压2遍，轮胎压路机碾压速度3.5～4.5km/h，钢轮压路机振状态碾压速度4～5km/h，使其达到要求的压实度；
(d)终压：复压之后紧接进行终压，采用双钢轮压路机或关闭振动的振动压路机碾压2遍，钢轮压路机不振状态碾压速度2～3km/h，消除轮迹；
(11)、养生和开放交通：
再生新沥青混合料层压实完成后，应封闭交通进行养生，再生层路表温度低于50℃后方可开放交通。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的铣刨作业的铣刨速度控制在3～5m/min，采用厚度10cm的沥青上、下面层一次铣刨成形，留剩余老路面3mm厚度不进行铣刨；
铣刨严重龟裂、网裂路段铣刨速度控制在5.5～7m/min；
而铣刨车辙时，路段铣刨速度控制在2～2.5m/min；
铣刨过程中用水量＜3%；铣刨时应严格控制铣刨面的平整度，铣刨过程中避免造成铣刨面错台，错台断面高低差＜8mm。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的再生新沥青混合料干拌时间比普通混合料延长5～10s，总拌合时间比普通混合料延长10～30s，同时再生新沥青混合料的出料温度比普通混合料提高5～10℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的再生新沥青混合料开始碾压时内部温度为135～140℃，碾压终止时内部温度温度为65～75℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的废旧碳纤维丝长度为6～12mm，直径23～30um。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的再生混合料的拌制应缓慢、均匀、连续不间断。
上述方法达到了本发明的目的。
本发明与现有技术相比，有以下优点和积极效果：
（1）本发明在保证沥青混合料使用性能的前提下，解决了严寒地区高掺量下RAP物料级配变异性、旧沥青加热老化、旧沥青再生性能激活等技术难题，本发明彻底解决了旧路改造过程中废旧材料的处理问题，在减少环境保护风险的同时大幅降低了施工成本，测算表明本发明可降低施工材料成本约32～35%，相比与传统的旧路改造升级施工方法具有明显的优势。
（2）本发明能有效减少在严寒地区传统沥青路面出现的裂缝，能够增加车辙的永久应变性，克服传统沥青路面由于严寒表面逐步剥落，引起路面唧浆、基层损坏、路面网裂沉陷等病害，可实现千米、千天内无裂缝，沥青路面达到质量优质标准。
（3）本发明改善在严寒沼泽地区路面状态，延长公路使用寿命，本发明适用严寒地区路面施工，本发明与已有技术修建的公路相比使用寿命延长4～5倍。且无流失、路面龟裂、塌陷，路面唧浆、路面网裂沉陷等现象存在。
实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、装置、设备、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
一种严寒地区旧路面维修改造中沥青碎石柔性基层的施工方法,包括如下步骤：
（1）路面调查及RAP性能评价：旧路面铣刨前，对旧路面技术状况充分进行调查和分析，路面调查内容由资料收集、现场调查、表面损坏和内部结构状况四部分构成，资料收集包括结构材料类型、修补资料、养护资料；现场调查包括病害的类型、范围、层位及严重程度；表面损坏包括病害损坏的位置、数量、严重程度；内部结构状况包括旧路面级配、油石比、老化程度。首先收集旧路面原始资料包括路面所用材料类型、厚度、级配状况，以及修补、养护记录，然后对铣刨路段提前采用探坑开挖及钻芯进行取样，用抽提或阿布森法试验对不同路段的矿料级配、油石比、沥青老化程度进行分析评价，具体分析铣刨后RAP物料的变异性因素对再生沥青混合料的级配稳定性、温度稳定性进行分析，根据获得的调查资料对旧路面进行分段分片区域划分，以便对不同路段的RAP物料进行分类回收，以减小RAP物料的变异因素对再生沥青混合料稳定性的影响。
（2）冷铣刨方案设计及铣刨作业：铣刨作业前合理确定对旧路面的铣刨方案，然后根据方案确定铣刨范围、深度、速度及铣刨用水量进行控制作业；并通过路面清扫机配合人工的方式对旧路面表面的泥土、积水、虚渣进行清理，对出现车辙、拥包的严重变形类路面病害提前标记，必要时进行提前挖除处理，保证铣刨回收材料的洁净度。由于铣刨回收的RAP物料还需要进一步破碎筛分，改善RAP物料级配的变异性，所以在进行旧路面铣刨作业过程中，考虑铣刨的经济性要求，减少施工成本，铣刨机做粗铣刨，铣刨刀头宜采用刀头间距15mm，铣刨作业的铣刨速度控制在3～5m/min，采用厚度10cm的沥青上、下面层一次铣刨成形，留剩余老路面3mm厚度不进行铣刨；同时病害类型对铣刨速度有影响，铣刨不同的病害，铣刨速度也是不同的，铣刨严重龟裂、网裂路段铣刨速度控制在5.5～7m/min；而铣刨车辙时，路段铣刨速度控制在2～2.5m/min；铣刨过程中用水量＜3%；铣刨时应严格控制铣刨面的平整度，铣刨过程中避免造成铣刨面错台，错台断面高低差＜8mm。
铣刨结束后，在路面形成的坑槽要及时做好临时排水设施的设置，在雨季来临时旧路基层不受雨水侵害，如遇低洼路段铣刨后存在积水现象，应采用人工进行清理，确保下承层的整体质量。
铣刨后检查基层病害情况，并逐项处理完成，如发现基层病害严重应调整病害处理范围及铣刨深度，在基层、底基层病害处理中，均需分层铣刨，各铣刨厚度按原路面设计厚度控制，分层铣刨的纵横向台阶宽度不宜小于20cm，纵、横向台阶均应切割成垂直，基层铣刨料可作为路扩部分的水泥稳定碎石底基层料。
（3）RAP集料回收：路面铣刨回收RAP物料时不得混入基层废料、水泥混凝土废料、杂物和土杂质，铣刨时铣刨机直接通过送料皮带把铣刨料装入回收车辆，统一拉运至沥青场站进行破碎筛分处理，不同料源的铣刨回收物料应分类别进行堆放，以防不同料源的铣刨物料混合，影响RAP物料沥青含量、颗粒级配的稳定性。
（4）RAP集料破碎筛分：对RAP集料进行二次破碎处理，破碎筛分前应检查RAP物料的含水量，含水量应小于3%时进行破碎筛分，用颚式破碎机进行破碎，将破碎后回收沥青路面材料RAP筛分成0～8mm、8～26mm二档的集料，分别堆放，并进行明确标识，避免混合，堆放高度小于2m，且储存场地平整无积水，料堆上设防雨棚，大于26mm的筛分料重新破碎再次筛分依二档的集料分类归堆；
筛分后RAP集料比例为0~8mm：72%，8~26mm：25%，超粒径废料：3%；超粒径废料用于辅道路基填方中作为第一层填筑材料使用。
（5）RAP筛分集料的配合比设计与优化：
(a)结合对旧路面调查及该段收集的RAP性能评价基础上，进行不同RAP掺量分析比较及可行性试验，在经过掺量分析比较及可行性试验的基础上，对高掺量再生沥青混合料的配合比设计，同样要经过目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证三个阶段，配合比设计采用马歇尔试验流程进行，从而得出新集料的品种、理想矿料的级配、最佳沥青用量。
表1： 8mm－26mmRAP料抽提后检测结果：
表2 0-8mmRAP料检测结果
表3 RAP料中的沥青试验结果
通过试验分析表明：再生混合料稳定度、动稳定度指标随着沥青针入度的增大而减小，这是因为老化的沥青性质发生了变化，沥青变硬变脆，针入度越小的沥青粘度越大，随着针入度的减小，稳定度增大，动稳定度也增大，说明老化严重的沥青高温性能得到了提高。
(b) 优化选定RAP集料掺配比例为40%，按照试配法对其进行矿料组成设计，RAP集料各档使用比例为0～8mm:8～25mm=21:19；
(c) 再生剂的选择：在配合比设计及验证的同时应根据RAP集料试验分析确定其老化程度、旧沥青含量、确定的再生沥青混合料RAP掺量比例、再生剂与沥青的配伍性，综合选定再生剂的种类，以满足再生混合料旧沥青的老化恢复效果，验证后选用型号XT-2，用量为4%；
表4 再生剂试验结果
通过试验分析表明：该批再生混合料稳定度、动稳定度指标随着沥青针入度的增大而减小，这是因为老化的沥青性质发生了变化，沥青变硬变脆，针入度越小的沥青粘度越大，随着针入度的减小，稳定度增大，动稳定度也增大，说明老化严重的沥青高温性能得到了提高。
(d)新沥青型号的选择：通过前期的设计调查确定RAP集料中旧沥青为90号A级，RAP物料中旧沥青性能及组成成分具有复杂性，在配合比设计时新沥青标号选用确定沥青型号为90号A级满足设计要求的技术指标，选择的新沥青型号为90号A级；
表5 沥青试验结果
(e)沥青用量：根据确定的矿料级配组成，采用五种不同的沥青用量，制备马歇尔击实试件，室内试验时拌和温度为165℃，成型温度为155℃，正反两面各击实75次。
表6 ATB-25马歇尔击实试验结果
表7 ATB-25马歇尔击实试验结果
从上述表可以看出，取密度最大值、稳定度最大值、目标空隙率4.5%、饱和度范围中值对应的沥青用量a1、a2、a3、a4的平均值作为OAC1，即OAC1=4.07%。当各项指标均符合标准（不含VMA）时，根据OACmin=3.53%、0ACmax=4.13%，确定OAC2=(OACmin+OACmax)/2=3.83%。取OAC1和OAC2的中值作为计算的最佳沥青用量OAC=（OAC1+OAC2)/2=3.95%。
从上述各表中查得马歇尔稳定度、流值、矿料间隙率与沥青饱和度均满足马歇尔试验技术标准，最终推导出最佳沥青用量为4.1%。
（6）厂拌热再生沥青碎石柔性基层目标配合比：
沥青碎石柔性基层中的各组份重量比为：级配碎石比例0～2.36mm:2.36～9.5mm:9.5～19mm:19～31mm:0～8mmRAP:8～25mmRAP:水泥:废旧碳纤维丝:3～7mm废轮胎橡胶颗粒=7%:5%:11%:30%:21%:19%:3%:2%:2%。
废旧碳纤维丝长度为6～12mm，直径23～30um。
式中RAP为旧路面铣刨回收沥青混合料；
沥青用量占各组份总重量的4.1%，沥青为90号A级道路沥青，再生剂选用型号XT-2，用量为4%。
（7）再生混合料的拌制：
（a）具体的拌合工序为：预热RAP→再生剂混合和RAP→拌和（拌和时间≥10～15S）→加入新集料→拌和（拌和时间为10～15S）→加入新沥青→拌和（拌和时间为15～20S）→加入水泥→拌和（拌和时间为20～25S）→加入废旧碳纤维丝和废轮胎橡胶颗粒→拌和（拌和时间为8～10S）→出料。
再生混合料的拌制应缓慢、均匀、连续不间断，再生新沥青混合料干拌时间比普通混合料延长5～10s，总拌合时间比普通混合料延长10～30s，同时再生新沥青混合料的出料温度比普通混合料提高5～10℃。
（b）为避免RAP物料加热老化，采用第二独立加热滚筒对RAP物料进行干燥加热，新旧集料干燥加热在不同的滚筒里进行，新集料的加热温度为185～195℃，RAP物料加热温度为110～130℃，加热过程RAP物料不与明火直接接触，新旧物料干燥加热后通过热筛分进入热料仓，最后按照各档集料比例用量依拌合顺序，进行混合搅拌，出厂温度170～180℃，形成再生新沥青混合料。
(8)再生新沥青混合料的运输：再生混合料装车时应分前、中、后三次装入自卸车内，以避免离析，运料车每次使用前后必须清扫干净，在车厢板上涂一薄层防止沥青粘结的隔离剂或防粘剂，但不得有余液积聚在车厢底部；从拌和机向运料车上装料时，应多次挪动汽车位置，平衡装料，以减少混合料离析；运料车车厢采取保温处理，运输混合料采用苫布覆盖保温、防雨、防污染。
(9) 再生新沥青混合料摊铺：
（a）摊铺前，应检查水泥稳碎石基层的质量，压实度、平整度、纵断高程、宽度、厚度、横坡以及强度指标且必须符合摊铺条件。
（b）为同时提高再生新沥青混合料摊铺的平整度与压实度，摊铺机在打开夯锤振捣的同时，必须打开熨平板振动装置，夯锤振捣频率，夯锤振幅，熨平板振动频率应满足要求，以保证初始压实度不小于80%；摊铺机熨平板预热温度不低于110℃，再生新沥青混合料摊铺温度宜比相应的热拌沥青混合料摊铺温度提高5～10℃，摊铺温度145～150℃。
（c）摊铺再生新沥青混合料时应缓慢、均匀、连续不间断，摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿，尽量减少停起机，摊铺速度不超过3m/min。
（d）为减少离析，摊铺机螺旋布料器应有足够长度，两端距摊铺边界不得超过25cm，以减少两端离析；摊铺时应不停顿地转动，混合料料位高于螺旋2/3位置。
（e）运输车与摊铺机应配合良好，摊铺过程中运料车应在摊铺机前10cm～30cm处停住，空挡等候，由摊铺机推动前进开始缓缓卸料，严禁出现运输车撞击摊铺机的现象，运输车卸料时应分多次卸料以减少离析。摊铺机应尽量减少收斗次数，做到快收快放，尽量保持摊铺的连续性；
（f）路幅中间为两台摊铺机的交接处，也是容易产生带状离析的位置，由于此处为摊铺机螺旋分料器的动力分离处，阻力较大，熨平板较容易变形，应在此处螺旋分料器上加装螺旋叶片，并且操作人员应在日常施工中关注此处，避免由于熨平板变形产生的离析。
（g）人工找补或更换混合料应在现场技术人员指导下进行，建议现场配备一个10～15mm的筛子，需要修补时提前筛掉粗料，缺陷严重时，应予铲除，并及时调整摊铺机或改进摊铺工艺，随时观察摊铺效果，如发现施工裂缝、推移、粘轮、轮迹等问题应及时反馈并采取解决措施，如不能解决应暂停摊铺。
(10）再生新沥青混合料摊铺后的碾压：
（a）应配备足够数量的压路机，选择合理的压路机组合方式及初压、复压、终压的碾压步骤，以达到最佳碾压效果，厂拌热再生ATB-25柔性基层压实采用不少于3台的双钢轮振动压路机、不少于2台的胶轮压路机，振动压路机为双驱、双振，自重11t～13t；胶轮压路机为26～30t，必须带有配重，再生混合料的压实温度宜比普通热拌沥青混合料压实温度基础上提高5～10℃，碾压段的总长度应尽量缩短，不得超过80m。
采用不同型号的压路机组合碾压时，应安排每一台压路机进行全幅碾压，以防止不同部分压实度不同。钢轮压路机应采用间断喷水预防钢轮粘结沥青，避免喷水量过大。胶轮压路机可在刚开始碾压时涂抹少量植物油防止粘轮，禁止使用柴油。确保压路机在较高的混合料温度下尽量紧跟摊铺机进行碾压。当边缘有挡板、路缘石、未铣刨的路面等支挡时，压路机宜紧靠支挡碾压。当边缘无支挡时，压路机的外侧轮宜伸出边缘100mm以上碾压。
(b)初压：摊铺之后立即进行，应在高的温度下紧跟摊铺机碾压，用双轮压路机或振动压路机静压2遍，压实时应将驱动轮面向摊铺机，轮胎压路机碾压速度2～3km/h，钢轮压路机不振状态碾压速度2～3km/h，初压后立即检查平整度和路拱，必要时予以修正。
(c)复压：初压后紧接着进行复压，用振动压路机和轮胎压路机完成，复压先用轮胎压路机压2遍，振动压路机压2遍，轮胎压路机碾压速度3.5～4.5km/h，钢轮压路机振状态碾压速度4～5km/h，使其达到要求的压实度。
(d)终压：复压之后紧接进行终压，采用双钢轮压路机或关闭振动的振动压路机碾压2遍，钢轮压路机不振状态碾压速度2～3km/h，消除轮迹。
表8 碾压方案对比分析
(11)、养生和开放交通。
再生新沥青混合料开始碾压时内部温度为135～140℃，碾压终止时内部温度温度为65～75℃。
再生新沥青混合料层压实完成后，应封闭交通进行养生，再生层路表温度低于50℃后方可开放交通。
本发明的再生新沥青混合料层路用性能检验，结果如下：
(1）沥青混合料浸水马歇尔试验结果：
表9 沥青混合料浸水马歇尔试验结果
(2）沥青混合料冻融劈裂试验结果：
表10沥青混合料冻融劈裂试验结果
注：沥青混合料已经过短期老化
(3）沥青混合料车辙试验结果：
表11 沥青混合料车辙试验结果
(4）沥青混合料低温弯曲试验结果：
表12沥青混合料低温弯曲试验结果
以上质量验收数据表明：本发明的主要项质量验收数据优于国家一级公路质量验收标准，本发明实践后可实现千米、千天内无裂缝，沥青路面达到质量优质标准。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，例如可应用于对普通公路路面唧浆、基层损坏、路面网裂沉陷等病害的修理、改造和扩建中。
上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种严寒地区旧路面维修改造中沥青碎石柔性基层的施工方法,其特征在于，包括如下步骤：
（1）路面调查及RAP性能评价：旧路面铣刨前，对旧路面技术状况充分进行调查和分析，首先收集旧路面原始资料包括路面所用材料类型、厚度、级配状况，以及修补、养护记录，然后对铣刨路段提前采用探坑开挖及钻芯进行取样，用抽提或阿布森法试验对不同路段的矿料级配、油石比、沥青老化程度进行分析评价，具体分析铣刨后RAP物料的变异性因素对再生沥青混合料的级配稳定性、温度稳定性进行分析，根据获得的调查资料对旧路面进行分段分片区域划分，以便对不同路段的RAP物料进行分类回收，以减小RAP物料的变异因素对再生沥青混合料稳定性的影响；
（2）冷铣刨方案设计及铣刨作业：铣刨作业前合理确定对旧路面的铣刨方案，然后根据方案确定铣刨范围、深度、速度及铣刨用水量进行控制作业；并通过路面清扫机配合人工的方式对旧路面表面的泥土、积水、虚渣进行清理，对出现车辙、拥包的严重变形类路面病害提前标记，必要时进行提前挖除处理，保证铣刨回收材料的洁净度；
（3）RAP集料回收：路面铣刨回收RAP物料时不得混入基层废料、水泥混凝土废料、杂物和土杂质，铣刨时铣刨机直接通过送料皮带把铣刨料装入回收车辆，统一拉运至沥青场站进行破碎筛分处理，不同料源的铣刨回收物料应分类别进行堆放，以防不同料源的铣刨物料混合，影响RAP物料沥青含量、颗粒级配的稳定性；
（4）RAP集料破碎筛分：对RAP集料进行二次破碎处理，破碎筛分前应检查RAP物料的含水量，含水量应小于3%时进行破碎筛分，用颚式破碎机进行破碎，将破碎后回收沥青路面材料RAP筛分成0～8mm、8～26mm二档的集料，分别堆放，并进行明确标识，避免混合，堆放高度小于2m，且储存场地平整无积水，料堆上设防雨棚，大于26mm的筛分料重新破碎再次筛分依二档的集料分类归堆；
筛分后RAP集料比例为0~8mm：72%，8~26mm：25%，超粒径废料：3%；超粒径废料用于辅道路基填方中作为第一层填筑材料使用；
（5）RAP筛分集料的配合比设计与优化：
(a)结合对旧路面调查及该段收集的RAP性能评价基础上，进行不同RAP掺量分析比较及可行性试验，在经过掺量分析比较及可行性试验的基础上，对高掺量再生沥青混合料的配合比设计，同样要经过目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证三个阶段，配合比设计采用马歇尔试验流程进行，从而得出新集料的品种、理想矿料的级配、最佳沥青用量；
通过试验分析表明：再生混合料稳定度、动稳定度指标随着沥青针入度的增大而减小，这是因为老化的沥青性质发生了变化，沥青变硬变脆，针入度越小的沥青粘度越大，随着针入度的减小，稳定度增大，动稳定度也增大，说明老化严重的沥青高温性能得到了提高；
(b) 优化选定RAP集料掺配比例为40%，按照试配法对其进行矿料组成设计，RAP集料各档使用比例为0～8mm:8～25mm=21:19；
(c) 再生剂的选择：在配合比设计及验证的同时应根据RAP集料试验分析确定其老化程度、旧沥青含量、确定的再生沥青混合料RAP掺量比例、再生剂与沥青的配伍性，综合选定再生剂的种类，以满足再生混合料旧沥青的老化恢复效果，验证后选用型号XT-2，用量为4%；
(d)新沥青型号的选择：通过前期的设计调查确定RAP集料中旧沥青为90号A级，RAP物料中旧沥青性能及组成成分具有复杂性，在配合比设计时新沥青标号选用确定沥青型号为90号A级满足设计要求的技术指标，选择的新沥青型号为90号A级；
(e)沥青用量：根据确定的矿料级配组成，采用五种不同的沥青用量，制备马歇尔击实试件，室内试验时拌和温度为165℃，成型温度为155℃，正反两面各击实75次，最终推导出最佳沥青用量为4.1%；
（6）厂拌热再生沥青碎石柔性基层目标配合比：
沥青碎石柔性基层中的各组份重量比为：级配碎石比例0～2.36mm:2.36～9.5mm:9.5～19mm:19～31mm:0～8mmRAP:8～25mmRAP:水泥:废旧碳纤维丝:3～7mm废轮胎橡胶颗粒=7%:5%:11%:30%:21%:19%:3%:2%:2%；
式中RAP为旧路面铣刨回收沥青混合料；
沥青用量占各组份总重量的4.1%，沥青为90号A级道路沥青，再生剂选用型号XT-2，用量为4%；
（7）再生混合料的拌制：
（a）具体的拌合工序为预热RAP→再生剂混合和RAP→拌和（拌和时间≥10～15S）→加入新集料→拌和（拌和时间为10～15S）→加入新沥青→拌和（拌和时间为15～20S）→加入水泥→拌和（拌和时间为20～25S）→加入废旧碳纤维丝和废轮胎橡胶颗粒→拌和（拌和时间为8～10S）→出料；
（b）为避免RAP物料加热老化，采用第二独立加热滚筒对RAP物料进行干燥加热，新旧集料干燥加热在不同的滚筒里进行，新集料的加热温度为185～195℃，RAP物料加热温度为110～130℃，加热过程RAP物料不与明火直接接触，新旧物料干燥加热后通过热筛分进入热料仓，最后按照各档集料比例用量依拌合顺序，进行混合搅拌，出厂温度170～180℃，形成再生新沥青混合料；
(8)再生新沥青混合料的运输：再生混合料装车时应分前、中、后三次装入自卸车内，以避免离析，运料车每次使用前后必须清扫干净，在车厢板上涂一薄层防止沥青粘结的隔离剂或防粘剂，但不得有余液积聚在车厢底部；从拌和机向运料车上装料时，应多次挪动汽车位置，平衡装料，以减少混合料离析；运料车车厢采取保温处理，运输混合料采用苫布覆盖保温、防雨、防污染；
(9) 再生新沥青混合料摊铺：
（a）摊铺前，应检查水泥稳碎石基层的质量，压实度、平整度、纵断高程、宽度、厚度、横坡以及强度指标且必须符合摊铺条件；
（b）为同时提高再生新沥青混合料摊铺的平整度与压实度，摊铺机在打开夯锤振捣的同时，必须打开熨平板振动装置，夯锤振捣频率，夯锤振幅，熨平板振动频率应满足要求，以保证初始压实度不小于80%；摊铺机熨平板预热温度不低于110℃，再生新沥青混合料摊铺温度宜比相应的热拌沥青混合料摊铺温度提高5～10℃，摊铺温度145～150℃；
（c）摊铺再生新沥青混合料时应缓慢、均匀、连续不间断，摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿，尽量减少停起机，摊铺速度不超过3m/min；
（d）为减少离析，摊铺机螺旋布料器应有足够长度，两端距摊铺边界不得超过25cm，以减少两端离析；摊铺时应不停顿地转动，混合料料位高于螺旋2/3位置；
（e）运输车与摊铺机应配合良好，摊铺过程中运料车应在摊铺机前10cm～30cm处停住，空挡等候，由摊铺机推动前进开始缓缓卸料，严禁出现运输车撞击摊铺机的现象，运输车卸料时应分多次卸料以减少离析；
摊铺机应尽量减少收斗次数，做到快收快放，尽量保持摊铺的连续性；
（f）路幅中间为两台摊铺机的交接处，也是容易产生带状离析的位置，由于此处为摊铺机螺旋分料器的动力分离处，阻力较大，熨平板较容易变形，应在此处螺旋分料器上加装螺旋叶片，并且操作人员应在日常施工中关注此处，避免由于熨平板变形产生的离析；
（g）人工找补或更换混合料应在现场技术人员指导下进行，建议现场配备一个10～15mm的筛子，需要修补时提前筛掉粗料，缺陷严重时，应予铲除，并及时调整摊铺机或改进摊铺工艺，随时观察摊铺效果，如发现施工裂缝、推移、粘轮、轮迹等问题应及时反馈并采取解决措施，如不能解决应暂停摊铺；
(10）再生新沥青混合料摊铺后的碾压：
（a）应配备足够数量的压路机，选择合理的压路机组合方式及初压、复压、终压的碾压步骤，以达到最佳碾压效果，厂拌热再生ATB-25柔性基层压实采用不少于3台的双钢轮振动压路机、不少于2台的胶轮压路机，振动压路机为双驱、双振，自重11t～13t；胶轮压路机为26～30t，必须带有配重，再生混合料的压实温度宜比普通热拌沥青混合料压实温度基础上提高5～10℃，碾压段的总长度应尽量缩短，不得超过80m，；
(b)初压：摊铺之后立即进行，应在高的温度下紧跟摊铺机碾压，用双轮压路机或振动压路机静压2遍，压实时应将驱动轮面向摊铺机，轮胎压路机碾压速度2～3km/h，钢轮压路机不振状态碾压速度2～3km/h，初压后立即检查平整度和路拱，必要时予以修正；
(c)复压：初压后紧接着进行复压，用振动压路机和轮胎压路机完成，复压先用轮胎压路机压2遍，振动压路机压2遍，轮胎压路机碾压速度3.5～4.5km/h，钢轮压路机振状态碾压速度4～5km/h，使其达到要求的压实度；
(d)终压：复压之后紧接进行终压，采用双钢轮压路机或关闭振动的振动压路机碾压2遍，钢轮压路机不振状态碾压速度2～3km/h，消除轮迹；
(11)、养生和开放交通：
再生新沥青混合料层压实完成后，应封闭交通进行养生，再生层路表温度低于50℃后方可开放交通。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的铣刨作业的铣刨速度控制在3～5m/min，采用厚度10cm的沥青上、下面层一次铣刨成形，留剩余老路面3mm厚度不进行铣刨；
铣刨严重龟裂、网裂路段铣刨速度控制在5.5～7m/min；
而铣刨车辙时，路段铣刨速度控制在2～2.5m/min；
铣刨过程中用水量＜3%；铣刨时应严格控制铣刨面的平整度，铣刨过程中避免造成铣刨面错台，错台断面高低差＜8mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的再生新沥青混合料干拌时间比普通混合料延长5～10s，总拌合时间比普通混合料延长10～30s，同时再生新沥青混合料的出料温度比普通混合料提高5～10℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的再生新沥青混合料开始碾压时内部温度为135～140℃，碾压终止时内部温度温度为65～75℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的废旧碳纤维丝长度为6～12mm，直径23～30um。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的再生混合料的拌制应缓慢、均匀、连续不间断。
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