一种道路沥青路面面层多态沥青就地冷再生施工方法与流程

本发明属于公路工程路面再生，特别涉及一种道路沥青路面面层多态沥青就地冷再生施工方法。

背景技术：

1、绿色发展是用最少资源环境代价取得最大经济社会效益的发展，是高质量、可持续的发展，这一观点已经成为各国共识。

2、交通领域内实现“综合交通、智慧交通、绿色交通、平安交通”成为国家生态文明建设的重要实践，高等级公路坚持“修旧利废、节约资源、保护环境、安全运营、提升服务”将是必然趋势。根据世界资源研究所的统计数据，我国的碳排放主要集中在发电与供热、工业制造与生产以及交通运输层面，这三部分占到了碳排放总量的72％。联系到交通建设领域，主要体现在热沥青拌合站的运转、沥青加工与生产、石料开采与加工、水泥生产等需要大量电能，集料的往返运输、交通装备与施工设备的运转需要大量的燃料，这些都会产生大量的碳排放。所以，这就需要寻求一种可替代的工艺手段，它能够大量减少新石料与新沥青材料的使用，能够大量减少材料的往返运输，从而减少电能与燃料的消耗。

3、目前中国的公路建设飞速发展，伴随而来是对庞大道路网的养护和维修任务。在上世纪90年代以后陆续建成的高速公路以及国省干线公路已进入大、中修期。现有道路沥青路面大中修主要的技术手段包括铣刨重铺和就地热再生。当采用铣刨重铺方案时，产生大量的沥青混凝土铣刨料，一方面造成环境污染，另一方面造成沥青资源浪费，而且不断地大量使用新石料，开山采石会导致森林植被减少，水土流失等严重的生态环境问题。当采用就地热再生方案时，施工能耗高，加热过程路面旧沥青发生二次高温老化。

4、交通发展面临的资源和环境形势日趋严峻，继续沿用传统的增长方式推进交通发展难以为继，必须坚决走出一条资源节约和环境友好的交通发展之路，迫切需要大力发展和推广沥青路面面层就地冷再生技术。然而现有的就地冷再生尽管具有节能减排、沥青不经老化等特点，但是由于路用性能差、养护周期长等缺点，其一直未能达到较高的应用规模和更高的路面层位，现有就地冷再生技术存在的不足表现在：

5、泡沫沥青就地冷再生，泡沫沥青只是对混合料中的细集料形成裹覆，而粗集料得不到包裹，结合料胶结性能不足，再生混合料水稳定性和整体强度差。且泡沫沥青就地冷再生的施工和易性不足；

6、乳化沥青就地冷再生，国内从上世纪八十年代就开始路用研究，仅用于低等级公路，一直未能得到大规模推广，主要原因是其初期强度低，养护周期长。

7、稀释沥青就地冷再生，由于沥青是通过较多稀释剂来降低粘度提高流动性，铺筑的路面需要经过较长时间的溶剂挥发才能形成最终强度，且溶剂挥发过程产生大量的vocs排放；

8、就地冷再生工艺补加的结合料通常在2％左右，然而旧料因为未经过加热，旧沥青未被重新激活，致使旧沥青性能无法达到新沥青的效果。

9、因市场上暂无常温下发生作用的再生剂产品，所以现有就地冷再生技术不添加再生剂，因此无法对旧沥青进行活化、再生和补强；现有常规再生剂产品经过加热后也仅起到提高老化沥青针入度，软化老化沥青的作用，然而旧沥青在自然条件和荷载作用下抗疲劳性能、自愈合能力、内聚力等均发生了显著降低，单纯提高旧沥青针入度对于上述性能无明显改善作用；

10、为了提高再生混合料的水稳定性和整体强度，现有就地冷再生技术通过添加水泥等胶凝材料予以改善，但水泥的添加损伤了沥青结合料的柔韧性，导致再生混合料耐磨性差，只能作为下面层或基层使用。

11、高等级公路面层用玄武岩等高品质集料资源有限，开采过程破坏生态环境，。现有就地冷再生技术将面层玄武岩底层应用，实质是一种集料矿产资源的浪费；因此现有就地冷再生技术主要应用于路面承载层，无法应用于沥青路面上面层，再生后一般需要加铺沥青上面层，削弱了就地冷再生技术的经济效益，限制了该技术的应用和推广。为了实现就地冷再生在道路沥青路面上面层的应用，就要解决补加的结合料实现对集料表面的完全均匀裹覆、旧沥青再生以及快速开放交通的问题。

技术实现思路

1、本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种道路沥青路面面层多态沥青就地冷再生施工方法。

2、本发明是通过如下技术方案实现的：

3、一种道路沥青路面面层多态沥青就地冷再生施工方法，包括以下步骤：

4、s1：将泡沫沥青、含常温再生补强剂的乳化沥青、性能促进剂按占再生混合料2～4％、1～3％、0～3％同时添加于再生设备拌和仓内，进行铣刨拌和；其中，常温再生补强剂与高黏沥青同时被乳化成常温液态的乳化沥青，使得常温再生补强剂具有更好的流动性、浸润性、渗透性，进一步提高常温再生补强剂的分散均匀性，常温再生补强剂在乳化沥青中的占比为20～40％；

5、s2：同步洒布乳化高黏沥青防水粘结层：在工作方向的铣刨拌和仓与摊铺设备之间，按0.5～1.0kg/㎡均匀喷洒乳化高黏沥青防水粘结层。

6、为了增加再生层与原层位的层间粘结和防水，同步洒布粘层乳化沥青，乳化沥青固含量大于60％，软化点大于95℃，60℃动力黏度大于120 000pa·s

7、s3：摊铺施工：将拌和好的再生混合料输送至摊铺机料斗，通过摊铺机按设计厚度均匀摊铺在路面；

8、s4：胶轮碾压：使用30t胶轮压路机碾压4～6遍；

9、s5：钢轮碾压：使用10t以上双钢轮压路机静压2～4遍；

10、s6：路面加热：视情况需要，使用辐射式路面加热机对成型路面进行加热，进一步缩短养生时间，提高早期强度。

11、进一步的，步骤s1中，多态结合料乳化沥青和泡沫沥青主体由高黏沥青构成，高黏沥青包括基质沥青、sbs-苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物-、sbr-丁苯橡胶、环氧树脂。

12、进一步的，步骤s1中性能促进剂含有极性物质、表面活性剂、破乳剂和交联剂，上述材料占比分别为70～90％，0.5～2％，0.5～2％和6～29％。

13、进一步的，步骤s1中，常温活化再生补强剂，包括以下重量分数的原料：高闪点有机物30-70份、高分子聚合物5-15份、稀释渗透剂5-15份、分散剂20-60份。

14、进一步的，步骤s1中，所述高闪点有机物为低蜡芳烃油，高分子聚合物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和丁苯橡胶中的一种或两种，稀释渗透及为煤油、200#溶剂油中的一种或两种，所述分散剂为道路用石油沥青。

15、进一步的，步骤s1中，泡沫沥青半衰期大于300s，膨胀率大于5倍。

16、本发明使用就地铣刨、拌和、摊铺三位一体设备集成了铣刨、结合料添加、拌和、收料输送、摊铺、控制等功能，实现了切削破碎旧路面、添加结合料拌和并将冷再生混合料同步传输至摊铺机料斗当中，在摊铺之前同步喷洒乳化高黏沥青防水粘结层，最终由摊铺机重新把再生材料铺筑于路面结构中，并由压路机完成压实的一种先进的施工方法。

17、本发明通过大幅提高结合料性能，实现就地冷再生技术在道路沥青路面面层的应用。多态结合料乳化沥青和泡沫沥青主体由高黏沥青构成，高黏沥青由石油沥青和sbs(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、sbr(丁苯橡胶)、环氧树脂等多种高分析聚合物改性而成。软化点大于95℃，60℃动力黏度应大于120 000pa·s，其中沥青改性剂为市面常见的填充剂、有机表面活性化合物、热塑性聚合物等，为常见改性剂。

18、开发常温再生补强剂：常温再生补强剂含有高分子活性基团，常温下实现老化沥青的再生补强。具有常温渗透功效，溶解集料表面老化沥青膜使得老化沥青快速具备一定流动状态，同时补充活性基团，除提高针入度以外，在常温下显著提升旧沥青抗疲劳性能、黏韧性、自愈合性。常温活化再生补强剂，主要包括以下重量分数的原料：高闪点有机物30-70份、高分子聚合物5-15份、稀释渗透剂5-15份、分散剂20-60份。所述高闪点有机物为低蜡芳烃油。所述高分子聚合物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和丁苯橡胶中的一种或两种。所述稀释渗透及为煤油、200#溶剂油中的一种或两种。所述分散剂为道路用石油沥青。

19、常温再生补强剂与高黏沥青同时被乳化成常温液态的乳化沥青，使得常温再生补强剂具有更好的流动性、浸润性、渗透性，进一步提高常温再生补强剂的分散均匀性。常温再生补强剂在乳化沥青中的占比为20～40％。

20、开发性能促进剂，通过粉料仓同步添加于拌和仓内，添加比例为再生混合料的0～3％。性能促进剂含有极性物质、表面活性剂、破乳剂和适量交联剂，可增加润滑性、改善渗透性，用于提高结合料与旧料的结合力，提高早期强度，缩短养生时间，改善施工和易性。

21、将泡沫沥青、乳化沥青等多态结合料同时喷洒于再生设备拌和仓内。改善单纯使用泡沫沥青存在的结合料与集料点状接触，裹覆不匀的缺陷，改善单纯使用乳化沥青早期强度弱，养生周期长的不足，乳化沥青能够改善结合料的分布均一性，提高结合料对集料的裹覆效果，提高施工和易性。多态添加充分兼顾了裹覆均匀性、早期强度和养生时间问题，使得就地冷再生混合料达到热拌沥青混合料路用性能。

22、本发明利用强制式啮合型发泡和泡沫沥青储存技术，实现改性沥青发泡和储存。为了实现道路路面面层就地冷再生，改性沥青指标需要达到软化点大于95℃，60℃动力黏度大于120 000pa·s，pg分级为pg82-22，泡沫沥青半衰期大于300s，膨胀率大于5倍。泡沫沥青恒温恒压储存技术，解决就地冷再生现场发泡工艺参数控制不精确的问题。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

24、1、资源效果：石油沥青和集料均为不可再生资源，开采过程造成生态环境问题，沥青路面面层就地冷再生解决了石油沥青和集料资源再利用问题。

25、2、节能效果：比较而言，就地冷再生后混合料的单位能耗仅是热沥青混凝土的34.5％，再生混合料的节能效益非常显著。

26、3、减排效果：道路建设或维修中的节能减排主要包括原材料的减排，运输过程的减排以及施工机械的减排三大方面。比较而言，就地冷再生混合料的单位排放仅是热沥青混凝土的38.5％，再生混合料的减排效益也十分显著。