一种冷再生现场压实度控制工艺

摘要

本发明提供一种冷再生现场压实度控制工艺，所述控制工艺包括：所述控制工艺包括：清除旧路面地基表面的杂物，铣刨旧路面结构层中的面层和部分基层，对铣刨后的面层和部分基层进行破碎，对破碎后的面层和部分基层材料进行除泥处理；以废旧轮胎和废旧塑料为原料制备的橡塑高分子改性剂与阳离子乳化沥青制备改性阳离子乳化沥青；铣刨和破碎后的面层和部分基层材料按照粒径大小进行分类形成铺设材料；铺设材料与改性阳离子乳化沥青和添加剂进行拌和以及预处理得到碾压材料；对碾压材料进行碾压。本发明通过对材料进行分层并分别进行碾压，避免了冷再生材料发生微裂缝，同时使得冷再生现场压实度得到提高。

说明书

技术领域

本发明属于了冷再生施工技术领域，是一种提高冷再生沥青混合料压实度的冷再生现场压实度控制工艺。

背景技术

路基是公路线形的主体，它贯穿公路主线并与沿线的桥梁，隧道和涵洞等相连间，路基是路面的基础，它与面共同承受和满足汽车荷载的主要作用和经受各种自然因素的长期影响。

冷再生技术是在常温下使用冷再生专用机械连续完成铣刨和破碎包括面层和部分基层在内的旧路面结构层、添加再生材料、拌和、摊铺、碾压等作业过程.重新形成具有一定承载能力的结构层的一种工艺。

公路施工质量的关键指标之一是路基压实度检测，如何获得符合工程设计要求的压实度，以保证路基施工质量，是施工单位应该重视的问题。

发明内容

本发明的发明人已经发现，目前常用的冷再生技术还存在压实度过低或者无法控制压实度的施工工艺，造成路基在承受着由路面传递下来的行车载荷，同时还承受着本身土体的自重和路面结构的质量，存在使得路基的强度和稳定性不能满足工程设计的压实度，路基施工质量偏低的问题。基于这种发现，完成了本发明。

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种冷再生现场压实度控制工艺，其能够通过对材料进行分层并分别进行碾压，避免了冷再生材料发生微裂缝，同时使得冷再生现场压实度得到提高，提高了路基的强度、稳定性和施工质量。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种冷再生现场压实度控制工艺，所述控制工艺包括：

步骤一、清除旧路面地基表面的杂物，铣刨旧路面结构层中的面层和部分基层，其中，采用刀间距为15mm的铣刨设备对面层进行铣刨，采用刀间距为5～8mm的精铣刨设备部分基层进行铣刨，部分基层铣刨的深度为20～40mm，对铣刨后的面层和部分基层进行破碎，对破碎后的面层和部分基层材料进行除泥处理使得含泥量不大于8％；

步骤二、以废旧轮胎和废旧塑料为原料制备橡塑高分子改性剂，所述橡塑高分子改性剂与阳离子乳化沥青制备改性阳离子乳化沥青；

步骤三、将步骤一中铣刨和破碎后的面层和部分基层材料按照粒径大小进行分类，粒径范围为300～450mm的材料为第一层铺设材料，粒径范围为150～350mm的材料为第二层铺设材料，粒径范围为50～100mm的材料为第三层铺设材料，粒径小于50mm的材料为第四层铺设材料；

步骤四、向步骤三中每层铺设材料中按比例加入一定量的改性阳离子乳化沥青和添加剂进行拌和以及预处理得到第一层碾压材料、第二层碾压材料、第三层碾压材料和第四层碾压材料；

步骤五、通过刮板或整平梁摊铺第一层碾压材料，进行碾压，在碾压后的第一层碾压材料上摊铺第二层碾压材料，进行碾压，在碾压后的第二层碾压材料上摊铺第三层碾压材料，进行碾压，在碾压后的第三层碾压材料上摊铺第四层碾压材料，进行碾压。

优选的是，其中，步骤二中的所述改性阳离子乳化沥青的制备具体包括：

以废旧轮胎和废旧塑料为原料，通过粉碎分别制备粒径为50目的废旧轮胎橡胶粉和粒径为80目的废旧塑料颗粒，并对粉碎后的废旧轮胎橡胶粉进行预处理；

按重量份数计，将100份预处理后的废旧轮胎橡胶粉、8份石蜡和3份橡胶除味剂在单螺杆挤压机上加热到280℃，待所述废旧轮胎橡胶粉完全软化后，再顺序加入6份乳化剂、6份交联剂、80份废旧塑料颗粒和2份塑料除味剂，挤出造粒，制备橡塑高分子改性剂；

将120份阳离子乳化沥青在转速为3500～4000r/min高速剪切机上加热至 200℃，剪切1h后加入12份相容剂，然后将30份橡塑高分子改性剂和20份矿物纤维依次逐渐加入到阳离子乳化沥青中，剪切2h，再加入2.5份稳定剂，剪切2h后，采用空气冷却降温方法冷却得到改性阳离子乳化沥青。

优选的是，其中，所述空气冷却降温方法具体包括：

第一阶段：降温至140～150℃，冷却速度为3℃/min，保持温度40min；第二阶段：降温至100～120℃，冷却速度为4℃/min，保持温度50min；第三阶段：降温至60～80℃，冷却速度为5℃/min，保持温度40min；第四阶段：降温至40～50℃，冷却速度为6℃/min，保持温度30min；空气中冷却至室温，冷却速度为8℃/min。

优选的是，其中，在所述步骤五中，第一层碾压材料进行碾压后的厚度为14～16cm，第二层碾压材料进行碾压后的厚度为12～14cm，第三层碾压材料进行碾压后的厚度为10～12cm，第四层碾压材料进行碾压后的厚度为6～8cm。

优选的是，其中，在所述步骤五中，第一层碾压材料进行碾压的碾压条件为：首先，用8～12吨双钢轮压路机碾压1～2遍，碾压时间为30min，其次，用35吨的单钢轮振动型压路机碾压3～4遍，碾压事件为1h；第二层碾压材料进行碾压的碾压条件为：首先，用8～12吨双钢轮压路机碾压1～2遍，碾压时间为50min，其次，用35吨的单钢轮振动型压路机碾压3～4遍，碾压事件为1.5h；第三层碾压材料进行碾压的碾压条件为：首先，用8～12吨双钢轮压路机碾压1～2遍，碾压时间为80min，其次，用35吨的单钢轮振动型压路机碾压3～4遍，碾压事件为2h；第四层碾压材料进行碾压的碾压条件为：首先，用8～12吨双钢轮压路机碾压1～2遍，碾压时间为3h，其次，用35吨的单钢轮振动型压路机碾压3～4遍，碾压事件为5h，最后，采用8-12T双钢轮压路机静压1-2遍。

优选的是，其中，所述预处理具体包括：将粉碎后的废旧轮胎橡胶粉在85℃下干燥1h，依次用浓度为0.3mol/L的硝酸和浓度为0.6mol/L的硫酸对干燥后的废旧轮胎橡胶粉分别进行浸泡，其浸泡时间均为50min。

优选的是，其中，在所述步骤四中，向步骤三中每层铺设材料中按比例加入一定量的改性阳离子乳化沥青和添加剂进行拌和以及预处理得到第一层 碾压材料、第二层碾压材料、第三层碾压材料和第四层碾压材料具体包括：首先，向步骤三中每层铺设材料中按比例加入一定量的改性阳离子乳化沥青和添加剂，其中添加剂为水泥和二灰碎石；其次，对混合料进行拌和，向混合料中洒水，最后，通过风干水分，使得第一层碾压材料的含水量为6.5％，第二层碾压材料的含水量为6％，第三层碾压材料的含水量为5.5％，第四层碾压材料的含水量为5％。

本发明至少包括以下有益效果：

1、通过对路面地基材料进行分层并分别进行碾压，避免了冷再生材料发生微裂缝，同时使得冷再生现场压实度得到提高，提高了路基的强度、稳定性和施工质量；

2、通过不同刀间距的铣刨设备对面层和部分基层进行铣刨，增强了旧路基面材料与新添加拌和沥青材料的衔接质量，便于新旧路基材料的粘结性；

3、通过以废旧橡胶和废旧塑料为原料，对沥青进行了改性，使得沥青具有低温、高温性能和储存性能，实现了资源的回收利用，减少了环境污染；

4、在制备改性阳离子乳化沥青的步骤中通过采用空气冷却降温的方法可阻止改性沥青发生析露与沉降现象，提高了改性沥青的高温稳定性和抗剥落性能；

5、每层碾压材料的厚度不同，且厚度范围保持在6～16cm，以使得现场压实度实测指标检验合格，同时通过分层碾压，提高了路基沥青混合料的压实度。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的冷再生现场压实度控制工艺的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照 说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1示出了本发明的一种冷再生现场压实度控制工艺，所述控制工艺包括：

步骤一、清除旧路面地基表面的杂物，铣刨旧路面结构层中的面层和部分基层，其中，采用刀间距为15mm的铣刨设备对面层进行铣刨，采用刀间距为5～8mm的精铣刨设备部分基层进行铣刨，部分基层铣刨的深度为20～40mm，对铣刨后的面层和部分基层进行破碎，对破碎后的面层和部分基层材料进行除泥处理使得含泥量不大于8％；

步骤二、以废旧轮胎和废旧塑料为原料制备橡塑高分子改性剂，所述橡塑高分子改性剂与阳离子乳化沥青制备改性阳离子乳化沥青；

步骤三、将步骤一中铣刨和破碎后的面层和部分基层材料按照粒径大小进行分类，粒径范围为300～450mm的材料为第一层铺设材料，粒径范围为150～350mm的材料为第二层铺设材料，粒径范围为50～100mm的材料为第三层铺设材料，粒径小于50mm的材料为第四层铺设材料；

步骤四、向步骤三中每层铺设材料中按比例加入一定量的改性阳离子乳化沥青和添加剂进行拌和以及预处理得到第一层碾压材料、第二层碾压材料、第三层碾压材料和第四层碾压材料；

步骤五、通过刮板或整平梁摊铺第一层碾压材料，进行碾压，在碾压后的第一层碾压材料上摊铺第二层碾压材料，进行碾压，在碾压后的第二层碾压材料上摊铺第三层碾压材料，进行碾压，在碾压后的第三层碾压材料上摊铺第四层碾压材料，进行碾压。

上述方案中的冷再生现场压实度控制工艺的一种实现方式为：步骤二中的所述改性阳离子乳化沥青的制备具体包括：

以废旧轮胎和废旧塑料为原料，通过粉碎分别制备粒径为50目的废旧轮胎橡胶粉和粒径为80目的废旧塑料颗粒，并对粉碎后的废旧轮胎橡胶粉进行预处理；

按重量份数计，将100份预处理后的废旧轮胎橡胶粉、8份石蜡和3份 橡胶除味剂在单螺杆挤压机上加热到280℃，待所述废旧轮胎橡胶粉完全软化后，再顺序加入6份乳化剂、6份交联剂、80份废旧塑料颗粒和2份塑料除味剂，挤出造粒，制备橡塑高分子改性剂；

将120份阳离子乳化沥青在转速为3500～4000r/min高速剪切机上加热至200℃，剪切1h后加入12份相容剂，然后将30份橡塑高分子改性剂和20份矿物纤维依次逐渐加入到阳离子乳化沥青中，剪切2h，再加入2.5份稳定剂，剪切2h后，采用空气冷却降温方法冷却得到改性阳离子乳化沥青。以废旧橡胶和废旧塑料为原料，通过共混工艺，制备出橡塑高分子改性剂，从而对基质沥青进行改性，极大的提高了沥青的各方面的性能，且减小了环境污染，实现了资源的回收利用，加入稳定剂和矿质纤维后可稳定橡塑合金改性剂在沥青中的分散，适当阻止橡塑合金和沥青相分离，同时，组分中的矿质纤维可提高改性沥青的高温稳定性、抗剥落性能，可阻止改性沥青发生析漏、沉降现象。

上述方案中的冷再生现场压实度控制工艺的一种实现方式为：所述空气冷却降温方法具体包括：

第一阶段：降温至140～150℃，冷却速度为3℃/min，保持温度40min；第二阶段：降温至100～120℃，冷却速度为4℃/min，保持温度50min；第三阶段：降温至60～80℃，冷却速度为5℃/min，保持温度40min；第四阶段：降温至40～50℃，冷却速度为6℃/min，保持温度30min；空气中冷却至室温，冷却速度为8℃/min。

在制备改性阳离子乳化沥青的步骤中通过采用空气冷却降温的方法可阻止改性沥青发生析露与沉降现象，提高了改性沥青的高温稳定性和抗剥落性能，另外，采用了梯度的空冷方案，有助于改性沥青后期的存储和使用，极大的改善了改性沥青的性能。

上述方案中的冷再生现场压实度控制工艺的一种实现方式为：在所述步骤五中，第一层碾压材料进行碾压后的厚度为14～16cm，第二层碾压材料进行碾压后的厚度为12～14cm，第三层碾压材料进行碾压后的厚度为10～12cm，第四层碾压材料进行碾压后的厚度为6～8cm。每层碾压材料的厚度不同，且厚度范围保持在6～16cm，以使得现场压实度实测指标检验合格， 同时通过分层碾压，提高了路基沥青混合料的压实度。

上述方案中的冷再生现场压实度控制工艺的一种实现方式为：在所述步骤五中，第一层碾压材料进行碾压的碾压条件为：首先，用8～12吨双钢轮压路机碾压1～2遍，碾压时间为30min，其次，用35吨的单钢轮振动型压路机碾压3～4遍，碾压事件为1h；第二层碾压材料进行碾压的碾压条件为：首先，用8～12吨双钢轮压路机碾压1～2遍，碾压时间为50min，其次，用35吨的单钢轮振动型压路机碾压3～4遍，碾压事件为1.5h；第三层碾压材料进行碾压的碾压条件为：首先，用8～12吨双钢轮压路机碾压1～2遍，碾压时间为80min，其次，用35吨的单钢轮振动型压路机碾压3～4遍，碾压事件为2h；第四层碾压材料进行碾压的碾压条件为：首先，用8～12吨双钢轮压路机碾压1～2遍，碾压时间为3h，其次，用35吨的单钢轮振动型压路机碾压3～4遍，碾压事件为5h，最后，采用8-12T双钢轮压路机静压1-2遍。

首先，采用8～12吨双钢轮压路机进行初压，中或低档位振压1-2遍，并保持较短的初压区长度，范围为30-50m，其次，采用35吨的单钢轮振动型压路机或者35吨以上吨位的单钢轮振动型压路机进行复压，采用低或中档位，不宜开高(强)档振动；再采用30T以上轮胎式压路机(轮胎充气压力不小于0.8MPa，单轮配重不少于3吨，可加水)揉压4-6遍，以基本消除轮迹为宜，在复压过程中，用3米直尺连续检测碾压平整度，当发现有因摊铺机和碾压过程中造成的凸埂时，应及时采用振动压路机沿横向顺埂振压消除之，最后，在第四层碾压材料碾压过程中，采用8-12T双钢轮压路机进行终压，将混合料充分压实，提高路基材料的压实度。

其中，进行上述碾压施工时，压路机的碾压速度均以慢而均匀的速度碾压，碾压速度：初压为2-3km/h，最大不能超过4km/h，复压为：3-4km/h，最大不能超过6km/h，终压为3-5km/h，最大不超过6km/h。

碾压时，应将压路机的驱动轮面向摊铺机，行驶路线和碾压方向不宜任意改变。压路机在碾压过程中，不允许突然加速、急刹车、中途掉头、左右摇摆行进。在回程过程中，要做到慢起步、慢回程、慢停。振动压路机必须先停振回程后再起振，防止冷再生沥青混合料在碾压过程中形成推移、印痕 和拥包等病害。压路机从外侧向中心碾压，在超高路段则由低向高碾压，在坡道上应将驱动轮从低处向高处碾压。相邻碾压带应每次重叠1/2～1/3轮宽，最后直到碾压完全幅宽度为一遍。当路缘外侧无支撑物时，碾压轮应伸出边缘外10cm以上。在外侧边缘处开始初压时，应先预留30-40cm宽不进行碾压，待压完一遍后，使压路机大部分重量重叠压在已压实的面层上，将未压实的30-40cm压实，防止边缘处冷再生沥青混合料外移和发生微裂缝。压路机不宜在同一断面处回程碾压，每次回程应前后错开不少于1m距离。初压、复压和终压的回程应都不在相同断面处，前后相距应在5-10m以上。本次碾压长度应与前一段碾压段搭接重叠不小于10m。压路机改变进退方向，应在已完成碾压的路面上进行。

纵缝碾压：应以1/2轮宽进行跨缝碾压以消除缝迹。当分成两个半幅施工形成接缝时，应先在已压实路面上行走，只碾压新铺层的10-15cm，随后将压实轮伸过已压实面的10-15cm压实新铺层的10-15cm，充分将纵缝压密实。横缝碾压：用双钢轮压路机垂直于路线进行横向碾压，开始压路机多在已铺面层上，按间隔15cm逐渐重叠压实至新铺面层1.5-2.0m宽后,再顺路方向进行正常碾压，此时边碾压边用三米直尺测量和人工用细料找补，直至平整度、压实度等指标符合要求。

为防止压路机在碾压过程中有粘轮现象，可向碾轮喷洒雾状植物油，但不宜过多或流淌，不宜向碾轮涂刷柴油。每天在正式开铺前，压路机应做好加油、加水、维修、调试、保养等全部准备工作。

碾压过程中，混合料的表面应保持潮湿。如表面水蒸发过快，可及时补洒少量的水。若混合料含水量过大，压实时出现推移现象，可暂停碾压，待含水量适当蒸发后用轮胎式压路机揉搓碾压。碾压后，含水量过高或过低均可能出现表面微裂缝，应尽可能消除。

压路机不得在未碾压成型的路段上转向、制动或停留。同时，应采取有效措施，防止油料、润滑脂、柴油、汽油或其它杂质在压路机操作或停放期间落在路面上。严禁在新铺面层上停机、加油、加水，杜绝在加油时把油滴在已铺冷再生沥青混合料上。

压路机不得在当天铺筑的路面上长时间(超过30min)停留或过夜。

上述方案中的冷再生现场压实度控制工艺的一种实现方式为：所述预处理具体包括：将粉碎后的废旧轮胎橡胶粉在85℃下干燥1h，依次用浓度为0.3mol/L的硝酸和浓度为0.6mol/L的硫酸对干燥后的废旧轮胎橡胶粉分别进行浸泡，其浸泡时间均为50min。增加了橡胶和塑料的共混功能。胶粉表面形成微孔结构，增强其机械附着力，从而改善了胶粉与塑料的结合及共混体的力学性能。

上述方案中的冷再生现场压实度控制工艺的一种实现方式为：在所述步骤四中，向步骤三中每层铺设材料中按比例加入一定量的改性阳离子乳化沥青和添加剂进行拌和以及预处理得到第一层碾压材料、第二层碾压材料、第三层碾压材料和第四层碾压材料具体包括：首先，向步骤三中每层铺设材料中按比例加入一定量的改性阳离子乳化沥青和添加剂，其中添加剂为水泥和二灰碎石；其次，对混合料进行拌和，向混合料中洒水，最后，通过风干水分，使得第一层碾压材料的含水量为6.5％，第二层碾压材料的含水量为6％，第三层碾压材料的含水量为5.5％，第四层碾压材料的含水量为5％。使得水的含量不是特别小也不是特比高，增大路基材料之间的内摩察力，经过压实后路基材料达到最大的干密度，而且，不会使水的含量太大，不能获得较大的干密度，也避免了引发“弹簧现象”。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的冷再生现场压实度控制工艺的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

如上所述，根据本发明，通过对路面地基材料进行分层并分别进行碾压，避免了冷再生材料发生微裂缝，同时使得冷再生现场压实度得到提高，提高了路基的强度、稳定性和施工质量；通过不同刀间距的铣刨设备对面层和部分基层进行铣刨，增强了旧路基面材料与新添加拌和沥青材料的衔接质量，便于新旧路基材料的粘结性；通过以废旧橡胶和废旧塑料为原料，对沥青进行了改性，使得沥青具有低温、高温性能和储存性能，实现了资源的回收利用，减少了环境污染；在制备改性阳离子乳化沥青的步骤中通过采用空气冷却降温的方法可阻止改性沥青发生析露与沉降现象，提高了改性沥青的高温稳定性和抗剥落性能；每层碾压材料的厚度不同，且厚度范围保持在6～16 cm，以使得现场压实度实测指标检验合格，同时通过分层碾压，提高了路基沥青混合料的压实度。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。