乳化瀝青冷再生混合料施工工藝研究與應用

王文奇++文龍++謝遠新++羅忠賢++王澤

摘要：以某高速公路大修試驗路段為例，對路面病害處治方案及乳化瀝青冷再生的配合比設計進行研究，并對路面進行施工質量控制。檢測結果表明，瀝青混合料的高溫穩定性、間接拉伸性能、無側限抗壓強度均滿足路用性能規范要求，為高速公路有效養護提供新的選擇。

關鍵詞：乳化瀝青；冷再生；養護；瀝青混合料

中圖分類號：U416.2

文獻標志碼：B

引言

隨著中國20多年來的大規模高速公路建設，部分高速公路的通車運營時間已超過其設計使用年限，瀝青路面逐漸出現車轍、擁包、坑槽、裂縫和松散等病害，高速公路面臨全面養護的挑戰。

傳統的瀝青路面養護通常將舊瀝青混凝土銑刨料直接廢棄，中國作為優質礦料和瀝青匱乏的國家，廢棄瀝青混合料是資源的浪費，而且嚴重污染環境。鑒于目前中國公路總里程已經位居世界第一，以及國內公路情況差異大的現狀，尋找低成本、高效益的養護方案成為中國公路養護事業發展的迫切需求。

乳化瀝青再生混合料由乳化瀝青膠結料、RAP、新集料、水泥、水、礦粉等原材料組成。雖然再生混合料的性能與熱拌瀝青混合料有差異，但只要嚴格控制原材料質量，其性能就可以得到保證。

與傳統的瀝青路面養護技術相比，冷再生技術的優點有：施工時不用對再生混合料加熱，可常溫施工，避免了瀝青高溫老化，提高了路面的耐久性；乳化瀝青本身無毒且不易燃燒，減少了工作人員燒傷、中毒等事故，改善了作業環境。

目前，國外乳化瀝青冷再生技術已達到標準化、規范化的程度，開始向低成本、高效率、智能化方向發展。中國于2008年4月1日頒布了《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG F41-2008），提出了對瀝青路面再生技術原材料的要求，以及再生混合料設計、施工工藝和質量控制的規范及其驗收標準。

乳化瀝青冷再生技術具有明顯的經濟性和環保性，在道路養護中有著廣闊的應用前景。廢棄舊料在中國道路工程中逐漸得到大量再應用，隨著中國高等級道路瀝青路面維修養護量的不斷增加，有必要對瀝青冷再生技術進行深入、系統的研究。

中國目前針對乳化瀝青冷再生技術應用于高速公路養護的研究還不多見，本文以試驗路段為依托開展路面方案設計，同時確定施工工藝，并通過試驗檢驗再生混合料的路用性能，研究乳化瀝青冷再生技術的可行性與合理性。

1 實例分析

1.1 工程概況

某山區高速公路一期和二期全線路基寬24.5m，為雙向四車道，設計車速80km·h^-1，全線為瀝青路面。

該高速公路自一期投入運營以來，路面出現了不同程度的損害，如裂縫、坑槽、沉陷、龜裂、車轍等，嚴重影響車輛的正常行駛。根據最新的檢測結果，K2+OOO～K3+000路段破損已較為嚴重，結構承載力不足，需要進行大修。

該高速公路路面原設計結構為4cm瀝青抗滑表層AK-l：3A+5cm中粒式瀝青混凝土AC-201+6cm粗粒式瀝青混凝土AC-30T+20cm二灰穩定碎石基層+20～26cm多渣碎石底基層，路面設計彎沉值為26.0（0.01mm）。路面結構如圖l所示。

1.2 路面處治方案設計

結合道路實際情況，初步擬定試驗路段的處治方案為乳化瀝青廠拌冷再生混合料鋪筑。

首先銑刨行車道舊瀝青面層15cm，再銑刨路面基層20cm，運至指定的料場進行單獨存放，然后采用基層舊料進行廠拌乳化瀝青水泥冷再生。

如果已經確定了再生材料路面的交通等級，應保證再生層具有一定的厚度。但面層厚度增加對于減小結構層拉應力作用較小，考慮到經濟因素，確定面層厚度為20cm。經過計算，結合宮巖和李德彬等推薦的路面厚度確定方案如下：新基層18.4cm厚，灑布透層乳化瀝青，再鋪筑lOcm厚乳化瀝青水泥廠拌冷再生舊料，鋪筑0.6cm厚稀漿封層，加鋪6cm改性瀝青混昆凝土AC-20和4cm改性瀝青混凝土AC-13。層間聯結采用改性乳化瀝青粘層。

1.3 乳化瀝青廠拌冷再生混合料的配合比設計

總體說來，冷再生技術對原瀝青混合料的粒度要求很高，對新集料質量和配合比的要求更高。根據室內完成的目標配合比結果，結合現場溫度、濕度及拌和樓的具體情況，調整配合比。最后得出的配比結果如表l所示。

1.4 施工工藝

（l）原路面的銑刨。廠拌冷再生的第一步是按設計厚度銑刨高速公路現有的舊瀝青路面，然后將銑刨料運至拌和廠。銑刨現場如圖3所示。

（2）銑刨料的篩分和貯存。將銑刨料在拌和廠進行篩分，設置一道孔徑為lOmm的篩網，lOmm以下為細集料，lOmm以上為粗集料。

舊銑刨料經篩分后達到生產所需的尺寸和級配，即可送至拌和樓生產或貯存。為了減少舊銑刨料含水對冷再生混合料質量的影響，貯存時應對粒徑較小的材料采取覆蓋措施。

（3）拌和。采用德國維特根公司的KMA-220型廠拌冷再生拌和設備拌和，自動化程度高，拌和效果好。

實際拌和過程中先對細骨料和新料進行預拌，然后與粗骨料分別采用兩個倉同時進料，通過單位時間的進料量來控制進料比例。另外，在拌和設備上還有水泥、水和乳化瀝青3個重要的添加系統。拌和時應控制好冷再生混合料的拌和時間。拌和現場如圖4所示。

（4）運輸與攤鋪。運輸車輛要保持干凈、清潔，運送前對車廂板均勻噴灑肥皂水溶液。運輸過程中，運料車輛均用篷布覆蓋并扣牢，以防止乳化瀝青冷再生t昆合料在運輸過程中提前破乳。

施工過程采用熱拌瀝青混合料的攤鋪機械和工藝。與傳統攤鋪不同，攤鋪冷再生瀝青混合料時攤鋪機熨平板不必預熱，以防止混合料中水分散失過快而影響混合料的和易性。攤鋪速度一般控制在1.5m·s^-1。攤鋪現場如圖5所示。endprint

（5）壓實。初壓可采用雙鋼輪壓路機（12t左右）靜壓l～2遍，然后用高頻低幅的方式振動碾壓l～2遍；復壓采用單鋼輪壓路機振動碾壓3～4遍，再用大噸位（23t或更高）的輪胎壓路機碾壓；終壓采用鋼輪壓路機碾壓，以消除輪跡。碾壓時可噴少量的水霧，以防止壓路機輪粘結冷再生料。

（6）養生。在較好的氣候條件下，一般養生期為3～5d。在養生過程中隨時檢測路面中的含水量，當路面含水量低于2%時，強度就可以達到鋪筑上面結構層的標準。

1.5 施工質量控制關鍵點

（l）銑刨料在工廠經過破碎、篩分后分成粒徑O—lOmm和10～25mm兩種規格的銑刨料。拌和上料時使用兩個冷料倉以確保穩定的級配。

（2）銑刨料要保持干燥，以免拌和時結團。

（3）拌和時應控制好冷再生混合料的拌和時間。乳化瀝青混合料若拌和過度，則粗集料表面的乳化瀝青容易剝落；拌和不充分會導致集料不能充分地被乳化瀝青裹附。

過度拌和還會導致乳化瀝青提前破乳，使混合料勁度過大。夏季高溫時，為延緩破乳時間，應在集料上澆灑氯化鈣溶液。

（4）t昆合料不宜長時間保存，最好不過夜。

（5）攤鋪20～30cm后緊跟著用單鋼輪壓路機碾壓，以減少水分損失。

（6）乳化瀝青冷再生混合料的碾壓要在乳化瀝青開始破乳（顏色由褐色變為黑色）時進行。碾壓時要遵循“慢壓、高頻、低幅”的原則。

2 路用性能檢測結果

在冷再生試驗路段施工過程中，及時進行了各項路用性能指標的檢測，包括高溫穩定性、水穩定性、抗拉強度等。對于現場再生混合料質量指標的檢測，按照《公路瀝青路面再生技術規范》（JTGF41-2008）中的要求進行。

2.1 高溫穩定性

馬歇爾穩定度試驗是瀝青混合料在60℃高溫下的一種特殊剪切蠕變試驗，在一定程度上反映了瀝青混合料的高溫抗剪切流動變形能力。本文采用馬歇爾穩定度試驗檢測冷再生混合料的高溫穩定性，試驗結果如表2所示。

從試驗結果可以看出，試驗路段達到了現場質量指標的要求，符合規范的規定，冷再生混合料具有良好的高溫穩定性。

2.2 間接拉伸性能

從拌和樓取按照上述配合比拌和成的混合料成型馬歇爾試件，按照試驗規程養生并進行劈裂試驗。劈裂試驗結果如表3所示。

從試驗結果可以看出，再生混合料的劈裂強度滿足設計規范的要求。

2.3 無側限抗壓強度

對施工樁號K2+900～K3+490的乳化瀝青穩定面層料采用振動法成型150mm×150mm的圓柱體試件后，在溫度25℃±2℃、濕度90%的養護室養生7d，養生期的最后一天浸水24h，養生完成后進行無側限抗壓強度試驗。檢測數據顯示：無側限抗壓強度均值為1.OMPa，標準差為0.060MPa，變異系數為5.9%。得出的檢測結果與室內配比結果趨勢較為一致。乳化瀝青穩定面層料強度略低，與材料級配偏細有一定關系，與粗集料較多的基層料相比，抗壓破壞能力較差，這與其作為再生面層所適用的范圍有很大關系。

3 結語

（l）提出原有瀝青路面的處治方案，完成了大修路面的方案和厚度設計，開展了乳化瀝青冷再生混合料配合比設計的研究。

（2）總結了乳化瀝青冷再生路面的施工工藝，歸納了施工質量控制的關鍵點，著重總結了與普通熱拌瀝青混合料施工的不同要求，具有一定的可借鑒價值。

（3）乳化瀝青冷再生混合料的各項路用性能試驗結果均滿足規范要求。為高速公路瀝青路面的快速、有效養護提供了一個選擇方案。endprint