乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)在瀝青混凝土路面下面層的應(yīng)用

劉裕春

(華寶通交通工程監(jiān)理有限公司，山西 太原 030045)

2020年交通運(yùn)輸部數(shù)據(jù)顯示，迄今為止，全國(guó)高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)13.1萬km，較2012年年末新增4.13萬km，位居世界第一。隨著使用期的延長(zhǎng)，我國(guó)高等級(jí)公路、國(guó)省道干線大量進(jìn)入維修期，傳統(tǒng)的維修方法都是將破損的舊瀝青路面挖除廢棄，然后再重新加鋪新的瀝青路面，而銑刨的大量瀝青混合料被廢棄，這些廢棄料不僅占用大量土地資源、污染環(huán)境，而且造成極大的資源浪費(fèi)，如能將這些瀝青混合料回收料再生利用，那將對(duì)節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、維護(hù)生態(tài)平衡具有重大意義。如本次山西省朔州境內(nèi)寧應(yīng)線K72+000～K102+358段把瀝青混合料回收料再生利用于下面層，響應(yīng)了交通運(yùn)輸部《“十三五”公路養(yǎng)護(hù)管理發(fā)展綱要》中提出的“綠色養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)——高速公路、普通國(guó)省道廢舊路面材料回收率分別達(dá)到100%、98%，循環(huán)利用率分別達(dá)到95%、80%以上”文件精神。

1 乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)簡(jiǎn)介

乳化瀝青廠拌冷再生就是將改造路段舊瀝青混凝土銑刨、回收至拌和站，經(jīng)破碎、篩分后，以一定的比例與新集料、無機(jī)結(jié)合料、乳化瀝青再生結(jié)合料、水在常溫下拌和，然后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)鋪筑、壓實(shí)形成的瀝青面層，與其他瀝青路面修復(fù)技術(shù)相比，乳化瀝青廠拌冷再生有如下優(yōu)點(diǎn)：①瀝青混合料回收料循環(huán)再生利用，降低工程成本；②節(jié)省了石料的開采；③常溫拌和、常溫施工不向外界排放有害氣體，低能耗符合我國(guó)“低碳、節(jié)能、環(huán)保”的方針政策。

2 山西寧應(yīng)線K72+000～k102+358段路面改造工程概況

2.1 寧應(yīng)線K72+000～k102+358段路況情況

寧應(yīng)線K72+000～k102+358段路面改造工程共計(jì)30.58km，全線采用二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)。改造路段是1992—1995年在原三級(jí)路基礎(chǔ)上由地方政府義務(wù)拓寬改建而成的二級(jí)路，路齡大約25年左右。隨著山西省普通國(guó)省道干線收費(fèi)站取消、煤檢站撤銷，吸引了運(yùn)煤重載車輛行駛，瀝青路面大面積出現(xiàn)坑槽、龜裂、網(wǎng)裂、擁包和推移病害。

2.2 路面改造結(jié)構(gòu)層方案確定

本線路是運(yùn)煤專線，屬于重載交通，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了沿線的氣候、交通條件、因地制宜、合理取材，地方路面改造工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合外業(yè)路面現(xiàn)場(chǎng)踏勘所得PCI分級(jí)數(shù)據(jù)，典型病害鉆芯取樣分析結(jié)果，實(shí)測(cè)彎沉值及PSSI分級(jí)，根據(jù)養(yǎng)護(hù)決策模型處理原則最終確定“采用4cmSBS改性瀝青混凝土上面層+8cm特種改性乳化瀝青廠拌冷再生下面層”結(jié)構(gòu)方案，滿足《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG 5421-2018)強(qiáng)制性要求。

3 乳化瀝青冷再生下面層配合比設(shè)計(jì)

3.1 乳化瀝青冷再生混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟

乳化瀝青冷再生混合料的設(shè)計(jì)方法可以采用馬歇爾擊實(shí)、旋轉(zhuǎn)壓實(shí)或其他經(jīng)論證后的方法設(shè)計(jì)，本項(xiàng)目主要采用馬歇爾擊實(shí)方法設(shè)計(jì)，其主要步驟如下：

瀝青路面回收料取樣與分析—確定工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍—材料選擇與試驗(yàn)—礦料級(jí)配設(shè)計(jì)—確定最佳含水率—確定最佳乳化瀝青用量—最佳瀝青用量條件下的混合料性能檢驗(yàn)—完成配合比設(shè)計(jì)。

3.2 本項(xiàng)目乳化瀝青冷再生混合料配合比

本項(xiàng)目針對(duì)當(dāng)?shù)丶虾蚏AP特性，最終確定的目標(biāo)配合比是：RAP(9.5mm以下)∶RAP(9.5mm以上)∶細(xì)集料(0～5mm)∶粗集料(10～20mm)∶水泥=44∶33∶13.5∶8∶1.5，乳化瀝青最佳用量3.9%，最佳含水量4.9%，最大干密度2.130g/cm3，混合料各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 5521-2019)相關(guān)要求。

根據(jù)乳化瀝青冷再生混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果，進(jìn)行廠拌冷再生混合料生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，首先進(jìn)行廠拌冷再生混合料試拌，并取試拌再生混合料進(jìn)行礦料級(jí)配檢驗(yàn)。其次取試拌再生混合料進(jìn)行15℃劈裂強(qiáng)度、干濕劈裂強(qiáng)度比、空隙率、動(dòng)穩(wěn)定、凍融劈裂強(qiáng)度比TSR等性能驗(yàn)證，最終確定生產(chǎn)配合比：RAP(9.5mm以下)∶RAP(9.5mm以上)∶細(xì)集料(0～5mm)∶粗集料(10～20mm)∶水泥=16.5∶55∶13∶14∶1.5，乳化瀝青用量4.2%，最佳含水量6.0%，最大干密度2.130g/cm3。

根據(jù)試拌生產(chǎn)配合比結(jié)果，選取K98+000～K98+300路段進(jìn)行生產(chǎn)配合比試鋪驗(yàn)證，從施工工藝、工程質(zhì)量、施工管理和施工安全等方面驗(yàn)證施工方案的可行性，確定再生混合料鋪筑關(guān)鍵工藝與參數(shù)，為正式施工提供技術(shù)依據(jù)。

4 施工工藝要求

4.1 舊瀝青混合料回收料(RAP)回收預(yù)處理

瀝青混合料回收料使用前應(yīng)至少篩分成2檔，轉(zhuǎn)運(yùn)和堆放過程中應(yīng)減少回收料的離析，做好覆蓋防雨、二次污染和排水措施。

4.2 混合料拌和

拌和后的再生混合料顏色應(yīng)呈棕褐色，瀝青與石料裹覆均勻、膠漿飽滿、級(jí)配穩(wěn)定、含水量正常。

4.3 混合料運(yùn)輸

攤鋪現(xiàn)場(chǎng)混合料的顏色必須一致，無花白料、無結(jié)團(tuán)或嚴(yán)重離析現(xiàn)象。

4.4 混合料攤鋪

攤鋪機(jī)的螺旋布料器旋轉(zhuǎn)應(yīng)保持勻速以減少混合料離析，發(fā)現(xiàn)超粒徑集料時(shí)應(yīng)人工清除，當(dāng)發(fā)現(xiàn)攤鋪后的混合料出現(xiàn)明顯離析、波浪、裂縫和拖痕時(shí)應(yīng)分析原因，及時(shí)整改。

4.5 混合料碾壓

碾壓分初壓、復(fù)壓和終壓。初壓：悍馬HD-130雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1遍高頻弱振1遍；復(fù)壓：悍馬HD-138雙鋼輪壓路機(jī)高頻強(qiáng)振2遍高頻弱振2遍；終壓：徐工26t輪胎壓路機(jī)碾壓8遍+悍馬HD138雙鋼輪壓路機(jī)1遍，直至沒有輪跡完成終壓。

5 乳化瀝青廠拌冷再生施工總結(jié)

RAP不覆蓋，舊瀝青混合料中含水量變化較大，直接影響混合料的均勻性及和易性，影響碾壓質(zhì)量和交通開放時(shí)間。

國(guó)省道干線由于養(yǎng)護(hù)歷史復(fù)雜，原路面質(zhì)量不均勻，造成RAP多樣化和復(fù)雜化，影響再生混合料配合比的穩(wěn)定性，從而增加施工難度。

養(yǎng)生期過長(zhǎng)，一般為3～7d，在改造路段無法完全封閉交通時(shí)，質(zhì)量無法保證。

道路兩側(cè)樹木茂密段落處，由于長(zhǎng)期日照時(shí)間短，冷再生混合料水分無法及時(shí)排出，強(qiáng)度增長(zhǎng)速度較慢，影響下道工序施工及交通開放時(shí)間。

6 結(jié) 語

寧應(yīng)線K72+000～K102+358下面層采用乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)，解決了當(dāng)?shù)厣笆腺Y源緊缺和環(huán)境污染問題，同時(shí)獲得了良好經(jīng)濟(jì)效益，得到了省交通廳、省公路局的肯定，為今后山西省公路改擴(kuò)建工程奠定了良好的基礎(chǔ)。乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)在山西省處于起步階段，經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)還有待提高，相關(guān)設(shè)備有待改善，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，需要科學(xué)、合理、有計(jì)劃地回收RAP，嚴(yán)格控制乳化劑的質(zhì)量，控制外界因素的影響和干擾，從而使乳化瀝青廠拌冷再生混合料質(zhì)量得到保障，實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)價(jià)值。