基于半柔性廠拌冷再生技術的瀝青混合料應用

郭偉 孫慶珠

（山東省滕州市公路事業發展中心，山東 滕州 277599）

在公路再生技術中，作為工廠攪拌表面的一層熱再生混合物，舊材料含量低，地熱再生只能處理厚度小于4cm～5cm的表面。瀝青層冷再生技術具有舊材料含量高、使用率高、綜合性能高、能耗低、排放率低等優點，在我國公路養護建設中具有重要推廣意義。

一、半柔性廠拌冷再生技術概述

（一）概念

半柔性廠拌再生技術是指將再生瀝青路面材料運至拌和站，在室溫下與新礦物骨料、再生水泥和水重新篩選并混合的路面再生技術，再生混合料在室溫下攤鋪，形成路面結構層[1]。

（二）特點

舊材料回收率70%，遠高于工廠攪拌回收舊材料的混合率（30%）；冷拌冷鋪可避免熱拌瀝青混合料攤鋪過程中的廢氣污染和資源消耗，節約資源60%以上，節能減排75%以上；與其他再生技術相比成本較低，與相同厚度的下層瀝青相比，成本至少可節約5%～10%；劈裂強度為0.66MPa，干濕劈裂強度比為85.51%，馬歇爾穩定性達到5.8kN（流量值為4.4mm），凍融劈裂強度比為85.5%，動彈性模量為5000MPa，強度高、承載力大；施工過程簡單，只需在普通瀝青混凝土混合料中加水，使用普通攤鋪機和壓路機施工，無需特殊設備，養護4小時后便可開放輕型交通[2]。

二、工程簡介

（一）概況

國道206線棗莊臨沂界至臺兒莊澗頭集段大修工程第三合同段，路線全長16.324km，一級公路，設計時速80km。該線路是棗莊市重要的南北交通干線，承擔著棗莊市與臨沂、徐州等周邊城市間的大量客貨運輸。近年來，隨著交通流量增加，路面出現大面積嚴重病害。此次大修工程施工共有4個標段，樁號為k600+202～k649+324（含省道904棗薛線起點至棗濟路口2.64km），長51.762km。該段為第三合同段，樁號k633+000～k649+324，全長16.324km。

（二）瀝青路面結構

k638+200～k639+600段：4cm細粒瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13）+6cm中粒改性瀝青混凝土（AC-20）+12cm廠拌冷再生瀝青混合料+18cm水泥穩定碎石；k639+600～k641+800段：4cm細粒瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13）+6cm中粒改性瀝青混凝土（AC-20）+18cm水泥穩定碎石+18cm廠拌冷再生水穩定碎石；k633+000～k633+800下行、k636+100～k638+200、k642+010～k649+324段：4cm細粒瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13）+6cm中粒改性瀝青混凝土（AC-20）+18cm水泥穩定碎石（+16cm水泥穩定碎石）；k639+600～k641+800上行段和k633+800～k636+100下行段：4cm細粒瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13）+6cm中粒改性瀝青混凝土（AC-20）+12cm廠拌冷再生瀝青混合料+18cm水泥穩定碎石。

三、基于半柔性廠拌冷再生技術的瀝青混合料應用要點

（一）銑刨要點

再生瀝青路面材料的研磨質量直接決定乳化瀝青在冷再生中的適宜性，不應包含基本材料、土壤、污垢等特性，應嚴格控制破碎后物料的粒度和粒度組成，定期開展篩分試驗，掌握分布變化，及時調整混合料粒度組成。同時，在鋪設再生材料時，應注意鋪設高度，避免材料在自重作用下再次黏結，形成較大顆粒。對于顆粒較小的材料，應盡可能采取覆蓋措施，減少再生料中水分對二次混合物質量的影響。半柔性廠拌冷再生混合料中研磨材料含量達60%以上，其質量尤為重要。因此，根據以往工程經驗，建議控制銑削速度，減少片狀顆粒的出現。

原路面應按照再生層的設計厚度碾磨，銑削過程中應注意幾點：速度應為4m/min～6m/min；銑削不得過深或留下夾層；銑削側應清潔，無松散顆粒；銑刨表面清理、病害調查和路面加固應清潔無污染[3]。

（二）拌和要點

泡沫瀝青混合料由KM220連續攪拌機拌和，確保舊材料、碎石、瀝青和水泥測量精度。舊材料、石粉、瀝青和水泥通過電子控制系統自動調整，確保泡沫瀝青均勻連續攪拌。研磨材料中的超細顆粒必須通過料斗上的網格去除。為保證再生層與下半剛性地基之間的黏度，鋪設再生層之前，必須預濕處理下一層的表面。攪拌過程中應注意定期檢查瀝青起泡效果（膨脹率和半衰期）；開展泡沫混合 物試驗。

（三）運輸要點

使用大運量的車輛運輸混合料。運輸前，應檢查運輸車輛完整性，保持車廂內部清潔、車廂底部不積水；裝載過程中，運輸車應分5次左右移回車輛安裝位置，減少車輛粗細料和骨料的局部離析和分散；運輸過程中，為加強防潮、防止空氣污染，應使用放置在防水油布及其覆蓋物下的回收材料和混合物，以便駕駛員在卸貨時可輕松地將其移除，保持材料裝載的高度均勻性，防止材料分離；混合料到達主干道時，應根據材料清單在現場接收，嚴格檢查原材料拌和劑的質量。如果車輛在運輸過程中出現嚴重故障，必須在最短時間內排除。由于車輛問題導致材料無法及時到達現場，須立即清除混合料，避免混合料固化，導致車輛報廢[4]。

（四）攤鋪要點

瀝青泡沫混合料和水泥穩定碎石混合料的攤鋪基本相同。通常，不需要加熱攤鋪機攤鋪。攤鋪機速度為2m/min～3m/min，攤鋪應連續、均勻、不間斷，布料槽中的混合料高度應保持在中軸線以上。再生泡沫瀝青層松弛系數為1.25～1.3，局部偏析及彈簧現象應及時處理，建立質量控制，監控厚度和含水量。

（五）碾壓要點

根據路面寬度、車輪寬度和壓路機車輪步長，制定碾壓方案，攤鋪機應配備大噸位單鋼輪振動壓路機開展初始碾壓。初始碾壓時，壓路機應緊跟攤鋪機靜壓，隨后在高振動水平（高振幅、低頻率）下開展碾壓。碾壓數量應確保再生層厚度2/3以內的碾壓程度達到規范要求，壓路機運行速度不超過3km/h。當采用大噸位單振動壓路機獲得初始壓力時，如果出現卡滑輪現象，可采用膠輪壓路機預灑水后再預壓。然后用雙鋼輪振動路基壓路機對涂層開展高頻碾壓。壓路機用橡皮輪至少加壓10次，必要時灑水，嚴禁壓路機在已完成或攤鋪的場地上碾壓或急劇轉彎。在粉碎過程中，二次層表面應保持濕潤。如果水蒸發得太快，應及時補充少量水，但嚴禁大量灑水。出現“彈簧”、松弛、剝落等現象時，應及時開啟拌和或采用其他處理方法[5]。

（六）養護要點

每攤鋪一步，碾壓檢查合格，立即開始護理。保溫時間根據現場情況確定，一般不少于5d，無需澆水。在夏季高溫時，可將養護時間定為2d，保證乳化瀝青強度。鋪設上層結構時，可適當延長基層養護時間，避免基層水分的流失。當溫度較低或風較大時，養護時間可適當延長。當現場基層施工過程中未及時鉆取完整的芯樣，或現場施工基層材料含水量已基本降至2%以下時，可自行清除路面基層防水材料的結構層。養護過程中不允許通過穩定的泡沫再生層鋪設冷再生瀝青泡沫，避免水分蒸發。保存過程中應及時檢查路面含水率，基質再生含水率≤2%時，可鋪設結構頂層。

四、基于半柔性廠拌冷再生技術的瀝青混合料應用事項

（一）做好準備工作

為有效保證廠拌冷再生技術的應用效果，應認真準備和實施，按程序施工：一是封閉交通、原瀝青路面銑刨、表面清理、病害處理、銑刨運輸、混合料拌和、混合料運輸、混合料碾壓、養生、噴撒黏性層、底層鋪油；二是在原路面整修前一周，在再生路段每個路口均須設置警告標志，提醒駕駛員及行人有關交通封閉時間。在準備初期路面時，交通完全封閉，禁止所有車輛行駛。在施工及維修過程中，徹底封閉施工路段，豎立警告牌警告車輛與行人；三是在施工過程中，注意各類機械設備的日常維護調試，保證其最佳施工性能；四是注意驗收建材質量，將所有認證材料及時送達工程施工現場；五是持續開展工人的技術培訓，熟練掌握冷瀝青再生料混合的技術和操作要求，掌握質量風險管理，嚴格執行施工質量標準[6]。

（二）保證材料穩定性

合適的含水量是半柔性瀝青混合料壓實的重要因素。研究表明，混合料用水量與混合料密度有重要關系。在不同的拌和用水量下，半柔性廠拌冷再生瀝青混合料密度具有明顯的峰值；同時，摻水對混合料的模量有重要影響。因此，在實際工作中需重點確定混合料含水量，提高半柔性瀝青混合料的綜合強度和水穩定性。在半柔性瀝青混合料中，水泥作為黏合劑，水泥水化反應消耗一定量的水，生產水化產物可填充爐料空隙，縮短間隙，提高爐料密度。水化反應釋放的熱量有利于瀝青的快速脫乳化，提高混合料初始強度。然而，水泥所能提供的功能是有限的。研究表明，過量的水泥會加劇混合料的干縮和溫縮，降低其抗疲勞性能。因此，應合理控制水泥用量。

（三）科學挑選原料

半柔性廠拌冷再生混合料由再生膠凝材料、再生舊材料、新粗細骨料、水泥、水等組成，新粗細骨料和水泥還應遵循以下原則：一是再生舊瀝青路面材料不得與基層材料混合，并應保持清潔，最好將其分為粗粒級和細粒級，并篩選出超粒度的顆粒，盡量使篩分后的舊材料粒度均勻；二是粗骨料和細骨料必須清潔干燥，顆粒表面灰塵越少越好。由于舊骨料含量高，應在滿足規范相關要求的前提下，選擇高強度的新骨料，粒徑范圍應穩定。如果新骨料含有大量巖性雜質和高含塵量，將影響瀝青涂層效果。因此，項目組應提前充分調查骨料制造商，選擇物理力學性能和附著力符合規范要求、產品性能和數量供應穩定的骨料供應商。施工中應控制骨料級配、壓碎值、含泥量、針片狀含量等關鍵技術指標，尤其是細骨料的含泥量；三是水泥應選用硅酸鹽水泥，在滿足設計要求的前提下，可考慮初凝時間長、終凝時間與初凝時間間隔小的水泥[7]。

（四）落實再生管控

半柔性混合冷卻再生工藝是實際應用的主要環節，相關人員應認真調試回收材料，合理組織安裝堆料機和提升機，保證其最佳性能。為使乳化瀝青發揮更大作用，保證路面正常施工、維修和保養，施工人員必須嚴格按照設計要求操作，合理配置、控制直線行駛速度，一般為5m/min。舊路面的銑刨和清洗主要通過臺式銑床自動完成，將這些舊瀝青粉碎后再加入適量乳化水和乳化瀝青，刺激乳化水和瀝青的再生，有效地保證瀝青混合料的均勻性。

五、結語

綜上所述，隨著公路網建設日益完整，公路網的維護保養已成為一個新的課題。乳化瀝青具有無毒、難燃、生產工藝簡單、原料易取、施工方便等特點，半柔性廠拌冷再生技術的研究與應用引起廣泛關注。乳化瀝青冷卻不僅可以利用陳舊的筑路材料節約建材，還可以解決室內垃圾利用和環境污染問題，在保護生態環境的同時，節約了投資，具有良好的經濟效益。