冷再生技術(shù)在國道路面改造項目中的應(yīng)用

覃建科

（中鐵十二局集團第一工程有限公司，西安710038）

1 項目概述

某國道路面改造項目全長37.231 km，其原路面主要由瀝青混凝土罩面段（占大部分）及水泥混凝土路面段組成，設(shè)計采用舊路面銑刨后加鋪新的路面結(jié)構(gòu)處理，對于既有路面的改造，應(yīng)遵循“充分利用、注重實效”的原則，公路路面材料使用堅持以“零廢棄”為管理目標(biāo)，本項目對舊路面材料實施路面再生循環(huán)利用。

本項目郊區(qū)段現(xiàn)狀瀝青罩面改造后為水泥混凝土路面，需對現(xiàn)狀瀝青罩面進行銑刨處理，銑刨后瀝青廢料采用廠拌冷再生方式進行再利用，再生劑采用水泥。在具體施工中，本項目基層、底基層與瀝青調(diào)平層改造材料使用瀝青再生混合料。原瀝青罩面面層為2015—2016年設(shè)計施工，設(shè)計采用AC-13細粒式瀝青混凝土且使用時間較短，材料各項指標(biāo)經(jīng)檢驗合格后可再生利用作為基層使用。

2 瀝青路面再生技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點

2.1 資源利用率高，環(huán)保性好

瀝青路面再生技術(shù)可大量利用舊瀝青材料和砂石材料，有利于降低路面施工對環(huán)境的影響和資源的浪費，實現(xiàn)綠色發(fā)展和建筑垃圾減量化的目標(biāo)。這種綠色再生的路面施工技術(shù)不僅能夠幫助控制工程造價，同時對開山取石、土地利用及環(huán)境保護等也有積極意義。

2.2 工期短

瀝青路面再生技術(shù)可直接利用現(xiàn)有材料進行施工，施工效率高，并且銑刨、破碎、混合料制備、澆筑攤鋪等施工工序的連續(xù)性較好，施工工期安排緊湊，可以在規(guī)定工期內(nèi)保質(zhì)保量地完成改造施工。

2.3 施工質(zhì)量高

瀝青路面就地冷再生技術(shù)所選擇的施工設(shè)備是就地冷再生設(shè)備，該設(shè)備具有智能化控制、精細化管理施工的特點，能夠精準(zhǔn)控制各個摻和料的劑量和攪拌時間，同時還能連續(xù)開展作業(yè)，施工整體質(zhì)量良好。

3 再生混合料的工程性能評價

為了確保再生路面結(jié)構(gòu)層的施工質(zhì)量，必須確保再生混合料的性能符合項目施工要求。對于季凍地區(qū)，氣候條件頗為特殊，因此，需要充分考慮再生混合料的綜合性能表現(xiàn)，例如，力學(xué)性能、穩(wěn)定性、抗沖刷性、抗收縮性。具體做如下分析：

1）力學(xué)性能。再生混合料的力學(xué)性能通常以力學(xué)強度指標(biāo)為判斷基準(zhǔn)，本項目力學(xué)強度指標(biāo)的關(guān)鍵因素包括抗壓回彈模型、無側(cè)限抗壓強度及劈裂強度。

2）穩(wěn)定性。穩(wěn)定性反映的是冷再生混合料對環(huán)境的適應(yīng)能力，具體考慮水穩(wěn)性和凍穩(wěn)性兩個方面，并且在季凍地區(qū)更應(yīng)充分考慮到冷再生混合料的穩(wěn)定性。受凍融循環(huán)的影響，基層材料的強度有降低的變化趨勢，易形成薄弱面，嚴重時可見薄弱面有不同程度的開裂現(xiàn)象。為此，在基層的施工中，必須選擇性能穩(wěn)定可靠的材料，依托于材料的優(yōu)勢，達到緩解基層開裂破壞的效果。

3）抗沖刷性。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，交通量逐步增加，車輛荷載作用增強，且還存在降雨等外部環(huán)境因素的影響，此時路面易出現(xiàn)不同程度的沖刷破壞現(xiàn)象。在瀝青路面的早期損壞中，半剛性路面的水損害是關(guān)鍵原因，因此，需要注重冷再生混合料的抗沖刷特性，以便有效抵御外部因素的影響。

4）抗收縮性。隨著添加劑類型及用量的改變，再生混合料的收縮性能隨之發(fā)生變化，為此，有必要加強對材料抗收縮特性的研究。

4 舊瀝青路面材料的回收、預(yù)處理和堆放

為了降低路面集料破碎率，防止材料發(fā)生變質(zhì)，本項目在回收舊瀝青路面材料時采用了冷銑刨這一方式，其施工要點包括：

1）要保證下臥層路面結(jié)構(gòu)不受到破壞，必須控制好冷銑刨厚度；同時，要將舊瀝青路面材料分類堆放。

2）對基層廢料、水泥混凝土廢料、雜物、土等雜質(zhì)做好把關(guān)工作，以免雜質(zhì)混入回收與存放環(huán)節(jié)中。

3）以再生混合料最大公稱粒徑及設(shè)計骨料粒徑為依據(jù)篩分舊瀝青路面材料，從而更好地保障篩孔尺寸的合理性。篩分材料需滿足以下要求：（1）篩孔通過率大于18%；（2）最大粒徑小于再生混合料最大公稱粒徑；（3）篩除超粒徑材料。

4）舊瀝青路面材料必須經(jīng)處理后方可投入使用。

5 材料及配合比選用

5.1 材料

經(jīng)過預(yù)處理的回收瀝青路面材料集料規(guī)格參照DB 41/T864—2013《公路水泥穩(wěn)定碎石抗裂設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》，并摻入40%碎石骨料，該碎石骨料可采用舊混凝土路面經(jīng)破碎篩分并檢驗合格后的破碎料。瀝青銑刨料和混凝土破碎料按粒徑篩分為A料19～26.5 mm、B料9.5～19 mm、C料4.75～9.5 mm和D料0～4.75 mm，骨料按照參配比例A∶B∶C∶D=16∶35∶16∶33組成。

本項目所運用材料需滿足以下要求：（1）骨料保證潔凈且干燥，同時無風(fēng)化現(xiàn)象或雜質(zhì)；（2）拌和用水應(yīng)為經(jīng)試驗驗證合格的非飲用水；（3）水泥作為再生結(jié)合料，可優(yōu)先選擇緩凝型水泥，即初凝時間＞3 h、終凝時間＞6 h，嚴禁使用快硬水泥、早強水泥，水泥應(yīng)疏松、干燥，無聚團、結(jié)塊、受潮變質(zhì)，水泥強度等級宜選用P·O42.5[1]。

5.2 最大干密度和最佳含水量

本項目在將舊路面瀝青銑刨料、混凝土破碎料及水泥按擬定風(fēng)化后，對其進行了重型擊實試驗，目的在于更精確地確定配合比。經(jīng)試驗，再生混合料最佳含水量為6%，此時混合料的最大干密度2.005 g/cm3，水泥含量6%，具體結(jié)果見表1、表2。

表1 不同含水量時混合料的各項參數(shù)

表2 混合料水泥含量

6 施工工藝

為了進一步確保施工質(zhì)量，建設(shè)單位在施工準(zhǔn)備階段需與設(shè)計單位、監(jiān)理單位、施工單位等進行技術(shù)交底；而施工單位在獲取對應(yīng)技術(shù)交底資料后，應(yīng)開始設(shè)計施工方案并對相關(guān)施工人員進行培訓(xùn)。下承層驗收合格后，方可以進行上結(jié)構(gòu)層施工。正式開工之前，應(yīng)鋪筑不小于200 m的試驗段，確定施工工藝和質(zhì)量控制要求。

本項目為了讓各工序緊密銜接，決定使用流水作業(yè)法施工，以更好地保證材料拌和到碾壓結(jié)束的時間，從而使項目按時、按質(zhì)地完成。

6.1 拌和

為保障混合料的穩(wěn)定性，本項目將混合料集中于水穩(wěn)拌和站進行施工，該環(huán)節(jié)需注意以下內(nèi)容：（1）拌和用水量應(yīng)當(dāng)符合設(shè)計時的最佳含水率6%。（2）拌和時，質(zhì)檢人員和機械操作手隨時且連續(xù)地觀測拌和是否均勻，如混合料出現(xiàn)灰條、灰團、花面或離析等情況，則需及時停止生產(chǎn)并上報；同時，要分析原因并采取整改措施，符合設(shè)計要求后再繼續(xù)拌和生產(chǎn)。

6.2 路面銑刨

聯(lián)合應(yīng)用2臺2200CR一機兩用設(shè)備，銑刨深度控制在20 cm內(nèi)，銑刨的材料篩分速度為8～10 m/min，條件允許時穩(wěn)定在8 m/min，此時可兼顧銑刨材料篩分效果和施工效率的雙重要求。對于復(fù)加的二次銑刨的深度，以15 cm以內(nèi)為宜[2]。

6.3 運輸

在確認運輸車數(shù)量上，要以混合料實際生產(chǎn)能力等因素為依據(jù)。在具體裝料過程中，可按照前—后—中順序來進行處理。運輸車在運輸時要用防雨篷布全面覆蓋混合料，以避免其損失水分或受到天氣變化影響。

卸料時，運輸車與攤鋪機的距離要保持在安全范圍內(nèi)，以免發(fā)生碰撞；在完成卸料后，工作人員需對車廂進行清理。

6.4 攤鋪

本項目在攤鋪時選用了攤鋪機作為作業(yè)設(shè)備，需注意以下幾點：（1）將防黏劑均勻涂抹于攤鋪機，并遵循“低頻高幅”原則進行施工。（2）攤鋪機夯錘頻率要以具體攤鋪時速度、厚度、寬度等因素為依據(jù)進行調(diào)整，從而保障碾壓前的混合料的密實度大于80%。（3）為避免攤鋪機底面發(fā)生離析、打料等現(xiàn)象，要使螺旋送料器中混合料的高度不少于螺旋器直徑的2/3。（4）攤鋪速度控制在2～4 m/min，在整個過程中，嚴禁隨意變更速度，不得隨意中斷、急轉(zhuǎn)彎等，也要保證攤鋪機的夯錘或夯板的振搗頻率均勻一致[3]。

6.5 壓實成型

本工程選擇噸位適中的壓路機進行廠拌冷再生混合料壓實，根據(jù)施工要求，合理確定壓實遍數(shù)，碾壓時，遵循“先輕后重、先慢后快、從低到高”的原則。碾壓施工一般分3階段完成，本項目采用單鋼輪壓路機組合輪胎壓路機的方式進行碾壓施工，具體流程有：

1）初壓時，緊隨攤鋪機后面，通過單鋼輪壓路機先進行1遍靜壓施工，隨后進行1遍振動壓實，速度控制在25 m/min。

2）初壓流程結(jié)束后需及時進行復(fù)壓：（1）保持30 m/min行駛速度內(nèi)使用單鋼輪壓路機進行2～4遍振壓；（2）采用輪胎式壓路機進行揉壓，遍數(shù)可控制在2～4遍，行駛速度控制在50 m/min，直到路面明顯輪跡基本消除，路面平整。

3）終壓時，采用雙鋼輪壓路機進行1～2遍碾壓即可，行駛速度控制在50 m/min，以此起到收面作用，總體碾壓遍數(shù)約控制在10遍即可滿足設(shè)計要求。

6.6 橫縫的處理

施工中，應(yīng)盡量減少停機。在不可避免的情況下，應(yīng)對所形成的橫縫進行認真處理。攤鋪前的橫縫必須切除松散部位，做成垂直豎縫，在縫的側(cè)面噴適量的水泥凈漿，保證連接牢固。

6.7 縱縫的處理

縱縫應(yīng)垂直相接，嚴謹斜接。半幅施工時，在靠路面中央的一側(cè)預(yù)留約5～10 cm寬度，不碾壓，待下一幅施工時用平地機刮除，刮除的舊料必須廢棄嚴禁使用，在縫的側(cè)面灑水泥凈漿，保證黏結(jié)牢固后再攤鋪另一幅。

6.8 養(yǎng)護處理

養(yǎng)護及交通管制該項工程完成后，進行養(yǎng)護，養(yǎng)護期為7 d，為保證路面強度的穩(wěn)定性，養(yǎng)護期間應(yīng)嚴格封閉交通。

7 結(jié)語

在既有瀝青路面的改造中，冷再生技術(shù)是一項綜合應(yīng)用效果突出的技術(shù)手段，其充分利用了廢舊路面材料，實現(xiàn)了“變廢為寶”，由此減少新材料的外購量，縮短了材料采購時間，提高了施工效率及經(jīng)濟效益；配合撒布、碾壓、養(yǎng)護等相關(guān)方法，有效建成質(zhì)量可靠的瀝青路面，以滿足既有路面的改造要求。