乳化瀝青廠拌冷再生技術在舊路改建項目中的應用研究

牟翰

（寧夏公路勘察設計院有限責任公司，銀川 750001）

1 引言

乳化瀝青廠拌冷再生技術是指在拌和廠將瀝青混合料回收料（RAP）進行破碎、篩分，摻入一定比例的新礦料，與再生結合料（如水、乳化瀝青和水泥）在室溫下混合成混合物，然后鋪筑在路面結構的基層或下面層再次形成瀝青路面。其主要目的是使舊料材料得以重復利用，顯著特點是節省資源、經濟環保、施工過程易控等。本文依托西部某國道改建工程，從材料要求、配合比設計、施工工藝、效益分析等方面系統地介紹乳化瀝青廠拌冷再生技術，為同類工程提供參考。

2 工程概況

某國道改建設計項目，其舊路于2002年建成，技術標準為山區重丘二級公路，設計時速40 km，地形限制路段設計時速30 km，路基寬度8.5 m。擬采用二級公路標準進行改造，設計速度60 km/h，路基寬10.0 m。改建過程中，對舊路的瀝青混凝土面層全部銑刨后，采用乳化瀝青冷再生加以利用，作為新建路面的上基層[1-2]。

3 工程設計

3.1 材料要求

乳化瀝青的基質瀝青要根據公路等級、交通狀況、氣候條件、路面類型、受力特點、施工方法、當地的使用經驗等綜合考慮確定。此項目采用慢裂型陽離子乳化瀝青，經檢測，各項指標滿足技術要求。

為加快乳化瀝青破乳和顆粒間的凝結速度、減小混合料孔隙率、增加強度和抗水能力、改善和易性，在混合料拌和時宜加入水泥，水泥應疏松、干燥、無結塊，其強度、安定性、初凝時間達到技術要求[3]。

本項目工程用水采用自來水。加水用于調整混合料的和易性和均勻性，避免過早破乳，延長工作時間。

3.2 級配設計

將原路面回收料分別用9.5 mm、4.75 mm方孔篩分成10～20 mm、5～10 mm、0～5 mm三檔。篩分后三檔料所占比例分別為32.6%、29.7%、37.7%。根據RAP料的篩分結果，結合工程需要，確定采用粗粒式級配。由于原路面瀝青面層回收料粒徑較小，缺少粗骨料，RAP料中也缺少細集料。因此，本次設計在原有RAP料中添加20～30 mm及0～5 mm兩檔料。冷再生摻 配 比 例：20～30 mm新 料∶10～20 mm RAP料∶5～10 mm RAP料∶0～5 mm RAP料∶0～5 mm新料=18%∶20%∶20%∶27%∶15%。乳化瀝青冷再生中水泥用量不宜大于1.5%，本次水泥用量采用1.0%。為滿足篩分需求及提高混合料的黏結，應加入4.0%的礦粉。篩分結果及合成級配見表1。

表1 冷再生混合料篩分結果及合成級配

3.3 配合比設計

將RAP料、新集料、礦粉、水泥等按以上比例混合進行擊實試驗，通過擊實試驗確定液體用量。按規范要求采用乳化瀝青用量為3.5%，進行重型擊實試驗，確定最佳含水量。本工程通過擊實試驗，確定混合料的最佳含水率為5.8%。

按照合成級配中RAP料、新集料、礦粉、水泥等的摻配比例，將各組分混合均勻，再以重型擊實試驗確定的最佳含水率5.8%為基準，然后分別按照3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%這5個乳化瀝青用量制作試件。養生后進行15℃劈裂強度試驗、24 h浸水劈裂試驗、凍融劈裂試驗和車轍試驗。試驗數據見表2。

表2 冷再生乳化瀝青混合料性能檢測

通過試驗得出，乳化瀝青最佳用量為4.5%。確定集料設計配合 比為：20～30 mm新料∶10～20 mm RAP料∶5～10 mm RAP料∶0～5 mm RAP料∶0～5 mm新料=18%∶20%∶20%∶27%∶15%。水泥摻量為1.0%，最佳乳化瀝青用量為4.5%，礦粉摻量4.0%，外摻加水3.8%。按照該配合比進行車轍試驗，最終檢測指標為6 382次/mm。

4 施工重點工藝要求

4.1 拌和

冷再生瀝青混合料應攪拌均勻，無花白色材料，無液流現象，無結塊，和易性好。

4.2 運輸

拌和后冷再生混合料應及時送到施工現場。為防止混合料在運輸中途見光破乳、污染或雨淋，在運輸和等待鋪筑過程中，混合料應嚴密覆蓋。為避免運輸時混合料黏結車輛面板，宜在車輛側板和底板上噴涂一些隔離劑。

4.3 攤鋪

攤鋪前，熨平板需涂少量防黏劑（柴油∶水=1∶3），其他小型工具可用水潔凈；為提高冷再生瀝青混合料的初始壓實度，推薦采用夯錘振動頻率大于熨平板振幅的方式；冷再生瀝青混合料的松鋪系數由試驗段測得，后續施工中可進行必要的校正（本項目松鋪系數為1.3）。攤鋪機起步速度要慢，前進時要盡量平穩，攤鋪速度根據拌和站產能進行控制，一般宜為2～4 m/min。

4.4 碾壓

至少應配備2臺13 t雙鋼輪振動式壓路機、2臺20 t單鋼輪振動式壓路機、2臺30 t以上輪胎式壓路機。碾壓過程分為初壓、復壓和終壓，初壓采用雙鋼輪振動壓路機，靜壓1次，振動壓1次，壓路機速度1.5～3 km/h；復壓采用單鋼輪振動壓路機和輪胎壓路機各碾壓4次，壓路機速度2～4 km/h；終壓采用雙鋼輪振動式壓路機靜壓1次，壓路機速度3～4 km/h。大型機具無法壓實的部位，應選用小型振動壓路機或振動夯板配合碾壓[4]。

4.5 養生

乳化瀝青冷再生層壓實結束后應及時進行養生。養生時宜封閉交通，養生期一般為4～7 d。當再生層含水率小于2%或能取出完整芯樣時，可以鋪上上層結構層。

5 質量檢測

5.1 施工前及施工過程中的質量管理和檢查驗收

施工前和施工過程中，材料來源或性能發生變化時，應按規范要求檢查材料質量、數量等。施工過程中，乳化瀝青廠拌冷再生混合料的質量控制項目、檢查頻率和質量標準應符合規范的相關規定。

5.2 施工完成后質量檢查驗收

施工完成后，應對乳化瀝青冷再生層的外觀、厚度、壓實度、空隙率、平整度等按規范的相關要求進行檢測評定。

本項目施工完成后，經現場質量檢測，乳化瀝青冷再生層壓實度不小于理論最大相對密度的90%，較規范要求的指標提高了3%；其他指標也均滿足設計要求，表明本項目乳化瀝青冷再生層施工質量良好，達到較為理想的效果。

6 效益分析

6.1 經濟效益分析

本項目上基層采用的12 cm厚乳化瀝青廠拌冷再生結構，其單價為65.613元/m2；同等厚度的瀝青穩定碎石，其單價為106.323元/m2。乳化瀝青廠拌冷再生混合料單價僅為傳統瀝青穩定碎石的62%。以本項目為例，可節約投資386 745元/km。

6.2 社會效益分析

冷再生技術充分利用了銑刨出的舊瀝青混合料，解決了廢料隨意棄放的問題，減少了對地面的永久占有和對地下水的污染；減少了不可再生資源的開發率，節約資源的同時也減少了因開采石料等造成的生態環境破壞等；由于冷再生技術采用的是就地取材，冷拌施工的工藝，不僅節省了加熱能源，同時也降低了二氧化碳、二氧化硫的排放體量。綜上所述，乳化瀝青廠拌冷再生技術社會效益是非常顯著的，值得大力推廣。

7 結語

在舊路改建項目中采用乳化瀝青廠拌冷再生技術，通過對舊路瀝青混合料的循環利用，可以取得良好的經濟和社會效益。尤其在努力實現碳達峰、碳中和目標的今天，冷再生技術本身具有的節能、節地、節材、環保的特點，使之更加具有推廣價值。