大中修養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目中乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)的運(yùn)用探討

陳際聯(lián)

摘要 文章針對某國省干線公路養(yǎng)護(hù)工程，探討了乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)的應(yīng)用，并結(jié)合工程建設(shè)實(shí)際，從使用性能、材料選擇等方面探討影響冷再生技術(shù)施工效果的關(guān)鍵因素，最終確定了最佳的瀝青配合比方案，并明確了最佳含水量和乳化瀝青用量指標(biāo)。經(jīng)檢驗(yàn)，乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)具有工藝簡便、循環(huán)利用率高、使用性能好等優(yōu)點(diǎn)，與同使用層位的普通瀝青混合料相比，路用性能更好，推廣應(yīng)用價(jià)值更高。

關(guān)鍵詞 公路工程項(xiàng)目；乳化瀝青；廠拌冷再生；路用性能

中圖分類號 U414文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）09-0129-03

0 引言

受外部荷載壓力的影響，瀝青混凝土路面在使用過程中常出現(xiàn)多種類型的病害問題，亟須通過科學(xué)的方式對路面進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)。傳統(tǒng)的挖除換填類養(yǎng)護(hù)辦法不僅會造成資源浪費(fèi)，還破壞了周圍環(huán)境，現(xiàn)引入冷拌技術(shù)，可以充分實(shí)現(xiàn)舊路面瀝青混合料的重復(fù)利用，有效減少維護(hù)費(fèi)用。該文針對設(shè)計(jì)廠拌冷再生工藝，分析了最佳的配合比方案和廠拌冷再生工藝的技術(shù)要點(diǎn)，并取得了良好的施工效果。

1 瀝青路面再生技術(shù)優(yōu)勢及分類

目前，我國高等級公路常采用半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，具備結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、建設(shè)費(fèi)用低、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但后續(xù)養(yǎng)護(hù)采用的銑刨重鋪工藝養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高，還會造成大量廢棄的銑刨料，既浪費(fèi)了資源，又破壞了環(huán)境。瀝青路面再生技術(shù)能破碎篩分原有路面材料并實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，可有效節(jié)約筑路資源，減少工程投入費(fèi)用，推動公路養(yǎng)護(hù)事業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展[1]。

瀝青路面循環(huán)再生利用技術(shù)有不同類型，其中一類是根據(jù)再生過程是否需要加熱，分為熱再生和冷再生。另一種分類方法是根據(jù)再生場地的不同，將再生技術(shù)分為廠拌再生和現(xiàn)場再生，該文主要對乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)展開研究，探討其再生路面的效果及適用范圍[2]。

2 乳化瀝青冷再生強(qiáng)度影響因素分析

檢測完工后的再生混合料結(jié)構(gòu)，包括乳化瀝青恢復(fù)舊瀝青的性能以及銑刨料質(zhì)量等再生情況。養(yǎng)生時，再生混合料持續(xù)消耗水分，同時乳化瀝青發(fā)揮恢復(fù)舊瀝青作用，最終表現(xiàn)為再生混合料的性能逐步趨于穩(wěn)定，達(dá)到正常瀝青混合料的相同使用效果。針對影響再生混合料強(qiáng)度的因素，需要進(jìn)行分析試驗(yàn)，考查不同類型的乳化瀝青及水泥摻量對混合料的影響，最終得出最佳用量標(biāo)準(zhǔn)[3]。

結(jié)合圖1～2的各項(xiàng)指標(biāo)，摻加水泥的再生混合料比未摻加水泥的再生混合料強(qiáng)度更高，且強(qiáng)度指標(biāo)與瀝青用量呈負(fù)相關(guān)。通過水泥摻量的調(diào)整試驗(yàn)得知，當(dāng)乳化瀝青和水泥摻量的含量分別為4.3%和1.0%時，再生混合料強(qiáng)度增幅明顯；提高乳化瀝青用量、水泥摻量到4.8%和2%，會出現(xiàn)強(qiáng)度增幅情況變化較大的情況。為了確定最佳的水泥摻配量，應(yīng)根據(jù)使用的瀝青用量，進(jìn)行合理的計(jì)算和評估。

3 乳化瀝青廠拌冷再生混合料設(shè)計(jì)研究

3.1 原材料要求

3.1.1 銑刨料及新加集料要求

保證銑刨路面后RAP粒徑規(guī)格基本一致，且避免塊狀結(jié)團(tuán)。實(shí)際檢測時，應(yīng)保證RAP料的砂當(dāng)量含量大于60%，含水率不超過3%。抽提篩分RAP料的級配合瀝青含量，綜合分析是否還需添加額外集料，并保證新添的集料符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范[4]。

3.1.2 乳化瀝青要求

根據(jù)再生工藝規(guī)范及施工經(jīng)驗(yàn)，提出乳化瀝青膠結(jié)料工藝的技術(shù)要點(diǎn)，詳見表1。

3.1.3 水泥要求

經(jīng)檢驗(yàn)，應(yīng)使用32.5以上強(qiáng)度等級的水泥；結(jié)合技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格把控水泥安定性和強(qiáng)度指標(biāo)，確保初凝用時超過3 h，終凝用時低于6 h。

3.1.4 礦粉要求

使用石灰?guī)r石料研磨加工成礦粉，并檢驗(yàn)其是否符合技術(shù)規(guī)范要求。

3.2 冷再生混合料設(shè)計(jì)方法

改善再生規(guī)范中乳化瀝青冷再生混合料的設(shè)計(jì)流程，確定最佳乳化瀝青用量，新增了含水量驗(yàn)證流程。在確定最佳乳化瀝青用量的基礎(chǔ)上，通過分析不同的含水量對成型混合料的劈裂強(qiáng)度、空隙率的影響，對比分析該方法得出的最佳含水量指標(biāo)和土工擊實(shí)試驗(yàn)得出的最佳含水量指標(biāo)，檢驗(yàn)其偏差范圍，若偏差<1%（即土工擊實(shí)結(jié)果的±1%），則混合料質(zhì)量符合設(shè)計(jì)目標(biāo)；若偏差>1%，則需重新調(diào)整乳化瀝青的含量，確保其偏差控制在1%范圍內(nèi)[5]。

3.3 混合料配合比設(shè)計(jì)

3.3.1 初選級配

按照實(shí)際需要篩分0～9.5 mm細(xì)銑刨料、9.5～19 mm粗銑刨料、水泥、新集料和礦粉等。結(jié)合養(yǎng)護(hù)工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析再生混合料的設(shè)計(jì)流程，在保證混合料適配性的基礎(chǔ)上，選擇最合適的一組級配進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)，確定最佳設(shè)計(jì)流程，初選級配情況見表2。

3.3.2 土工擊實(shí)法確定最佳含水量

使用4.0%乳化瀝青摻量的混合料，并將含水量范圍調(diào)整至2.5%～4.5%之間。通過多次擊實(shí)試驗(yàn)，每隔0.5%變化一次含水量，分析再生混合料含水量與干密度之間的關(guān)系，將最大干密度對應(yīng)的OWC確定為最佳含水量[6]。圖3為土工擊實(shí)法確定最佳含水量曲線圖。

按照上述土工擊實(shí)試驗(yàn)情況，當(dāng)含水量增加時，干密度會減少，在此基礎(chǔ)上得出最佳含水量OWC是4.2%。

3.3.3 最佳乳化瀝青用量的確定

選擇確定最佳含水量，利用再生混合料空隙率、劈裂強(qiáng)度與乳化瀝青摻量之間的相關(guān)性，可確定乳化瀝青的使用量。不同乳化瀝青摻配比的空隙率測試情況如表3所示。乳化瀝青用量與劈裂強(qiáng)度的關(guān)系曲線如表4所示。

分析再生混合料空隙率和劈裂強(qiáng)度的變化曲線，得出乳化瀝青用量應(yīng)在4.3%為宜。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范對再生混合料各項(xiàng)指標(biāo)的要求，確保劈裂強(qiáng)度超過0.5 MPa，空隙率控制在9%～14%范圍內(nèi)[7]。

4 乳化瀝青廠拌冷再生混合料路用性能

4.1 水穩(wěn)定性能

通過水穩(wěn)定性試驗(yàn)，對乳化瀝青冷再生混合料進(jìn)行綜合評估，考察其抵抗水損害性能，并通過浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)獲取多項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)[8]。經(jīng)檢測，該再生混合料的劈裂強(qiáng)度比TSR達(dá)到85.1%，浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度達(dá)到89.3%，符合瀝青路面下面層的設(shè)計(jì)要求，可確保實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的水穩(wěn)定性效果。

4.2 高溫穩(wěn)定性能

通過使用傳統(tǒng)車轍試驗(yàn)來檢驗(yàn)再生混合料的抵抗永久變形性能，發(fā)現(xiàn)廠拌乳化瀝青冷再生混合料的動穩(wěn)定度效果可以達(dá)到1 235次/mm，與普通瀝青混合料相比，具有相似的動穩(wěn)定度效果[9]。

4.3 低溫性能

通過小梁低溫彎曲試驗(yàn)，調(diào)整試驗(yàn)溫度為?10±10.5 ℃，并保證試驗(yàn)溫度的試件和熱拌瀝青混合料的尺寸一致，從而檢驗(yàn)再生混合料的低溫性能。試驗(yàn)結(jié)果顯示，混合料的破壞應(yīng)變力超過2 085.8 με時，方可實(shí)現(xiàn)技術(shù)規(guī)范要求中高于2 000 με的標(biāo)準(zhǔn)[10]。

5 結(jié)語

綜上所述，使用水泥作為添加材料，可有效提高乳化瀝青混合料的強(qiáng)度，但由于瀝青用量、含水量的不同，這種強(qiáng)度提升的幅度也會有所差異。該文綜合分析已有乳化瀝青廠拌冷再生混合料的設(shè)計(jì)流程，分別從最佳混合料性能、最大干密度兩個角度考慮優(yōu)化方法，增加最佳含水量驗(yàn)證的流程。通過檢驗(yàn)瀝青路面的路用效果可知，乳化瀝青廠拌冷再生混合料和同使用層位的普通瀝青混合料相比，路用性能更好。

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