改性乳化瀝青冷再生技術及設備改進分析

劉少軍

（山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500）

我國絕大多數的公路路面為瀝青路面，依據瀝青路面的實際應用情況和使用生命周期，需定期對瀝青路面進行翻修維護，舊瀝青路面有著較大的廢棄量，若采取直接拋棄處理的方法，易造成環境污染與資源浪費。通過采取改性乳化瀝青冷再生技術及設備則可以合理利用路面廢料，且改性乳化瀝青冷再生混合料屬于柔性路面結構，具有強大穩定的力學功能。

1 改性乳化瀝青冷再生技術概述

1.1 技術簡介

改性乳化瀝青冷再生技術與普通的乳化瀝青材料有著較大區別，其抗低溫、抗列表、高溫穩定性與耐疲勞性能都在原有的基礎上得到了進一步改進，主要應用了聚合物改性劑。采取直接噴灑改性乳化瀝青以及級配集料材料相拌合在微表位置使用的方式，可以對路面性能加以改善。冷再生技術就是將舊瀝青路面材料經過銑刨、破碎、回收和篩分處理，在其中加入一定比例的改性乳化瀝青、石灰與水泥等添加劑，再加入適當的冷再生混合料。最后，拌合、攤鋪新材料最終壓實成型方式得到嶄新的路面結構層。

1.2 技術特點

改性乳化瀝青冷再生技術中應用的添加劑為改性乳化瀝青材料，其具有很強的高溫穩定性和耐久性，接近于石灰穩定粒強度特征，將其應用在路面的半剛性基層材料鋪筑基層中，可以使得溫度裂縫有所減少，對反射裂縫做到有效防范，且改善了早期強度，增強抗車轍能力。拌好改性乳化瀝青冷再生混合料，可以迅速將其用于攤鋪和壓實操作，在完成施工操作2 h 后就可以恢復交通，該技術應用優勢較為明顯[1]。再加上可以在濕、冷的環境下集料也可以拌合改性乳化瀝青，大大減少了能源投入，是一種綠色環保的道路材料。改性乳化瀝青冷再生技術通過合理利用舊料，相應地減少新材料開采，而且其屬于封閉形式下的控制添加系統，借助于現代化的機械設備，可以獲得高度精確的配比，切實把控粉塵飛揚情況，很好地保護了周邊環境。

2 改性乳化瀝青冷再生技術工藝類型與設備類別

2.1 改性乳化瀝青冷再生技術工藝

2.1.1 廠拌冷再生工藝

改性乳化瀝青冷再生技術工藝中的首要工藝為廠拌冷再生工藝，是將舊瀝青路面舊料銑刨，采取集中運輸的方式至拌合廠，對大塊舊材料進行二次破碎與級配分析操作，以各種路面的材料特點為依據對再生材料搭配比例加以適當選擇，并定好添加劑配比。在拌制機內，按照規定的配比充分攪拌改性乳化瀝青、新集料和舊料，獲得嶄新的混合料，均勻地鋪筑在路面上，生成再生瀝青路面。該工藝特點是，能夠依據不同瀝青層的對應要求合理設計瀝青混合料配合比，攤鋪和銑刨都可以采取分層處理，合乎瀝青路面技術指標要求。

2.1.2 就地冷再生工藝

改性乳化瀝青冷再生技術工藝的就地冷再生工藝，是需要先對舊瀝青基層與路面進行取樣，在經過強度和級配實驗后，對再生料配比進行合理設計，得到明確的新骨料與改性乳化瀝青添加比例，在此基礎上制定相匹配的施工方案。在該工藝應用的施工過程中，由于舊路面銑刨和再生料拌合環節都是就地完成，節省了傳統模式下的舊料與再生料運輸過程，由此使得施工成本大大減少。就地冷再生工藝的特點是，對再生料設計的過程中需更加全面地衡量舊路面具體情況以及對舊路面的級配加以分析。而且該工藝是一次性完成施工作業，縮減了施工工序，加快了整體的施工進程，并且施工過程還具有半開放的特點，不會嚴重影響交通。

2.2 改性乳化瀝青冷再生設備

改性乳化瀝青冷再生技術所應用的設備會直接影響施工質量與最終成效，所以在該技術應用的過程中需確保所使用的設備具有十分優越的性能。現階段，改性乳化瀝青冷再生設備主要為冷再生列車和冷再生單機，可以根據實際的施工要求對各配套機進行合理的優化組合[2]。為提高施工效率與質量提供條件基礎，從提高冷再生單機設備來看，因其具有改性瀝青噴灑系統及自動灑水系統，有助于提升工程施工安全可靠系數。改性乳化瀝青冷再生設備如圖1 所示。

圖1 改性乳化瀝青冷再生設備

3 改性乳化瀝青冷再生技術及設備改進方法

3.1 合理設計配合比

改性乳化瀝青冷再生技術的改進，需依據施工流程來進行改進，這樣才有助于將技術的優勢最大化發揮出來。首先要做到合理設計配合比。由于現階段在國際領域尚未制定出統一的冷再生混合料配合比設計方法，對于最佳瀝青用量的計算方法，各個國家有所差異，我國對于配合比設計所應用的方法為馬歇爾擊實法。改性乳化瀝青冷再生混合料包含石屑、水泥、RAP銑刨料及改性乳化瀝青，要基于路面結構層，對混合料的級配調整可以采取加大粗集料的方式，對細用料的具體使用量嚴格把控，水泥中的摻泥量不能高于1.5%。改性乳化瀝青配合比見表1。

表1 改性乳化瀝青配合比

按照擬定的摻加比例混合處于風干狀態的舊瀝青路面銑刨料、水泥與石屑，采取重型擊實實驗的方式明確再生混合料的最優含水量和最大干密度。依據各瀝青量制作試件，測量評定其殘留穩定度與干濕劈裂強度，對其進行全面化比較，以此獲得最優瀝青用量。以4%改性乳化瀝青用量、控制劈裂強度在0.7 MPa，干濕劈裂強度比是95.7%，馬歇爾穩定度是6.5 kN，殘留穩定度是88.6%最為優良。

3.2 改進設備與技術流程

當明確改性乳化瀝青配合比后，就要開展拌合乳化瀝青再生混合料作業，改性乳化瀝青拌合施工原理等同于傳統模式下的路面施工拌合原理，在該拌合環節所使用的機械設備為改進后的WDB 穩定土拌合機，能夠較改進前節約近78%的拌合費用。在拌合過程中，WDB 穩定土拌合設備的改進，是在其中加入變頻瀝青泵和變頻流量計，同時變頻流量計的一側要和路基穩定土攪拌設備的攪拌裝置在鋼管的作用下連接在一起，另一側也是借助鋼管和變頻瀝青泵相連。改性乳化瀝青冷再生技術改進流程如圖2 所示。

圖2 改性乳化瀝青冷再生技術改進流程

3.3 科學應用WDB 穩定土攪拌設備

對改性乳化瀝青冷再生設備的應用，需嚴格把控多方面內容[3]。第一，以傳統的路基穩定土攪拌設備為基礎，通過應用鋼管的方式來將變頻瀝青泵與變頻流量計緊密聯系在一起。第二，在變頻流量計的作用下來對變頻瀝青泵加以嚴格把控，同時將變頻流量計的流量作出清晰標定。第三，在進行正式的改性乳化瀝青冷再生混合料拌合作業之前，需提前計算好每小時應用到的乳化瀝青量，并且將其轉化成與變頻流量計相一致的頻率。第四，對變頻瀝青泵要采取預熱處理，同時由專門的工作人員負責實時監控乳化瀝青冷再生混合料參數，及時與前場進行溝通。參數具體包含混合料的實際含水量、改性乳化瀝青分布均勻性程度以及混料級配等。改進的WDB 穩定土攪拌設備，利用變頻瀝青泵和流量計拌合乳化瀝青混合料，與應用國外壟斷拌合設備的對比來說，有助于節省施工成本，提高施工效率，更加適合路面維護。

3.4 做好運輸與攤鋪工作

改進改性乳化瀝青冷再生技術，也要從運輸與攤鋪環節入手。從運輸層面來看，進行裝料作業時，要嚴格遵守順序要求，車輛的裝料順序為前、后、中。在運輸過程中，要在改性乳化瀝青冷再生混合料上方覆蓋一層保護膜，以此防止出現水分流失的情況。每一輛負責混合料運輸作業的車輛從裝料到卸料的整個過程都要確保帆布保持在嚴密的覆蓋狀態下，對其采取牢固的綁扎措施。在進行混合料卸料作業時，要由專門的工作人員負責卸料指揮工作，和運輸司機做好技術交底。同時要對散落在路面下層位置的混合料及時清理，避免對履帶的接地標高造成不良影響，進而對攤鋪層的橫坡和平整度把控產生不利干擾。

從攤鋪層面來說，改性乳化瀝青冷再生技術攤鋪作業需要使用攤鋪機，這是拌冷再生施工的關鍵因素，機械設備的性能和操作能力會直接影響路面的平整度，若攤鋪機操作不夠規范，出現路面波浪和“搓板”的概率會大大增加，因此需對攤鋪環節進行改進，遵循操作規程進行施工作業。第一，在開展正式的攤鋪作業之前，需全面檢查攤鋪機中的振搗器與夯錘皮帶性能，尤其要關注皮帶的松弛程度、振搗器頻率和夯實次數快慢，避免產生初始夯實差異，進而不利于平整度。需對攤鋪機的熨平板光潔情況進行檢查，若熨平板的底部區域以及表面均不光潔的話，將極易產生混合料攤鋪的拉痕現象，在縱橫方向的部分位置產生輕微波浪。第二，要確保攤鋪機和運料車良好配合，可以自動調平系統工作仰角，確保不會對路面平整度造成干擾。堅決杜絕出現運料車和攤鋪機相撞情況，要由專門的工作人員負責倒車指揮。第三，不可隨意更換攤鋪機的行駛速度，中途停頓也盡可能避免，防止改性乳化瀝青冷再生混合料攤鋪的攤鋪密實度受到影響[4]。

3.5 保證碾壓與養生質量

當改性乳化瀝青冷再生混合料的攤鋪有所保證時，碾壓作業質量與最終的路面平整度成效存在決定性的關系，對碾壓機具的組合與速度加以改進，則有助于提升技術應用質量。相關人員要提前制定碾壓手段與最佳的碾壓設備組合方案，以此加強瀝青路面的平整度和碾壓密實度。碾壓作業要分為初壓、復壓和終壓3 個步驟，分別使用雙鋼輪壓路機、膠輪壓路機和鋼輪壓路機。在碾壓過程中還需嚴格把控具體量，防止改性乳化瀝青冷再生混合料的細料出現上浮情況，生成軟弱夾層。同時對養生環節的改進也是必不可少的，改性乳化瀝青冷再生養生不依賴于傳統的覆蓋方式，而是靠自然養生。在鋪筑中面層之前，應養生改性乳化瀝青冷再生瀝青過渡層一定時間，促使混合料水分得以散失。當氣候條件良好時，養生時間控制在3 d 左右，并且還要定時檢測路面的含水量，在開展養生工作時，改性乳化瀝青冷再生路面要保持封閉。

4 改性乳化瀝青冷再生技術及改進設備的適用范圍與經濟效益

4.1 適用范圍

做好改性乳化瀝青冷再生技術與設備改進工作可以在原有的基礎上進一步拓展其使用范圍。改性乳化瀝青冷再生技術可以利用各個等級公路的舊瀝青路面材料實現再生利用再生瀝青混合料（RAP），再生之后的混合料考慮到其具有的性能特征和公路工程具體情況，可以被應用在一、二級公路瀝青路面的下面層和基層，三、四級公路的面層，具有十分良好的適應性。

4.2 應用前景

應用改性乳化瀝青冷再生技術及相關設備改進，有助于大大提升再生混合料路面的整體路用性能表現，且通過了全面驗證要求，各指標都能夠滿足公路路面標準規范要求，沒有產生過往常見的裂縫、坑槽及推擠等不良病害問題，表現出了穩定的路面質量，所以該技術具有廣闊的推廣和應用前景。

4.3 經濟效益

改性乳化瀝青冷再生技術與設備改進在我國仍處于初步探索階段，還沒有充足的經驗，所應用的冷再生拌合機主要為國外進口，不僅具有很高的設備單價，同時拌和能力表現較差，以國產WDB 型連續式拌合機開展設備改進工作，其設備單價為50 萬元，每小時可以拌合500 t 再生混合料，促使施工進度大大提升。再加上應用改性乳化瀝青冷再生技術，瀝青路面所需的燃油和其他原材料投入量大大減少，可以獲得巨大的經濟收益。將改性乳化瀝青冷再生技術用于公路瀝青路面的擴建工程中，能夠做到可持續利用路用材料和相關資源，維修成本大幅下降，并且還可以有效解決傳統模式下因廢棄材料未有效處理所引發的環境污染問題，全面提升了原瀝青路面的路用性能，兼顧經濟效益和環保效益。改性乳化瀝青冷再生技術的有效應用，降低了舊瀝青路面隨意廢棄的銑刨材料總量，同時再生利用舊瀝青路面材料，對于石料和瀝青類不可再生資源的使用總量下降，無需進行過量的新石料開采，進而保護了生態環境。再加上改性乳化瀝青冷再生技術處于常溫條件下生產的混合料，有害物質的排放總量大大下降。

5 結束語

綜上所述，改性乳化瀝青冷再生技術與設備在我國仍處于探索嘗試階段，在原有的基礎上對其進行改進，有助于節省施工成本、加快施工進度、減少燃油與其他原材料投入，進而獲得良好的經濟效益。