農村公路瀝青混凝土路面就地冷再生養護技術

摘要 由于傳統的養護技術對農村公路進行維修養護的工藝復雜且所用材料較多，導致農村公路的養護成本一直居高不下。針對上述問題，文章研究提出農村公路瀝青混凝土路面就地冷再生養護技術。通過建立公路瀝青混凝土路面性能評價模型，設計瀝青混凝土冷再生配合比，確定瀝青混凝土形成強度并采用就地冷再生技術對路面裂縫等病害進行維修養護，保證了混合料的質量和性能均符合標準要求。在充分利用舊瀝青路面材料的基礎上，既減少了對養護材料的消耗，也降低了公路養護成本。

關鍵詞 農村公路；瀝青混凝土路面；冷再生；性能評價模型；養護技術

中圖分類號 TH12 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）04-0144-03

0 引言

近年來，隨著我國社會主義新農村的建設不斷邁向深層次發展，農村地區的經濟社會發展取得長足進展，對農村地區的道路通行質量和標準也提出了新要求。面對農村公路的通行標準和不斷增長的通行壓力，要及時開展對農村公路的維修及養護。瀝青混凝土路面就地冷再生養護技術是一種具有較高價值的養護施工技術，具有較高的環保性和經濟性等優點，該技術利用原有的瀝青混凝土路面材料進行原地再生，可以在短時間內完成路面的改造，既提高了施工效率、避免了舊路面材料的浪費，也大幅降低了施工成本^[1]。基于此，該文展開了對就地冷再生技術在農村公路瀝青混凝土路面維修養護中的應用研究。

1 路面性能評價模型構建

根據《公路瀝青路面養護技術規范》要求，建立了公路瀝青混凝土路面性能評價模型，將農村公路路面使用狀況評估為五個單項指標，分別是通行質量指數（RQI）、路面狀態指數（PCI）、路面強度指數（SSI）、側向力系數（SFC）和擺值儀擺值（BPN），以此構成一種綜合指標路面質量指數（PQI）^[2]。其性能評價體系結構如圖1所示。

傳統的道路平整度測量主要是利用車載快檢裝置，而小型路面抽樣可以利用連續型平坦機或3 m尺測量，將多種測試手段的測量結果轉換成國際平直度指數（IRI），由RQI和IRI的對應關系得到RQI的值，RQI可以通過以下公式計算。

RQI=11.5?0.75IRI （1）

式中，RQI的取值通常應在0～10之間的范圍內。當IRI為負數時，RQI為0；大于10時，RQI為10，IRI與其他設備檢測值的標定關系為：

IRI=a+b×BI （2）

式中，BI——平直度試驗裝置的試驗結果；a、b——校準因子。按照《公路瀝青路面養護技術規范》中的規定，評定方法如表1所示。

在《公路技術狀況評定標準》中，以PCI、PQI、路面車轍深度（RDI）、路面抗滑性能（SRI）和抽樣評定指標（PSSI）五項指標來衡量瀝青混凝土路面的綜合使用性能^[3]，單獨計算與評定PSSI公式如下。

式中，ω₁、ω₂、ω₃、ω₄——路面分項指標權重系數，由此農村公路瀝青混凝土路面性能評價模型構建完成。

2 確定瀝青混凝土形成強度

建立農村公路瀝青混凝土路面性能評價模型后，再確定瀝青混凝土的形成強度。在常規室溫下，由于瀝青具有較好的流動性，能夠與濕集料直接結合形成瀝青混凝土，然后碾壓成型。瀝青混合料的強度主要由內摩擦阻力和內摩阻力組成，但其內部黏聚力、內摩擦阻力隨時間的推移而變化，對混凝土強度的影響也不盡相同，內摩阻力以集料間的嵌擠與摩擦為主要特征^[4]。利用摩爾—庫侖包絡線公式，可由三軸實驗法得到混合料的剪切強度，公式計算如下。

τ=C+σtanφ （5）

式中，τ——混合料的剪切強度；C——水泥砂漿的粘合強度；φ——內摩阻力；σ——正應力。進行碾壓成型時，由于瀝青黏著力差而出現裂縫，導致混凝土的內聚性較差。混凝土的早期強度主要來自混合料內部的摩擦阻力，而內摩阻力對混凝土的作用要比內摩阻力大得多。在其他條件相同的前提下，粗級配混凝土的早期強度要比密級配高，但在后期的強度要比細級配差得多。為了提高瀝青混凝土的早期強度，要選擇一定的礦料組成，使其具有良好的內摩擦性能。摻入水泥后，水泥—瀝青混合料的抗壓強度（含穩定度、無側限抗壓強度，均低于水泥—乳化瀝青混合料），其早期強度增幅較低，在于早期水泥膠結與水泥石的生成已基本完成。因此，其強度構成了混合物強度的很大一部分，后期由于瀝青黏結的持續作用，其強度也會不斷增加^[5]。在農村公路瀝青混凝土路面養護過程中，確定瀝青混凝土形成強度至關重要，該強度的確定有助于評估路面承載能力和使用壽命，為農村公路的維修養護提供科學依據。

3 設計瀝青混凝土冷再生配合比

采取隨機抽樣方式獲得足量銑刨料，采用低溫干燥法測定原料含水率。選取具有代表性的銑刨料試樣，通過離心泵送到試驗室進行抽提及篩分，得到銑刨料級配、瀝青含量及原料含水率。如果老料級配不能達到規定的級配，就需要添加一些新的材料，使其達到所需的級配范圍，最后得到設計級配合比。以5種不同含水率的銑刨料（或銑刨/水）為研究對象，采用土工壓實方法測定試樣的干密度，通過對試樣干密度—含水量關系曲線的線性回歸，獲得最大干密度和相應的最優液含率（以最優液含率為控制指標）。在此基礎上，以最優含水量為控制指標，選擇5種不同比例的瀝青，根據最優含水量計算得到相應摻入量^[6]，采用馬歇爾擊實試驗確定瀝青的摻量，按以下方法確定乳化瀝青用量：

（1）制備低溫干燥的銑刨料試樣，根據以上5種瀝青摻量，在保證最優含水量的基礎上將其摻入到銑刨料和新集料中，再攪拌均勻。混合料中應加入水量按下式計算：

將充分拌和的材料稱量，得到63.5±1.5 mm的壓實高度（一般1 150 g），置于試驗箱內，在常溫養護24 h后用插刀環向內插15下，中間10下，將其平整為凸弧，按照馬歇爾試樣的成形工藝（每側75個）。采用脫料板將試樣取下并放置于40 ℃通風爐中72 h^[7]。根據規范進行劈裂強度測試，測試數據即為瀝青混凝土冷再生配合比。冷再生混合料配比工藝流程如圖2所示。

4 裂縫填封養護

通過裂縫填封方式開展對路面的維修養護，提高了路面的平整度和使用壽命，為農村公路的安全運行提供了保障。

施工前要做好裂縫檢查，如果路段出現裂縫、網裂較為嚴重的病害，要對其進行挖補處理。在對瀝青混凝土進行配合比設計的基礎上，對其進行鋪筑量控制，灑水1 h后即可進行現場冷再生施工，要確定適宜的用水量再進行攤鋪，攤鋪施工要遵循連續性和平穩性原則，確保各個部位的平整度，還要有效控制攤鋪機的轉速，一般在2～5 m/min為宜，不能有過快的加速，也不能急停，要密切觀察路面的再生層厚度，調整松鋪厚度時，要注意橫坡的控制，避免出現局部積水。

碾壓施工分三個壓實階段，一次壓實的長度應控制在40 m左右，采用單鋼輪振動壓路機，連續進行2～3次的碾壓，碾壓過程中的最優含水量要比實際含水量高1%～2%，在施工中如果出現水分蒸發過快，可以采用噴水的方法進行處理。使用橡膠輪壓路機對路面進行復壓施工，要對混合料性能和現場環境決定碾壓遍數，一般需要3～6次。最后，采用鋼輪壓路機進行終壓施工，采用靜力壓密的方式連續碾壓1～2次。在振動過程中，如果路面結構能夠一直保持穩定，則可以采用振型碾壓方式。最后進行接縫處理，在進行二次再生施工時，要嚴格控制水和瀝青等物料的用量，按照既定的用量進行連續噴灑，控制縱向重疊區的厚度，避免出現高低差異，同時對橫向接縫進行處理。最后，對再生層的養護，冷再生路面的養護周期一般為7 d，在養生期內要用養生袋對路面進行遮蓋并禁止通行。

5 實驗論證分析

5.1 工程概況及實驗準備

以貴州省赫章縣一條總長度為36.25 km的鄉村公路路面改建工程為例，改建后的路基長度為24 m，寬度為23.4 m，在原路基上鋪設天然砂墊層20 cm、水泥穩定碎石20 cm、瀝青混凝土5 cm。自通車運行以來，此公路在通車荷載、降雨及材料性能退化等多種因素影響下，部分路段瀝青路面產生了多類型的質量缺陷問題，對公路通行造成了極大影響。為了提高鄉村公路的使用質量，對老舊瀝青路面進行維修養護，并在某些路段進行了冷再生技術處理。施工開始前，對原鋪面料進行了配合比設計，利用冷再生方法對材料進行車削處理，在不添加新料的情況下，磨碎料級配符合設計要求，其抗壓強度為9.6%，水泥摻量4.6%（摻入骨料后的0.5%），最大干重為2.247 kg/m³，含水率為5.5%。施工所需機械設備如表2所示。

5.2 實驗結果及分析

為了驗證農村公路瀝青混凝土路面就地冷再生養護技術在養護成本中的優勢，開展對比實驗分析。選取三組路段，一組為使用該文技術進行養護的路段，一組為使用稀漿封層技術進行養護的路段，一組為使用熱再生技術進行養護的路段，實驗結果如表3所示。

通過實驗結果可以看出，采用就地冷再生養護技術對農村公路進行維修養護過程中，僅使用了20%新料，80%是基于舊料；稀漿封層技術在對農村公路進行養護時，使用了100%新料；熱再生技術在對農村公路進行養護時，50%為新料，50%為舊料。通過材料成本對比，可以看出該文的公路養護技術使大部分舊的瀝青混合料得以回收并重新利用，大幅節省了材料成本。而在公路養護施工成本方面，該文養護方法為30～50元/m²，結合材料成本和施工過程中產生的成本綜合來看，路面就地冷再生養護技術可以大幅降低公路維修養護成本。

6 結語

就地冷再生施工技術是公路瀝青混凝土路面施工中的關鍵技術，與傳統路面施工技術相比更具經濟性和環保性，為農村公路瀝青混凝土路面施工質量控制提供可靠的基礎。瀝青混凝土路面就地冷再生養護技術具有顯著的節能環保和成本降低的優勢，在實際施工過程中，應結合技術的基本原理和特點制定更加科學規范的施工方案及工藝流程，全面提升農村公路瀝青混凝土路面的施工質量，進一步延長農村公路的使用壽命。

參考文獻

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收稿日期：2023-12-04

作者簡介：聶闖（1985—），男，本科，工程師，從事農村公路或橋梁養護工作。