乳化瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)及施工工藝

鄭萬(wàn)新

摘要 針對(duì)乳化瀝青冷再生混合料在道路工程中的具體應(yīng)用，文章結(jié)合具體實(shí)例，采用馬歇爾試驗(yàn)方法，以級(jí)配組成和最佳瀝青用量為參數(shù)，對(duì)乳化瀝青冷再生混合料的配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，探討了乳化瀝青冷再生的施工工藝，并評(píng)估了乳化瀝青冷再生混合料的施工效果。根據(jù)施工后路面的劈裂強(qiáng)度、浸水殘留強(qiáng)度比及馬歇爾穩(wěn)定度，對(duì)需完善的問(wèn)題提出了建議，為類(lèi)似工程實(shí)踐提供了參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 瀝青路面；乳化瀝青冷再生；配合比設(shè)計(jì)；施工工藝

中圖分類(lèi)號(hào) U414文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）06-0146-03

0 引言

近年來(lái)，乳化瀝青冷再生技術(shù)因其環(huán)保、節(jié)能的特點(diǎn)，在道路工程中的應(yīng)用越來(lái)越受到關(guān)注[1]。該文旨在探討乳化瀝青冷再生混合料在道路工程中的應(yīng)用，針對(duì)配合比設(shè)計(jì)和施工工藝優(yōu)化，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用相結(jié)合，為道路工程提供指導(dǎo)，以期提高道路性能和使用壽命。

1 工程概況

某城市次干道路全長(zhǎng)約2.25 km，路面寬度為13.5 m，該道路于2014年完工，其間兩次養(yǎng)護(hù)，經(jīng)過(guò)近十年的運(yùn)營(yíng)，路面出現(xiàn)不同程度的病害。這次對(duì)面層進(jìn)行重鋪，下面層采用乳化瀝青冷再生混合料，路面結(jié)構(gòu)層為：4 cm厚AC-13瀝青混凝土上面層+1 cm厚瀝青同步碎石封層+10 cm厚乳化瀝青冷再生下面層+15 cm水泥穩(wěn)定碎礫石基層+30 cm石灰穩(wěn)定土底基層。

2 原材料及試驗(yàn)方案

2.1 瀝青回收料

瀝青回收料取自該地區(qū)某高速公路，為評(píng)估篩分后的瀝青回收料的質(zhì)量，從粗和細(xì)兩種料堆中分別取樣進(jìn)行篩分試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

瀝青回收料主要由石灰?guī)r和玄武巖構(gòu)成，對(duì)抽提后的集料進(jìn)行物理指標(biāo)檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2，集料主要性能指標(biāo)均達(dá)到規(guī)范的要求。

2.2 新集料

為優(yōu)化瀝青回收料的級(jí)配構(gòu)成，需摻入新集料，該文采用9.5～26.5 mm石灰?guī)r作為新集料，其級(jí)配組成詳見(jiàn)表3。

2.3 水泥

采用PC32.5復(fù)合硅酸鹽水泥，物理力學(xué)性能詳見(jiàn)表4。

2.4 乳化瀝青

乳化瀝青采用進(jìn)口陽(yáng)離子復(fù)合改性乳化瀝青，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表5。

2.5 試驗(yàn)方案

首先，確定最佳乳化瀝青用量，評(píng)估乳化瀝青與水泥的拌和效果，按照《液態(tài)石油烴中痕量氮測(cè)定法》（SH/T 0657—2007）進(jìn)行乳化瀝青與水泥拌和試驗(yàn)，以評(píng)估乳液在與水泥混合過(guò)程中的凝結(jié)情況[2]。乳化瀝青摻加量初定為3%、4%、5%，首先對(duì)摻加量4%的乳化瀝青進(jìn)行試驗(yàn)，并根據(jù)結(jié)果調(diào)整添加量，然后采用不同乳化瀝青用量拌和松散混合料，進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，并在60 ℃烘箱中加熱至恒重，以測(cè)定各配比混合料的最大理論密度，最后進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，確保空隙率控制在9%～14%范圍內(nèi)。

3 乳化瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

3.1 礦料級(jí)配組成

首先，計(jì)算和調(diào)整級(jí)配，確保混合料級(jí)配合理。在此基礎(chǔ)上，最大程度提高瀝青回收料的使用比例。確定礦料混合比例為回收粗料∶回收細(xì)料∶新集料=50%∶42%∶8%，具體級(jí)配設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

3.2 最佳瀝青用量的確定

為了確定乳化瀝青最佳用量，該研究制備3組試件，基于乳化瀝青占礦料質(zhì)量百分比，乳化瀝青摻量分別為2.5%、3.5%和4.5%，水泥摻量為礦料總量的3%。分別對(duì)每組試件進(jìn)行間接抗拉強(qiáng)度測(cè)試（干燥狀態(tài)下，浸水24 h后25 ℃條件下），以及馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，以確定乳化瀝青在混合料中的最佳含量，確保混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2～3。

根據(jù)乳化瀝青混合料性能試驗(yàn)結(jié)果，為了確保混合料具有良好的水穩(wěn)定性，乳化瀝青冷再生混合料最佳空隙率為8%～12%，乳化瀝青最佳用量為3.5%，預(yù)拌水最佳用量為3%。結(jié)合該道路工程實(shí)際情況，最終確定乳化瀝青冷再生混合料的生產(chǎn)配合比，即瀝青回收粗料∶回收細(xì)料∶新集料∶乳化瀝青∶水泥∶水=50%∶42%∶8%∶3.5%∶3%∶3%（質(zhì)量比）。

4 乳化瀝青冷再生施工工藝

根據(jù)上述確定的生產(chǎn)配合比，該道路工程采用廠(chǎng)拌冷再生，施工工藝見(jiàn)圖4。

4.1 集中廠(chǎng)拌再生階段

在集中拌和廠(chǎng)內(nèi)，將乳化瀝青、水泥、水以及回收材料（如回收瀝青路面材料）按照確定的配合比進(jìn)行混合。在混合過(guò)程中，為了防止乳化瀝青過(guò)早破乳或分離，混合料的溫度控制在15～25 ℃范圍內(nèi)，拌和時(shí)間為1～

3 min，確保混合料的均勻性和施工性[3]。為保證混合料的質(zhì)量符合施工要求，拌和過(guò)程應(yīng)對(duì)其溫度、濕度、密度等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行控制檢測(cè)。

4.2 混合料運(yùn)輸

乳化瀝青冷再生混合料拌和完成后，使用專(zhuān)門(mén)的保溫運(yùn)輸車(chē)輛從拌和廠(chǎng)運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)輸過(guò)程中需特別注意防止混合料過(guò)度冷卻，確保混合料在到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)仍保持良好的工作性和均勻性。

4.3 施工準(zhǔn)備

在攤鋪混合料前，施工路面必須進(jìn)行清理，移除所有雜物、灰塵和任何可能妨礙鋪設(shè)工作的物質(zhì)，路面應(yīng)保持干凈、平整，確保混合料能夠均勻鋪設(shè)并與基層材料有效結(jié)合。

4.4 攤鋪

采用沃格勒SUPER 1803-3型號(hào)攤鋪機(jī)進(jìn)行混合料攤鋪，攤鋪速度控制在2～6 m/min范圍內(nèi)，攤鋪層厚度應(yīng)大于10 cm（通過(guò)試驗(yàn)段確定攤鋪厚度），將混合料倒入攤鋪機(jī)料斗中，確保連續(xù)供料[4]。攤鋪過(guò)程中應(yīng)避免任何可能導(dǎo)致混合料翻漿或破壞的操作，如過(guò)快的攤鋪速度或不均勻的壓實(shí)，會(huì)影響混合料的結(jié)構(gòu)完整性和道路表面的平整度。

4.5 壓實(shí)作業(yè)

完成攤鋪后，應(yīng)立即使用壓路機(jī)進(jìn)行初壓，初壓通常采用徐工XMR303壓路機(jī)，保證混合料均勻分布。隨后進(jìn)行復(fù)壓，確保混合料達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度，終壓階段采用徐工XS223JE振動(dòng)壓路機(jī)。壓實(shí)遍數(shù)為8～12遍，壓實(shí)速度應(yīng)保持在30～50 m/min，壓實(shí)過(guò)程應(yīng)注意避免混合料過(guò)冷，通常維持在室溫或略高的溫度范圍內(nèi)。整個(gè)壓實(shí)過(guò)程中，需注意混合料邊緣和接縫處的壓實(shí)，以防后期產(chǎn)生裂縫和剝落。

4.6 后期養(yǎng)護(hù)

完成攤鋪和壓實(shí)后，及時(shí)對(duì)鋪設(shè)的乳化瀝青冷再生路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保持路面的適宜濕度、避免過(guò)早的交通負(fù)載以及防止環(huán)境因素的不利影響。養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14 d，在此期間，應(yīng)限制交通通行，特別是重型車(chē)輛，避免由于荷載過(guò)早作用于尚未充分硬化的材料上而導(dǎo)致的變形或損壞。采取措施維持路面適宜的濕度，特別是在干燥或熱風(fēng)天氣條件下，通過(guò)適量灑水防止材料干裂。定期檢查路面狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理任何裂縫或損害跡象[5]。養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后，進(jìn)行一次全面的質(zhì)量檢查，確保路面達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度和性能要求后方可進(jìn)行下道工序施工。

5 施工效果分析

該道路工程施工結(jié)束，開(kāi)放交通6個(gè)月后，在道路全線(xiàn)每隔500 m鉆芯取樣，制備5組馬歇爾試件，分別測(cè)試其劈裂強(qiáng)度、浸水殘留強(qiáng)度比及馬歇爾穩(wěn)定度，結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知，在濕潤(rùn)條件下，混合料在水分影響下的黏結(jié)強(qiáng)度降低，這可能是由于乳化瀝青的破乳過(guò)程不完全，或與水泥和乳化瀝青間的不良相互作用。同時(shí)，浸水殘留強(qiáng)度比較低也表明，混合料在長(zhǎng)期水浸或濕潤(rùn)環(huán)境下可能會(huì)發(fā)生顯著的強(qiáng)度降解。因此，后期要進(jìn)一步完善道路的排水設(shè)施，保證路面干燥。

6 結(jié)語(yǔ)

該研究對(duì)乳化瀝青冷再生混合料在城市次干道路重鋪工程的應(yīng)用進(jìn)行了全面分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用測(cè)試，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的混合料配合比和施工工藝的有效性。盡管在濕潤(rùn)條件下混合料的性能表現(xiàn)存在一定的局限性，但整體而言，乳化瀝青冷再生技術(shù)在道路重鋪工程中展示了其環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)。未來(lái)的研究應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化混合料的配方，改善其在濕潤(rùn)條件下的性能，

同時(shí)，加強(qiáng)道路的排水設(shè)計(jì)，以提高道路整體的使用性能和壽命。該研究的成果對(duì)于推動(dòng)乳化瀝青冷再生技術(shù)在城市道路維修中的應(yīng)用具有重要意義。

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