半柔性廠拌冷再生混合料試驗研究

趙志鮮

(山西省公路局朔州分局，山西朔州 036002)

近幾年來，我國公路發展非常迅速，隨著交通量的日益增加，大量公路已接近設計使用年限，需要進行大修或改造，“冷再生”技術是最適宜的維修或改造方式?！袄湓偕奔夹g，可充分利用舊路面面層和基層材料，不僅可以節約能源，降低施工成本，更有益于保護環境，因而具有顯著的經濟效益和社會效益。隨著人們對環保、社會效益的關注及技術的進步，瀝青路面再生利用技術越來越受到人們的重視。本文結合山西省平朔線一級公路改建工程對半柔性廠拌“冷再生”技術進行試驗研究。

1 工程概況

平朔線是山西省省道212線，起點位于平魯區鄭家營村，向南經井坪至朔城區鋪上村，全長54 km，K0+000～K28+680為二級公路標準，K28+680～K54+000段為一級公路標準，本項目研究的平朔線樁號為:K32+000～K41+200段，長9.2 km。該路段出現了不同程度的坑槽、壅包、龜裂、松散等現象，特別是車轍相當嚴重。

1)路面病害分布。通過現場踏勘及檢測數據可知，項目路段目前的主要病害為橫向裂縫、縱向裂縫及龜裂等裂縫類病害(見圖1)。經現場踏勘發現項目路段的裂縫類病害全線均有分布，上行方向破損面積占路面總面積的11.43%，下行方向破損總面積占路面總面積的8.61%。

圖1 路面主導病害圖

2)路面狀況、結構強度評價。項目路段路面使用性能指數PQI全線均值為80.4，評價等級均為良等;路面損壞狀況指數PCI全線均值為76.0，評價等級均為中等;路面行駛質量指數RQI全線均值為84.3，評價等級均為良等;路面結構強度指數PSSI全線均值為25.7，評價等級為差等;路面車轍深度指數RDI全線均值為72.9，評價等級均為中等(見表1)。

表1 路面技術狀況評價結果

2 半柔性廠拌“冷再生”混合料

半柔性廠拌“冷再生”混合料作為基層與面層之間的過渡層(或直接作為下面層)，是我國近年來在舊料回收和循環利用領域的最新科技成果。該項技術的核心是冷再生結合料，它是由完全剛性的水硬性膠結料和完全柔性的特種乳化瀝青組成的雙膠結料，其中完全柔性的特種乳化瀝青是一種快裂滯后早強乳化瀝青與多種化學劑的復合多相膠結劑。多種化學劑的作用是調節復合多相膠結劑的性能，主要包括早強劑(2 h開放交通)、快干劑(24 h)、修復劑、膨脹劑、抗裂劑。該項技術通過利用冷再生結合料，將一定比例的瀝青路面銑刨料與新集料、水進行常溫拌和，常溫鋪筑，形成新路面結構層的一種瀝青路面再生技術。與一般的再生技術相比，半柔性廠拌冷再生技術具有以下幾項特點:

1)舊料回收利用率高達70%，遠遠高于廠拌熱再生的舊料摻配率(最高僅能達到30%)。2)采用冷拌和、冷攤鋪，完全避免了熱拌瀝青混合料生產及攤鋪過程中產生的廢氣污染和資源消耗，可節約資源60%以上，降低能耗與排放75%以上。3)成本遠小于其他類型的再生技術，造價與同樣厚度的瀝青下面層相比，至少可節約5%～10%。4)抗車轍能力強，60℃車轍動穩定度高達9 000次/mm，極大地提高了路面下面層的抗車轍能力。5)在－10℃時低溫彎曲應變可達到2 740 με，與熱拌瀝青混合料的低溫抗裂及柔韌性相當，作為過渡層在防止反射裂縫方面效果顯著。6)劈裂強度為0.66 MPa，干濕劈裂強度比為85.1%，馬歇爾穩定度達到5.8 kN(流值為4.4 mm)，凍融劈裂強度比為85.1%，動態彈性模量為5 000 MPa，即強度與彈性模量高，承載能力大。7)施工工藝簡單，僅需對普通瀝青混凝土拌和料增添加水系統，利用普通的攤鋪機和壓路機施工，不需專用設備，養生4 h后即可開放輕交通。

表2 混合料瀝青含量試驗結果 %

3 原有瀝青混合料試驗研究

瀝青混合料的級配和瀝青含量等因素對路面的使用性能影響較大，因此項目組利用鉆取的芯樣試件進行了室內材料試驗，瀝青含量試驗結果如表2所示，上下面層混合料級配試驗結果如表3所示，級配曲線如圖2，圖3所示。

表3 礦料篩分結果%

圖2 瀝青上面層級配曲線

由試驗結果可得到以下幾點結論:

1)項目路段上面層及下面層混合料瀝青含量均符合規范要求;2)上面層混合料級配曲線不符合規范要求，9.5 mm以上篩孔通過率偏大，在規范要求范圍以外，級配曲線不夠平滑;3)下面層混合料級配曲線雖然在規范要求內，但級配曲線非常不平滑，級配組合不佳。

項目路段上下面層級配曲線均不合理，這是導致混合料性能達不到技術要求的關鍵因素，從而引發路面的損壞。

4 “冷再生”混合料試驗研究

圖3 瀝青下面層級配曲線

項目路段整體路況較差，路面結構強度不足，應進行大修工程以達到提高路面結構強度，恢復路面使用性能的目的。根據項目路段的路況特點、交通量狀況對其進行“冷再生”混合料養護對策。根據養護對策，提出了大修養護方案。首先挖除現有路面結構46 cm，回收舊瀝青面層。加鋪34 cm水泥穩定碎石半剛性基層，其上設置改性瀝青碎石封層，再加鋪8 cm半柔性廠拌冷再生瀝青混合料，噴灑改性瀝青粘層油，最后加鋪5 cm AC-16改性瀝青混合料上面層，為了提高路面的抗車轍性，建議在上面層中摻加抗車轍劑。根據對原有瀝青混合料進行的室內試驗研究結果，混合料的級配和瀝青含量因素對路面的使用性能影響較大。因此在加鋪“冷再生”瀝青混合料及上面層時嚴格控制瀝青含量及瀝青混合料的級配。設計級配介于規范上限與規范下限之間，這樣利于減少瀝青用量，減少材料的收縮，強度性能良好，可用于瀝青混合料的施工指導。

［1］馬華堂，張新旺.公路工程病害分析與防治技術［M］.鄭州:黃河水利出版社，2003.

［2］王海朋.摻細廢舊料水泥穩定碎石抗裂性研究［D］.西安:長安大學，2011.

［3］JTG F40-2004，公路瀝青路面施工規范［S］.

［4］JTJ 052-2000，公路瀝青及瀝青混合料試驗規程［S］.