冷再生技術在半剛性基層路面中的應用

王 益

(山西長興路橋工程有限公司，山西 長治 046011)

冷再生技術在半剛性基層路面中的應用

王 益

(山西長興路橋工程有限公司，山西 長治 046011)

介紹了傳統的半剛性基層路面的維修方式，分析了該方式的缺陷與不足，提出了將舊瀝青路面再生利用的技術措施，并對瀝青路面冷再生技術機理作了論述，分析了該技術在高速公路應用中存在的問題，提出了具體的解決方法，以促進其推廣應用。

路面，基層，冷再生，瀝青

0 引言

近年來，我國公路交通事業發展迅速，為國民經濟的發展提供了切實保障。截止到2012年，2012年年末全國公路總里程達423.75萬km，高速公路里程達9.62萬km，居世界第一。在我國修筑的公路中，大部分采用的是半剛性基層瀝青路面，具有較高的剛度，具備較強的荷載擴散能力，使得路面基層受力性能良好，確保基層的穩定。隨著使用年限的增加，同時在陽光、雨水、氧化等自然作用下，瀝青面層逐漸老化，出現表面干枯、脆化、開裂、松散等病害，很多基層出現了結構性破壞。

隨著我國很多早期修筑的公路進入大、中修期，在路面功能恢復中，既要避免半剛性基層的缺陷，又要節約資源，綠色環保，對半剛性基層路面進行性能恢復是我國公路建設者需要面對的一個重要課題。大量的工程實踐表明，對舊瀝青路面進行再生利用，鋪筑成半柔性基層是一種經濟環保的解決方法。在目前的公路維修技術中，就地冷再生是應用最廣泛的方法之一。近年來在我國越來越受到關注，具有極大的推廣和應用前景。

1 傳統的基層維修方式

半剛性基層是我國公路路面的主要方式之一，具有一定的板體性，剛度比較大，承載性能高，擴散應力強，抗拉強度和抗疲勞強度也比較高。但由于半剛性基層的自身缺陷，易開裂、水穩定性差。隨著使用年限的增加，容易產生坑槽(見圖1)、裂縫、壅包等等早期病害，在荷載作用下進一步出現龜裂(見圖2)、車轍、沉陷等結構性病害。半剛性基層瀝青路面損壞后愈合能力差，存在著修補困難的缺陷。在工程中，對出現的路面毀損只能挖掉重建，產生一系列的環境問題，這使得半剛性基層路面養護成為一個難題。

在半剛性基層路面維修中，使用的傳統方法主要是翻修和補強(或加鋪)。

路面翻修，就是先將毀損段的路面結構層挖除，再重新進行修建。采用該法造價高，工期長，施工過程中產生大量銑刨材料，污染環境，造成資源浪費，社會影響大。

路面補強主要是采用加鋪罩面的方式，就是在原毀損段路面上鋪筑新的結構層。采用該法時，往往在路面結構層中形成軟弱夾層，使得路面承載性能沒有從根本上得到加強，難以保證路面的承載能力。同時，沒有徹底解決原路面存在的病害，使得新筑路面存在著潛在病害發生的危險。再者，由于加鋪了路面結構層，這會要求路面附屬設施也必須進行改擴建建設。

傳統方法是一種粗放的，不可再生的路面維修方式，不僅造成資源浪費，還造成廢料堆積，大量翻挖、銑刨的瀝青路面舊料廢棄造成環境污染，大量開采砂石材料易破壞生態環境。在我國，公路交通建設每年消耗瀝青已突破了400萬t，集料和瀝青都不可再生。因此，在公路建設和養護中，重視集料和瀝青的再生使用符合綠色施工的要求。

世界各國積極開展瀝青路面再生利用的研究與應用，從節約資源出發，將舊瀝青路面再生利用是一項行之有效的措施，所有舊鋪層材料全部就地利用，從而大大減少了新材料的用量，不存在廢棄舊料的運輸和堆放，符合綠色施工的要求。

我國在瀝青路面再生利用方面起步較晚。近年來在京津塘、京石、滬寧、成渝高速公路上采用熱再生技術，江蘇、浙江、河北、湖北、陜西、遼寧等省市逐漸開展冷再生技術的研究和應用。

2 瀝青路面再生的機理

大量的工程實踐表明，導致瀝青路面發生破壞的原因是多方面的，如結構設計、材料設計、施工等。半剛性基層瀝青路面損壞后沒有愈合的能力，如何對基層已經結構性破壞的瀝青路面進行性能恢復是一個重要課題。

研究表明，瀝青老化后，油分減少，瀝青質增加，膠質增加。瀝青再生過程就是瀝青老化的逆過程。理論研究認為：通過對舊瀝青的粘度進行調節，使其達到應用所要求的粘度范圍之內；通過對舊瀝青的流變行為進行調節，可以將其非牛頓特性減弱。當廢舊瀝青的粘度超過106 Pa·s或者針入度不高于40時，將適量的再生劑加入廢舊瀝青中，經過充分的分散后與廢舊瀝青達到相互混溶，可使得廢舊瀝青的使用性能有效恢復。

再生劑的主要成分是低粘度、低飽和度的礦物油料，其粘度約在0.1 Pa·s～20 Pa·s范圍內，具有溶解瀝青質，使瀝青質分散的能力。能顯著改善廢舊瀝青的流變性質，使其非牛頓性質降低。

3 路面冷再生技術

路面再生技術包括熱再生和冷再生兩大類。按照混合料生產的現場不同，冷再生技術可分為廠拌冷再生和現場冷再生。工程實踐表明，現場冷再生能夠對路面出現的結構性破壞進行有效恢復，且新路面具有良好的整體性；施工工期短，對交通影響較小；能夠節省能源，環境與經濟效益顯著。本文以現場冷再生技術為例，進行路面再生技術介紹。

現場冷再生利用技術，在施工現場將舊瀝青路面翻松、破碎、加入瀝青(乳化瀝青或泡沫瀝青)或水泥(石灰、粉煤灰)和適量的水，拌和均勻并攤鋪碾壓重新形成新的路面結構層的技術。

3.1 乳化瀝青冷再生

乳化瀝青再生，采用專用機械將舊路面進行翻松，并且加入適量的乳化瀝青(可以加入少量水泥)，拌和均勻，整平后加以壓實，如圖3所示。

使用該法進行路面再生，新筑路面兼具柔性和粘彈性特點，能顯著提高路面的抗疲勞性能。在施工中，工序簡單方便，將油罐車與穩定再生機具通過管線聯接后進行噴灑作業即可，較采用新料降低成本1/3以上。但需專門的技術，價格高，養護時間長。

3.2 泡沫瀝青冷再生

泡沫瀝青再生，采用專用機械將舊路面進行翻松，并且加入適量泡沫瀝青(可以加入少量水泥)，拌和均勻，整平后加以壓實，見圖4。

泡沫瀝青的制備機理為，將少量的水加入高溫瀝青中，在高溫作用下，水由于急速氣化而產生爆炸性泡沫，使得瀝青體積迅速膨脹,表面積大大增加，然后又迅速的恢復原狀。通過瀝青膨脹的過程，瀝青粘度下降,使得其能夠與冷濕集料很方便的進行均勻拌和。

使用泡沫瀝青進行穩定基層鋪筑，在美國、法國、南非、澳大利亞等國家應用十分廣泛。我國研究開發泡沫瀝青技術起步較晚，在泡沫瀝青及泡沫瀝青再生穩定基層技術等方面進行了初步的研究并取得一定進展。

使用該法進行路面再生，能夠在原有的舊路面上形成強度較高的柔性路面，具有顯著的抗變形及抗疲勞性能。該法成本低，經濟效益好；施工工序簡單，碾壓后就能夠開放交通。但在施工中需使用發泡機具等專用設備；同時，對瀝青發泡質量控制的要求較高。

3.3 以水泥作為穩定劑

路面再生時，在舊路面材料顆粒中加入水泥，使各顆粒之間相互粘結，從而形成一種低水泥劑量的結構層，可顯著提高路面的承重性能，如圖5所示。

使用該法進行路面再生，由于使用的水泥價格穩定，成本低廉，具有很好的經濟效益；且施工簡單，修筑后的路面抗壓強度和抗水害性能明顯。但由于水泥固化產生的干縮難以控制，會降低路面的抗疲勞性能，養護時間長且難以荷重。

近年來，我國在冷再生技術的使用上，以水泥和石灰為再生劑的施工較多，采用乳化瀝青或泡沫瀝青為再生劑也進行了多次的試驗性鋪筑，均取得了良好的效果。選擇使用冷再生技術的路面多為非高等級公路，在高等級公路中應用不多。

4 冷再生技術在高速公路應用中存在的問題

在我國，將冷再生技術應用于高速公路路面再生還面臨著以下幾方面的問題：

1)使用冷再生技術進行再生后帶來的路面標高增高問題。要解決該問題，需從路面改造工藝和結構設計兩個方面進行考慮和處理。

2)冷再生后形成的新結構層受舊路影響較大。進行路面冷再生后，形成的基層或者底基層僅可作為新路結構的一個結構層，由于新舊路基強度、回彈模量的差異，使得新筑路面受下層舊路影響較大。同時，舊路材料、再生劑種類和配合比等也會對再生層的性能產生影響。要解決該問題，需從路面結構設計、施工工藝及再生材料去考慮和處理。

3)高等級路面冷再生施工需開發和引進合適的冷再生設備。國外的高等級公路冷再生的成功經驗表明,適宜高等級公路路基施工的就地冷再生設備是確保施工質量的關鍵。因此，結合我國高等級公路的路基設計規范，同步進行設備研發與施工工藝及添加劑的研究,相互促進,共同發展。

冷再生技術是一種能夠節約大量養護資金的綠色養護技術，對交通干擾小。隨著在高速公路中應用存在問題的逐步解決，在我國推廣和應用該技術具有極大的經濟效益和社會效益。

[1] 劉小明.淺談就地冷再生技術及其在我國的應用[J].建設機械技術與管理，2011(7)：44-45.

[2] 李 明.半剛性基層瀝青路面結構性能恢復技術[Z].2007.

Application of cold-recycling technology in semi-rigid-base pavement

WANG Yi

(ShanxiChangxingHighway&BridgeEngineeringCo.,Ltd,Changzhi046011,China)

The thesis introduces traditional maintenance methods of semi-rigid-base pavement, analyzes its defects and merits, puts forward old asphalt pavement recycling technology measures, discusses its cold-recycling mechanism, and analyzes its application problems in highway, and finally puts forward specific solving methods, with a view to promote its application.

pavement, base, cold-recycling, asphalt

1009-6825(2014)34-0162-02

2014-09-30

王 益(1968- )，男，工程師

U416.2

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