乳化瀝青廠拌冷再生技術在開陽高速公路改擴建工程中的應用

李 軍，陳楚鵬

(1.廣東省高速公路有限公司，廣州 510623；2.廣東華路交通科技有限公司，廣州 510420)

0 引言

乳化瀝青廠拌冷再生技術是指采用拌合樓將廢舊瀝青混合料、新集料、礦粉、水泥和乳化瀝青拌和后，鋪筑到路面的施工技術。由于拌和過程中不需要對集料進行加熱，具有很好的節能環保效果，因此近年來在公路工程施工中得到廣泛應用[1-4]。

《公路瀝青路面再生技術規范》(JTG/T 5521-2019)雖然對乳化瀝青混合料的路用性能進行了規定，但是該規范為全國性的規范，對于南方濕熱多雨地區的適用性一般，因此，在南方濕熱多雨地區的實際應用過程中，一般會提高15℃劈裂強度和干濕劈裂強度，以期提高冷再生瀝青混合料的性能。

為推廣應用乳化瀝青廠拌冷再生技術，滿足設計對冷再生混合料的性能要求，本文分析了級配因素對15℃劈裂強度和干濕劈裂強度比的影響，選定了偏細的級配，評價了冷再生混合料配合比的路用性能。以此為基礎，在開陽高速公路改擴建工程中鋪筑了乳化瀝青廠拌冷再生實體工程，介紹乳化瀝青廠拌冷再生技術的配合比設計及生產工藝，為類似工程提供參考經驗。

1 工程概況

沈陽至海口國家高速公路開平至陽江段原路面結構(從上至下)為：4cmAK-16A上面層+5cmAC-20I中面層+6cmAC-25II下面層+36cm(5%～6%)水泥穩定碎石基層+20cm(3%～4%)水泥穩定碎石底基層。自項目通車以來，開陽高速公路交通量增長迅速，交通擁堵現象日趨常態化，節假日期間尤為突出，在此背景下，開陽高速公路改擴建已勢在必行。經過歷年檢測表明，開陽高速公路面層瀝青路面材料性能較好，為對舊料加以循環利用，實現改擴建過程中廢舊瀝青混合料零廢棄，以符合環境建設的理念，在開陽高速公路改擴建工程中應用了乳化瀝青廠拌冷再生技術，具體的應用方案如圖1所示。

圖1 開陽高速公路改擴建乳化瀝青廠拌冷再生路面結構

2 原材料性能

2.1 廢舊瀝青混合料

冷再生瀝青混合料配合比設計所使用的RAP料為開陽高速公路路面銑刨料，規格分別為10～30mm、5～10mm、0～5mm。篩分試驗結果按《公路工程集料試驗規程》(JTG E42-2005)的要求和方法進行。RAP料篩分和抽提結果見表1。

表1 RAP料檢測試驗結果

2.2 新集料

冷再生瀝青混合料配合比設計采用江門市牛江石場石灰巖礦的10～20mm粗集料，篩分試驗按照《公路工程集料試驗規程》(JTG E42-2005)的要求和方法進行。粗集料篩分級配見表2。

表2 10～20mm粗集料級配

2.3 水泥

水泥為廣東某公司生產的P.O42.5水泥。

2.4 乳化瀝青

所用乳化瀝青為茂名某公司生產的乳化瀝青，對其進行檢測，各項指標均符合設計要求。

3 配合比設計

3.1 級配設計

冷再生瀝青混合料的干劈裂強度和干濕劈裂強度比是重要的設計指標，為提高干劈裂強度和干濕劈裂強度比，設計了三種級配(表3)。

表3 冷再生瀝青混合料合成級配

3.2 干劈裂強度和干濕劈裂強度比

根據表2可知，設計了三種類型級配，其中4.75mm篩孔的通過率，級配A<級配B<級配C，即級配A比級配B粗，級配B比級配C粗。以3.8%的乳化瀝青用量、4.0%的最佳含水率、乳化瀝青B和1.8%的水泥摻量，僅改變混合料級配按照規范要求成型試件并進行試驗，試驗結果如圖2所示。

圖2 級配對冷再生混合料劈裂強度的影響

根據圖2可知，對于15℃劈裂強度和干濕劈裂強度比，級配C>級配B>級配A，說明冷再生瀝青混合料級配越細，其15℃劈裂強度和干濕劈裂強度比越好。而設計要求冷再生混合料的15℃劈裂強度≥0.7MPa，因此選用級配C作為冷再生混合料用的級配。

3.3 混合料性能

以3.8%乳化瀝青用量、4.0%最佳含水率、1.8%水泥摻量和級配C室內成型試件，測試乳化瀝青冷再生混合料的殘留穩定度、凍融劈裂強度比和動穩定度，試驗結果見表4。

表4 乳化瀝青冷再生混合料試驗結果

由表4可見，冷再生瀝青混合料的各項性能均符合要求，可進行施工生產。

4 連續式拌合樓改造

對水泥穩定碎石拌合機進行改造后，形成了開陽高速公路廠拌冷再生拌和設備，增加了舊料配料裝置、乳化瀝青噴灑裝置和乳化瀝青儲備筒等裝置[5-6]，連續式拌合樓用于生產乳化瀝青冷再生混合料需要解決的核心問題是乳化瀝青用量的輸送及計量和混合料攪拌。

4.1 混合料攪拌工藝改造

乳化瀝青冷再生混合料攪拌過程中需要解決的關鍵問題，是乳化瀝青能均勻灑布在骨料表面和混合料骨料拌和均勻。為解決該問題，采取了以下措施：(1)在二級拌和缸處安裝乳化瀝青噴灑管；(2)增加上料倉，確保拌合樓具有不少于6個上料倉；(3)改變水槽位置，將水槽安裝在骨料進入拌缸處，使得骨料在進入攪拌缸前充分濕潤。經在開陽高速公路改擴建工程中的應用表明，采取上述措施攪拌的乳化瀝青廠拌冷再生混合料的均勻性較好。

4.2 乳化瀝青計量設備改造

乳化瀝青計量是廠拌冷再生混合料生產的關鍵性因素，也是常常容易被忽視的一個因素。開陽高速公路改擴建工程廠拌冷再生混合料的生產充分考慮了該因素，優選了計量，確保計量精度，并采用稱重法進行了標定。

5 施工工藝及效果

5.1 攤鋪

乳化瀝青冷再生混合料的攤鋪和常規瀝青混合料的攤鋪工藝無明顯差別，施工過程中應避免出現離析和松散等問題。發現上述問題時，應查找原因并及時消除。開陽高速公路改擴建工程乳化瀝青廠拌冷再生混合料攤鋪按照3～4m/min的速率，1.25的松鋪系數進行施工控制。

5.2 碾壓

碾壓分為初壓、復壓、終壓三個階段。碾壓采用1臺26t單鋼輪壓路機、1臺30t輪胎壓路機、1臺13t雙鋼輪壓路機的組合。初壓采用單鋼輪壓路機靜壓1遍，復壓采用輪胎壓路機揉壓6遍，終壓采用雙鋼輪壓路機靜壓1遍。

5.3 養生

冷再生混合料采用自然養生工藝，當鉆芯機用φ150mm鉆孔鉆出完整芯樣時結束養生，可以對冷再生結構層進行覆蓋。

5.4 施工效果

施工完成后，對試驗段進行現場取芯(圖3)，并測試芯樣的壓實度和厚度，檢測結果見表5。

圖3 取芯芯樣

表5 試驗段取芯芯樣檢測結果

從檢測結果來看,試驗路方案的壓實度、厚度等技術指標均滿足《公路瀝青路面再生技術規范》(JTG/T 5521-2019)和設計要求。

6 結論

開陽高速公路改擴建工程柔性基層應用了乳化瀝青廠拌冷再生技術，通過室內試驗和實體工程施工，得到以下結論：

(1)乳化瀝青冷再生混合料級配越細，其15℃劈裂強度和干濕劈裂強度比越好，因此對于南方濕熱多雨地區，乳化瀝青廠拌冷再生混合料級配設計應取中值偏下。

(2)乳化瀝青廠拌冷再生混合料經過合理配比，殘留穩定度、凍融劈裂強度比和動穩定度等性能指標滿足設計要求，可用于實體工程鋪筑。

(3)連續式拌合樓通過合理改造后，可作為乳化瀝青冷再生混合料的生產設備，經試驗段驗證，生產的冷再生瀝青混合料質量合格。

(4)開陽高速公路改擴建工程乳化瀝青廠拌冷再生柔性基層按照3～4m/min攤鋪，初壓、復壓和終壓碾壓8遍，松鋪系數1.25控制的施工工藝進行施工，壓實度、厚度和芯樣完整性滿足設計要求。