乳化瀝青廠拌冷再生技術在路面改造工程中的應用

常浩

（常州市交通規劃設計院有限公司，江蘇 常州 213022）

廠拌混凝土早已成為路橋施工中的成熟技術，近幾年，隨著乳化瀝青技術的逐漸成熟，廠拌瀝青逐漸擺脫瀝青凝固時間短、溫度控制要求高的問題，使廠拌瀝青技術在路橋施工中得以進一步推廣應用。乳化瀝青是瀝青和乳化劑在一定工藝作用下，生成水包油或油包水（具體由乳化劑的種類決定）的液態瀝青，是將通常高溫使用的道路瀝青，經過機械攪拌和化學穩定的方法（乳化）擴散到水中，液化成常溫下黏度較低、流動性較好的一種道路建筑材料。可以常溫使用，也可以和冷、潮濕的石料搭配使用。

一、廠拌瀝青的工藝架構特征

乳化瀝青廠拌工藝和路拌工藝的區別表現為，瀝青拌和過程從施工現場轉移到瀝青拌和廠中。而支持該區別的根本原因是乳化瀝青拌和工藝本身，乳化瀝青無需瀝青的加熱過程，不需要在高溫狀態下保持瀝青流動性。乳化瀝青可以在常溫條件下通過乳化保持其流動性，這一過程有效避免了瀝青加熱過程帶來的能耗和污染。

（一）瀝青流動性的控制工藝革新

傳統的改性瀝青工藝，是將瀝青加熱至熔融態后，加入穩定劑、抗氧化劑、強度控制劑等添加劑，使瀝青凝固后與骨料之間的結合更為緊密，氧化風化周期充分延長，在增加瀝青工程力學特征的同時，充分延長了瀝青路面的使用壽命。

（二）瀝青鋪設階段的工藝革新

乳化瀝青的流動性具有優勢，且其溫度較低，塑化過程控制性更強，與傳統改性瀝青的攤鋪工藝相比，乳化瀝青多采用噴涂工藝。因此，乳化瀝青的鋪設機械與傳統改性瀝青的鋪設機械有本質差別。在特殊施工目標下，乳化瀝青也可采用攤鋪工藝，即乳化瀝青在鋪設工藝選擇方面，有更自由選擇技術的空間，可以適應不同工藝需求下的施工場景。

二、工藝接續及經濟效益的數據比較

（一）瀝青路面承載能力比較

對比分析改性瀝青和乳化瀝青成型厚度與其抗路面承載能力的關系，可以得出其在路面改造工程中的工程力學價值。此處路面承載能力指固定路基狀態下標定車輛通過能力條件下瀝青路面的使用壽命。該指標表達式如公式（1）所示：

式中：x、y為考察面積內的有限元單元平面坐標值；M、N分別為x值和y值的最大范圍；Y、H、B分別為考察區域內的路面壽命、瀝青層厚度、路基抗壓強度；該S因子需要在路標標定車輛最大滿載重量和車輛通過量的條件下進行討論。

考察案例為寬度6m的高標準村村通公路，公路路基為夯土路基基礎上構建120mm厚度鋼筋混凝土路基，其上鋪設瀝青，車輛最大滿載重量15t，通過量為每天180輛。仿真測試平臺為BIM-CAE同濟路橋版有限元仿真分析平臺，仿真結果如圖1所示。

圖1 瀝青路面承載能力指標的仿真結果

由上圖可知，乳化瀝青路面的承載能力顯著高于傳統的改性瀝青路面，且改性瀝青路面在其厚度超過24mm時，開始具備工程學價值，而乳化瀝青路面在其厚度超過6mm時，即開始具備工程學價值。傳統工程工藝設計理念中，改性瀝青路面一般設計厚度不低于80mm，而乳化瀝青路面達到等效于改性瀝青80mm路面承載能力指標時，其厚度約為47mm。在達到與傳統改性瀝青路面相同承載能力目標時，乳化瀝青路面的設計厚度顯著低于前者，該特征可以使乳化瀝青節約大量工程材料。

（二）瀝青路面施工接續技術特征比較

考察瀝青路面的鋪設周期、維護周期、日均施工量、現場用工量等數據，鋪設周期指鋪設每平方米路面瀝青與壓平平均消耗的工期之和；維護周期指路面壓平至達到通行條件的維護周期；日均施工量指一套施工設備支持下的單作業面日均鋪設面積；現場用工量指在一套設備支持下的單工作面人員配置數量。在S=2的仿真條件下，即改性瀝青設計厚度為80mm，乳化瀝青設計厚度為47mm，其比較結果如表1所示。

表1 瀝青路面施工接續技術特征比較表

由表1 可知，乳化瀝青的鋪設周期為改性瀝青的18.2%，但維護周期是它的4.6倍，即乳化瀝青比改性瀝青的鋪設過程更為快捷，但鋪設后的維護周期較長。在施工效率方面，乳化瀝青可以通過更少的現場用工量實現改性瀝青近3倍的日均施工量。該施工量增加值，是由于改性瀝青的噴涂工藝效率顯著高于改性瀝青的攤鋪工藝，且其用料顯著低于傳統改性瀝青。

（三）瀝青路面施工的經濟效益分析

在相同S值的設計目標下，同樣使用BIM-CAE有限元分析工具軟件，分析比較單位面積瀝青材料消耗量、單位面積能源消耗量、單位面積能源消耗引起的碳排放量，結果如表2所示。

表2 瀝青路面施工的經濟效益比較表

由表2可知，乳化瀝青與改性瀝青相比，在上述3個評價指標中均有顯著優勢，分別達到后者的57.0%、7.5%和1.3%。其節能效果的優勢主要來自鋪設過程，無需對瀝青進行高溫加熱，且無需嚴格控制溫度；其碳排放量的優勢在于，不僅節約了瀝青加熱過程中的耗能碳排放，也節約了瀝青自身的加熱揮發碳排放。

三、結語

本文評價了在多個條件下乳化瀝青廠拌技術在道路改造工程中的應用效果。在統計結果中，乳化瀝青表現出較強的優勢，可以有效節約材料和能源，提升施工效率，增強瀝青路面的工程力學穩定性，減少空氣污染與噪聲污染，但因為乳化瀝青的工藝過程僅提升了鋪設施工的效率，其養護時間長于改性瀝青，所以其在交通出行阻礙評價和總和評價方面，并未表現出較大優勢。綜合考察以上仿真分析和社會調查分析結果，乳化瀝青廠拌技術對道路改造具有積極意義。