冷再生技術在國道路面改造項目中的應用

覃建科

（中鐵十二局集團第一工程有限公司，西安710038）

1 項目概述

某國道路面改造項目全長37.231 km，其原路面主要由瀝青混凝土罩面段（占大部分）及水泥混凝土路面段組成，設計采用舊路面銑刨后加鋪新的路面結構處理，對于既有路面的改造，應遵循“充分利用、注重實效”的原則，公路路面材料使用堅持以“零廢棄”為管理目標，本項目對舊路面材料實施路面再生循環利用。

本項目郊區段現狀瀝青罩面改造后為水泥混凝土路面，需對現狀瀝青罩面進行銑刨處理，銑刨后瀝青廢料采用廠拌冷再生方式進行再利用，再生劑采用水泥。在具體施工中，本項目基層、底基層與瀝青調平層改造材料使用瀝青再生混合料。原瀝青罩面面層為2015—2016年設計施工，設計采用AC-13細粒式瀝青混凝土且使用時間較短，材料各項指標經檢驗合格后可再生利用作為基層使用。

2 瀝青路面再生技術應用的優點

2.1 資源利用率高，環保性好

瀝青路面再生技術可大量利用舊瀝青材料和砂石材料，有利于降低路面施工對環境的影響和資源的浪費，實現綠色發展和建筑垃圾減量化的目標。這種綠色再生的路面施工技術不僅能夠幫助控制工程造價，同時對開山取石、土地利用及環境保護等也有積極意義。

2.2 工期短

瀝青路面再生技術可直接利用現有材料進行施工，施工效率高，并且銑刨、破碎、混合料制備、澆筑攤鋪等施工工序的連續性較好，施工工期安排緊湊，可以在規定工期內保質保量地完成改造施工。

2.3 施工質量高

瀝青路面就地冷再生技術所選擇的施工設備是就地冷再生設備，該設備具有智能化控制、精細化管理施工的特點，能夠精準控制各個摻和料的劑量和攪拌時間，同時還能連續開展作業，施工整體質量良好。

3 再生混合料的工程性能評價

為了確保再生路面結構層的施工質量，必須確保再生混合料的性能符合項目施工要求。對于季凍地區，氣候條件頗為特殊，因此，需要充分考慮再生混合料的綜合性能表現，例如，力學性能、穩定性、抗沖刷性、抗收縮性。具體做如下分析：

1）力學性能。再生混合料的力學性能通常以力學強度指標為判斷基準，本項目力學強度指標的關鍵因素包括抗壓回彈模型、無側限抗壓強度及劈裂強度。

2）穩定性。穩定性反映的是冷再生混合料對環境的適應能力，具體考慮水穩性和凍穩性兩個方面，并且在季凍地區更應充分考慮到冷再生混合料的穩定性。受凍融循環的影響，基層材料的強度有降低的變化趨勢，易形成薄弱面，嚴重時可見薄弱面有不同程度的開裂現象。為此，在基層的施工中，必須選擇性能穩定可靠的材料，依托于材料的優勢，達到緩解基層開裂破壞的效果。

3）抗沖刷性。隨著社會經濟的發展，交通量逐步增加，車輛荷載作用增強，且還存在降雨等外部環境因素的影響，此時路面易出現不同程度的沖刷破壞現象。在瀝青路面的早期損壞中，半剛性路面的水損害是關鍵原因，因此，需要注重冷再生混合料的抗沖刷特性，以便有效抵御外部因素的影響。

4）抗收縮性。隨著添加劑類型及用量的改變，再生混合料的收縮性能隨之發生變化，為此，有必要加強對材料抗收縮特性的研究。

4 舊瀝青路面材料的回收、預處理和堆放

為了降低路面集料破碎率，防止材料發生變質，本項目在回收舊瀝青路面材料時采用了冷銑刨這一方式，其施工要點包括：

1）要保證下臥層路面結構不受到破壞，必須控制好冷銑刨厚度；同時，要將舊瀝青路面材料分類堆放。

2）對基層廢料、水泥混凝土廢料、雜物、土等雜質做好把關工作，以免雜質混入回收與存放環節中。

3）以再生混合料最大公稱粒徑及設計骨料粒徑為依據篩分舊瀝青路面材料，從而更好地保障篩孔尺寸的合理性。篩分材料需滿足以下要求：（1）篩孔通過率大于18%；（2）最大粒徑小于再生混合料最大公稱粒徑；（3）篩除超粒徑材料。

4）舊瀝青路面材料必須經處理后方可投入使用。

5 材料及配合比選用

5.1 材料

經過預處理的回收瀝青路面材料集料規格參照DB 41/T864—2013《公路水泥穩定碎石抗裂設計與施工技術規范》，并摻入40%碎石骨料，該碎石骨料可采用舊混凝土路面經破碎篩分并檢驗合格后的破碎料。瀝青銑刨料和混凝土破碎料按粒徑篩分為A料19～26.5 mm、B料9.5～19 mm、C料4.75～9.5 mm和D料0～4.75 mm，骨料按照參配比例A∶B∶C∶D=16∶35∶16∶33組成。

本項目所運用材料需滿足以下要求：（1）骨料保證潔凈且干燥，同時無風化現象或雜質；（2）拌和用水應為經試驗驗證合格的非飲用水；（3）水泥作為再生結合料，可優先選擇緩凝型水泥，即初凝時間＞3 h、終凝時間＞6 h，嚴禁使用快硬水泥、早強水泥，水泥應疏松、干燥，無聚團、結塊、受潮變質，水泥強度等級宜選用P·O42.5[1]。

5.2 最大干密度和最佳含水量

本項目在將舊路面瀝青銑刨料、混凝土破碎料及水泥按擬定風化后，對其進行了重型擊實試驗，目的在于更精確地確定配合比。經試驗，再生混合料最佳含水量為6%，此時混合料的最大干密度2.005 g/cm3，水泥含量6%，具體結果見表1、表2。

表1 不同含水量時混合料的各項參數

表2 混合料水泥含量

6 施工工藝

為了進一步確保施工質量，建設單位在施工準備階段需與設計單位、監理單位、施工單位等進行技術交底；而施工單位在獲取對應技術交底資料后，應開始設計施工方案并對相關施工人員進行培訓。下承層驗收合格后，方可以進行上結構層施工。正式開工之前，應鋪筑不小于200 m的試驗段，確定施工工藝和質量控制要求。

本項目為了讓各工序緊密銜接，決定使用流水作業法施工，以更好地保證材料拌和到碾壓結束的時間，從而使項目按時、按質地完成。

6.1 拌和

為保障混合料的穩定性，本項目將混合料集中于水穩拌和站進行施工，該環節需注意以下內容：（1）拌和用水量應當符合設計時的最佳含水率6%。（2）拌和時，質檢人員和機械操作手隨時且連續地觀測拌和是否均勻，如混合料出現灰條、灰團、花面或離析等情況，則需及時停止生產并上報；同時，要分析原因并采取整改措施，符合設計要求后再繼續拌和生產。

6.2 路面銑刨

聯合應用2臺2200CR一機兩用設備，銑刨深度控制在20 cm內，銑刨的材料篩分速度為8～10 m/min，條件允許時穩定在8 m/min，此時可兼顧銑刨材料篩分效果和施工效率的雙重要求。對于復加的二次銑刨的深度，以15 cm以內為宜[2]。

6.3 運輸

在確認運輸車數量上，要以混合料實際生產能力等因素為依據。在具體裝料過程中，可按照前—后—中順序來進行處理。運輸車在運輸時要用防雨篷布全面覆蓋混合料，以避免其損失水分或受到天氣變化影響。

卸料時，運輸車與攤鋪機的距離要保持在安全范圍內，以免發生碰撞；在完成卸料后，工作人員需對車廂進行清理。

6.4 攤鋪

本項目在攤鋪時選用了攤鋪機作為作業設備，需注意以下幾點：（1）將防黏劑均勻涂抹于攤鋪機，并遵循“低頻高幅”原則進行施工。（2）攤鋪機夯錘頻率要以具體攤鋪時速度、厚度、寬度等因素為依據進行調整，從而保障碾壓前的混合料的密實度大于80%。（3）為避免攤鋪機底面發生離析、打料等現象，要使螺旋送料器中混合料的高度不少于螺旋器直徑的2/3。（4）攤鋪速度控制在2～4 m/min，在整個過程中，嚴禁隨意變更速度，不得隨意中斷、急轉彎等，也要保證攤鋪機的夯錘或夯板的振搗頻率均勻一致[3]。

6.5 壓實成型

本工程選擇噸位適中的壓路機進行廠拌冷再生混合料壓實，根據施工要求，合理確定壓實遍數，碾壓時，遵循“先輕后重、先慢后快、從低到高”的原則。碾壓施工一般分3階段完成，本項目采用單鋼輪壓路機組合輪胎壓路機的方式進行碾壓施工，具體流程有：

1）初壓時，緊隨攤鋪機后面，通過單鋼輪壓路機先進行1遍靜壓施工，隨后進行1遍振動壓實，速度控制在25 m/min。

2）初壓流程結束后需及時進行復壓：（1）保持30 m/min行駛速度內使用單鋼輪壓路機進行2～4遍振壓；（2）采用輪胎式壓路機進行揉壓，遍數可控制在2～4遍，行駛速度控制在50 m/min，直到路面明顯輪跡基本消除，路面平整。

3）終壓時，采用雙鋼輪壓路機進行1～2遍碾壓即可，行駛速度控制在50 m/min，以此起到收面作用，總體碾壓遍數約控制在10遍即可滿足設計要求。

6.6 橫縫的處理

施工中，應盡量減少停機。在不可避免的情況下，應對所形成的橫縫進行認真處理。攤鋪前的橫縫必須切除松散部位，做成垂直豎縫，在縫的側面噴適量的水泥凈漿，保證連接牢固。

6.7 縱縫的處理

縱縫應垂直相接，嚴謹斜接。半幅施工時，在靠路面中央的一側預留約5～10 cm寬度，不碾壓，待下一幅施工時用平地機刮除，刮除的舊料必須廢棄嚴禁使用，在縫的側面灑水泥凈漿，保證黏結牢固后再攤鋪另一幅。

6.8 養護處理

養護及交通管制該項工程完成后，進行養護，養護期為7 d，為保證路面強度的穩定性，養護期間應嚴格封閉交通。

7 結語

在既有瀝青路面的改造中，冷再生技術是一項綜合應用效果突出的技術手段，其充分利用了廢舊路面材料，實現了“變廢為寶”，由此減少新材料的外購量，縮短了材料采購時間，提高了施工效率及經濟效益；配合撒布、碾壓、養護等相關方法，有效建成質量可靠的瀝青路面，以滿足既有路面的改造要求。