乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生技術(shù)在舊路改建項(xiàng)目中的應(yīng)用研究

牟翰

（寧夏公路勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，銀川 750001）

1 引言

乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生技術(shù)是指在拌和廠(chǎng)將瀝青混合料回收料（RAP）進(jìn)行破碎、篩分，摻入一定比例的新礦料，與再生結(jié)合料（如水、乳化瀝青和水泥）在室溫下混合成混合物，然后鋪筑在路面結(jié)構(gòu)的基層或下面層再次形成瀝青路面。其主要目的是使舊料材料得以重復(fù)利用，顯著特點(diǎn)是節(jié)省資源、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、施工過(guò)程易控等。本文依托西部某國(guó)道改建工程，從材料要求、配合比設(shè)計(jì)、施工工藝、效益分析等方面系統(tǒng)地介紹乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生技術(shù)，為同類(lèi)工程提供參考。

2 工程概況

某國(guó)道改建設(shè)計(jì)項(xiàng)目，其舊路于2002年建成，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為山區(qū)重丘二級(jí)公路，設(shè)計(jì)時(shí)速40 km，地形限制路段設(shè)計(jì)時(shí)速30 km，路基寬度8.5 m。擬采用二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，設(shè)計(jì)速度60 km/h，路基寬10.0 m。改建過(guò)程中，對(duì)舊路的瀝青混凝土面層全部銑刨后，采用乳化瀝青冷再生加以利用，作為新建路面的上基層[1-2]。

3 工程設(shè)計(jì)

3.1 材料要求

乳化瀝青的基質(zhì)瀝青要根據(jù)公路等級(jí)、交通狀況、氣候條件、路面類(lèi)型、受力特點(diǎn)、施工方法、當(dāng)?shù)氐氖褂媒?jīng)驗(yàn)等綜合考慮確定。此項(xiàng)目采用慢裂型陽(yáng)離子乳化瀝青，經(jīng)檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足技術(shù)要求。

為加快乳化瀝青破乳和顆粒間的凝結(jié)速度、減小混合料孔隙率、增加強(qiáng)度和抗水能力、改善和易性，在混合料拌和時(shí)宜加入水泥，水泥應(yīng)疏松、干燥、無(wú)結(jié)塊，其強(qiáng)度、安定性、初凝時(shí)間達(dá)到技術(shù)要求[3]。

本項(xiàng)目工程用水采用自來(lái)水。加水用于調(diào)整混合料的和易性和均勻性，避免過(guò)早破乳，延長(zhǎng)工作時(shí)間。

3.2 級(jí)配設(shè)計(jì)

將原路面回收料分別用9.5 mm、4.75 mm方孔篩分成10～20 mm、5～10 mm、0～5 mm三檔。篩分后三檔料所占比例分別為32.6%、29.7%、37.7%。根據(jù)RAP料的篩分結(jié)果，結(jié)合工程需要，確定采用粗粒式級(jí)配。由于原路面瀝青面層回收料粒徑較小，缺少粗骨料，RAP料中也缺少細(xì)集料。因此，本次設(shè)計(jì)在原有RAP料中添加20～30 mm及0～5 mm兩檔料。冷再生摻 配 比 例：20～30 mm新 料∶10～20 mm RAP料∶5～10 mm RAP料∶0～5 mm RAP料∶0～5 mm新料=18%∶20%∶20%∶27%∶15%。乳化瀝青冷再生中水泥用量不宜大于1.5%，本次水泥用量采用1.0%。為滿(mǎn)足篩分需求及提高混合料的黏結(jié)，應(yīng)加入4.0%的礦粉。篩分結(jié)果及合成級(jí)配見(jiàn)表1。

表1 冷再生混合料篩分結(jié)果及合成級(jí)配

3.3 配合比設(shè)計(jì)

將RAP料、新集料、礦粉、水泥等按以上比例混合進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)確定液體用量。按規(guī)范要求采用乳化瀝青用量為3.5%，進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)，確定最佳含水量。本工程通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)，確定混合料的最佳含水率為5.8%。

按照合成級(jí)配中RAP料、新集料、礦粉、水泥等的摻配比例，將各組分混合均勻，再以重型擊實(shí)試驗(yàn)確定的最佳含水率5.8%為基準(zhǔn)，然后分別按照3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%這5個(gè)乳化瀝青用量制作試件。養(yǎng)生后進(jìn)行15℃劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)、24 h浸水劈裂試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)和車(chē)轍試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 冷再生乳化瀝青混合料性能檢測(cè)

通過(guò)試驗(yàn)得出，乳化瀝青最佳用量為4.5%。確定集料設(shè)計(jì)配合 比為：20～30 mm新料∶10～20 mm RAP料∶5～10 mm RAP料∶0～5 mm RAP料∶0～5 mm新料=18%∶20%∶20%∶27%∶15%。水泥摻量為1.0%，最佳乳化瀝青用量為4.5%，礦粉摻量4.0%，外摻加水3.8%。按照該配合比進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)，最終檢測(cè)指標(biāo)為6 382次/mm。

4 施工重點(diǎn)工藝要求

4.1 拌和

冷再生瀝青混合料應(yīng)攪拌均勻，無(wú)花白色材料，無(wú)液流現(xiàn)象，無(wú)結(jié)塊，和易性好。

4.2 運(yùn)輸

拌和后冷再生混合料應(yīng)及時(shí)送到施工現(xiàn)場(chǎng)。為防止混合料在運(yùn)輸中途見(jiàn)光破乳、污染或雨淋，在運(yùn)輸和等待鋪筑過(guò)程中，混合料應(yīng)嚴(yán)密覆蓋。為避免運(yùn)輸時(shí)混合料黏結(jié)車(chē)輛面板，宜在車(chē)輛側(cè)板和底板上噴涂一些隔離劑。

4.3 攤鋪

攤鋪前，熨平板需涂少量防黏劑（柴油∶水=1∶3），其他小型工具可用水潔凈；為提高冷再生瀝青混合料的初始?jí)簩?shí)度，推薦采用夯錘振動(dòng)頻率大于熨平板振幅的方式；冷再生瀝青混合料的松鋪系數(shù)由試驗(yàn)段測(cè)得，后續(xù)施工中可進(jìn)行必要的校正（本項(xiàng)目松鋪系數(shù)為1.3）。攤鋪機(jī)起步速度要慢，前進(jìn)時(shí)要盡量平穩(wěn)，攤鋪速度根據(jù)拌和站產(chǎn)能進(jìn)行控制，一般宜為2～4 m/min。

4.4 碾壓

至少應(yīng)配備2臺(tái)13 t雙鋼輪振動(dòng)式壓路機(jī)、2臺(tái)20 t單鋼輪振動(dòng)式壓路機(jī)、2臺(tái)30 t以上輪胎式壓路機(jī)。碾壓過(guò)程分為初壓、復(fù)壓和終壓，初壓采用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，靜壓1次，振動(dòng)壓1次，壓路機(jī)速度1.5～3 km/h；復(fù)壓采用單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)各碾壓4次，壓路機(jī)速度2～4 km/h；終壓采用雙鋼輪振動(dòng)式壓路機(jī)靜壓1次，壓路機(jī)速度3～4 km/h。大型機(jī)具無(wú)法壓實(shí)的部位，應(yīng)選用小型振動(dòng)壓路機(jī)或振動(dòng)夯板配合碾壓[4]。

4.5 養(yǎng)生

乳化瀝青冷再生層壓實(shí)結(jié)束后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)生。養(yǎng)生時(shí)宜封閉交通，養(yǎng)生期一般為4～7 d。當(dāng)再生層含水率小于2%或能取出完整芯樣時(shí)，可以鋪上上層結(jié)構(gòu)層。

5 質(zhì)量檢測(cè)

5.1 施工前及施工過(guò)程中的質(zhì)量管理和檢查驗(yàn)收

施工前和施工過(guò)程中，材料來(lái)源或性能發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)按規(guī)范要求檢查材料質(zhì)量、數(shù)量等。施工過(guò)程中，乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生混合料的質(zhì)量控制項(xiàng)目、檢查頻率和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合規(guī)范的相關(guān)規(guī)定。

5.2 施工完成后質(zhì)量檢查驗(yàn)收

施工完成后，應(yīng)對(duì)乳化瀝青冷再生層的外觀、厚度、壓實(shí)度、空隙率、平整度等按規(guī)范的相關(guān)要求進(jìn)行檢測(cè)評(píng)定。

本項(xiàng)目施工完成后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)，乳化瀝青冷再生層壓實(shí)度不小于理論最大相對(duì)密度的90%，較規(guī)范要求的指標(biāo)提高了3%；其他指標(biāo)也均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，表明本項(xiàng)目乳化瀝青冷再生層施工質(zhì)量良好，達(dá)到較為理想的效果。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

本項(xiàng)目上基層采用的12 cm厚乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生結(jié)構(gòu)，其單價(jià)為65.613元/m2；同等厚度的瀝青穩(wěn)定碎石，其單價(jià)為106.323元/m2。乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生混合料單價(jià)僅為傳統(tǒng)瀝青穩(wěn)定碎石的62%。以本項(xiàng)目為例，可節(jié)約投資386 745元/km。

6.2 社會(huì)效益分析

冷再生技術(shù)充分利用了銑刨出的舊瀝青混合料，解決了廢料隨意棄放的問(wèn)題，減少了對(duì)地面的永久占有和對(duì)地下水的污染；減少了不可再生資源的開(kāi)發(fā)率，節(jié)約資源的同時(shí)也減少了因開(kāi)采石料等造成的生態(tài)環(huán)境破壞等；由于冷再生技術(shù)采用的是就地取材，冷拌施工的工藝，不僅節(jié)省了加熱能源，同時(shí)也降低了二氧化碳、二氧化硫的排放體量。綜上所述，乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生技術(shù)社會(huì)效益是非常顯著的，值得大力推廣。

7 結(jié)語(yǔ)

在舊路改建項(xiàng)目中采用乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生技術(shù)，通過(guò)對(duì)舊路瀝青混合料的循環(huán)利用，可以取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。尤其在努力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的今天，冷再生技術(shù)本身具有的節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材、環(huán)保的特點(diǎn)，使之更加具有推廣價(jià)值。