乳化沥青冷再生混合料施工工艺研究与应用

王文奇++文龙++谢远新++罗忠贤++王泽

摘要：以某高速公路大修试验路段为例，对路面病害处治方案及乳化沥青冷再生的配合比设计进行研究，并对路面进行施工质量控制。检测结果表明，沥青混合料的高温稳定性、间接拉伸性能、无侧限抗压强度均满足路用性能规范要求，为高速公路有效养护提供新的选择。

关键词：乳化沥青；冷再生；养护；沥青混合料

中图分类号：U416.2

文献标志码：B

引言

随着中国20多年来的大规模高速公路建设，部分高速公路的通车运营时间已超过其设计使用年限，沥青路面逐渐出现车辙、拥包、坑槽、裂缝和松散等病害，高速公路面临全面养护的挑战。

传统的沥青路面养护通常将旧沥青混凝土铣刨料直接废弃，中国作为优质矿料和沥青匮乏的国家，废弃沥青混合料是资源的浪费，而且严重污染环境。鉴于目前中国公路总里程已经位居世界第一，以及国内公路情况差异大的现状，寻找低成本、高效益的养护方案成为中国公路养护事业发展的迫切需求。

乳化沥青再生混合料由乳化沥青胶结料、RAP、新集料、水泥、水、矿粉等原材料组成。虽然再生混合料的性能与热拌沥青混合料有差异，但只要严格控制原材料质量，其性能就可以得到保证。

与传统的沥青路面养护技术相比，冷再生技术的优点有：施工时不用对再生混合料加热，可常温施工，避免了沥青高温老化，提高了路面的耐久性；乳化沥青本身无毒且不易燃烧，减少了工作人员烧伤、中毒等事故，改善了作业环境。

目前，国外乳化沥青冷再生技术已达到标准化、规范化的程度，开始向低成本、高效率、智能化方向发展。中国于2008年4月1日颁布了《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008），提出了对沥青路面再生技术原材料的要求，以及再生混合料设计、施工工艺和质量控制的规范及其验收标准。

乳化沥青冷再生技术具有明显的经济性和环保性，在道路养护中有着广阔的应用前景。废弃旧料在中国道路工程中逐渐得到大量再应用，随着中国高等级道路沥青路面维修养护量的不断增加，有必要对沥青冷再生技术进行深入、系统的研究。

中国目前针对乳化沥青冷再生技术应用于高速公路养护的研究还不多见，本文以试验路段为依托开展路面方案设计，同时确定施工工艺，并通过试验检验再生混合料的路用性能，研究乳化沥青冷再生技术的可行性与合理性。

1 实例分析

1.1 工程概况

某山区高速公路一期和二期全线路基宽24.5m，为双向四车道，设计车速80km·h^-1，全线为沥青路面。

该高速公路自一期投入运营以来，路面出现了不同程度的损害，如裂缝、坑槽、沉陷、龟裂、车辙等，严重影响车辆的正常行驶。根据最新的检测结果，K2+OOO～K3+000路段破损已较为严重，结构承载力不足，需要进行大修。

该高速公路路面原设计结构为4cm沥青抗滑表层AK-l：3A+5cm中粒式沥青混凝土AC-201+6cm粗粒式沥青混凝土AC-30T+20cm二灰稳定碎石基层+20～26cm多渣碎石底基层，路面设计弯沉值为26.0（0.01mm）。路面结构如图l所示。

1.2 路面处治方案设计

结合道路实际情况，初步拟定试验路段的处治方案为乳化沥青厂拌冷再生混合料铺筑。

首先铣刨行车道旧沥青面层15cm，再铣刨路面基层20cm，运至指定的料场进行单独存放，然后采用基层旧料进行厂拌乳化沥青水泥冷再生。

如果已经确定了再生材料路面的交通等级，应保证再生层具有一定的厚度。但面层厚度增加对于减小结构层拉应力作用较小，考虑到经济因素，确定面层厚度为20cm。经过计算，结合宫岩和李德彬等推荐的路面厚度确定方案如下：新基层18.4cm厚，洒布透层乳化沥青，再铺筑lOcm厚乳化沥青水泥厂拌冷再生旧料，铺筑0.6cm厚稀浆封层，加铺6cm改性沥青混昆凝土AC-20和4cm改性沥青混凝土AC-13。层间联结采用改性乳化沥青粘层。

1.3 乳化沥青厂拌冷再生混合料的配合比设计

总体说来，冷再生技术对原沥青混合料的粒度要求很高，对新集料质量和配合比的要求更高。根据室内完成的目标配合比结果，结合现场温度、湿度及拌和楼的具体情况，调整配合比。最后得出的配比结果如表l所示。

1.4 施工工艺

（l）原路面的铣刨。厂拌冷再生的第一步是按设计厚度铣刨高速公路现有的旧沥青路面，然后将铣刨料运至拌和厂。铣刨现场如图3所示。

（2）铣刨料的筛分和贮存。将铣刨料在拌和厂进行筛分，设置一道孔径为lOmm的筛网，lOmm以下为细集料，lOmm以上为粗集料。

旧铣刨料经筛分后达到生产所需的尺寸和级配，即可送至拌和楼生产或贮存。为了减少旧铣刨料含水对冷再生混合料质量的影响，贮存时应对粒径较小的材料采取覆盖措施。

（3）拌和。采用德国维特根公司的KMA-220型厂拌冷再生拌和设备拌和，自动化程度高，拌和效果好。

实际拌和过程中先对细骨料和新料进行预拌，然后与粗骨料分别采用两个仓同时进料，通过单位时间的进料量来控制进料比例。另外，在拌和设备上还有水泥、水和乳化沥青3个重要的添加系统。拌和时应控制好冷再生混合料的拌和时间。拌和现场如图4所示。

（4）运输与摊铺。运输车辆要保持干净、清洁，运送前对车厢板均匀喷洒肥皂水溶液。运输过程中，运料车辆均用篷布覆盖并扣牢，以防止乳化沥青冷再生t昆合料在运输过程中提前破乳。

施工过程采用热拌沥青混合料的摊铺机械和工艺。与传统摊铺不同，摊铺冷再生沥青混合料时摊铺机熨平板不必预热，以防止混合料中水分散失过快而影响混合料的和易性。摊铺速度一般控制在1.5m·s^-1。摊铺现场如图5所示。endprint

（5）压实。初压可采用双钢轮压路机（12t左右）静压l～2遍，然后用高频低幅的方式振动碾压l～2遍；复压采用单钢轮压路机振动碾压3～4遍，再用大吨位（23t或更高）的轮胎压路机碾压；终压采用钢轮压路机碾压，以消除轮迹。碾压时可喷少量的水雾，以防止压路机轮粘结冷再生料。

（6）养生。在较好的气候条件下，一般养生期为3～5d。在养生过程中随时检测路面中的含水量，当路面含水量低于2%时，强度就可以达到铺筑上面结构层的标准。

1.5 施工质量控制关键点

（l）铣刨料在工厂经过破碎、筛分后分成粒径O—lOmm和10～25mm两种规格的铣刨料。拌和上料时使用两个冷料仓以确保稳定的级配。

（2）铣刨料要保持干燥，以免拌和时结团。

（3）拌和时应控制好冷再生混合料的拌和时间。乳化沥青混合料若拌和过度，则粗集料表面的乳化沥青容易剥落；拌和不充分会导致集料不能充分地被乳化沥青裹附。

过度拌和还会导致乳化沥青提前破乳，使混合料劲度过大。夏季高温时，为延缓破乳时间，应在集料上浇洒氯化钙溶液。

（4）t昆合料不宜长时间保存，最好不过夜。

（5）摊铺20～30cm后紧跟着用单钢轮压路机碾压，以减少水分损失。

（6）乳化沥青冷再生混合料的碾压要在乳化沥青开始破乳（颜色由褐色变为黑色）时进行。碾压时要遵循“慢压、高频、低幅”的原则。

2 路用性能检测结果

在冷再生试验路段施工过程中，及时进行了各项路用性能指标的检测，包括高温稳定性、水稳定性、抗拉强度等。对于现场再生混合料质量指标的检测，按照《公路沥青路面再生技术规范》（JTGF41-2008）中的要求进行。

2.1 高温稳定性

马歇尔稳定度试验是沥青混合料在60℃高温下的一种特殊剪切蠕变试验，在一定程度上反映了沥青混合料的高温抗剪切流动变形能力。本文采用马歇尔稳定度试验检测冷再生混合料的高温稳定性，试验结果如表2所示。

从试验结果可以看出，试验路段达到了现场质量指标的要求，符合规范的规定，冷再生混合料具有良好的高温稳定性。

2.2 间接拉伸性能

从拌和楼取按照上述配合比拌和成的混合料成型马歇尔试件，按照试验规程养生并进行劈裂试验。劈裂试验结果如表3所示。

从试验结果可以看出，再生混合料的劈裂强度满足设计规范的要求。

2.3 无侧限抗压强度

对施工桩号K2+900～K3+490的乳化沥青稳定面层料采用振动法成型150mm×150mm的圆柱体试件后，在温度25℃±2℃、湿度90%的养护室养生7d，养生期的最后一天浸水24h，养生完成后进行无侧限抗压强度试验。检测数据显示：无侧限抗压强度均值为1.OMPa，标准差为0.060MPa，变异系数为5.9%。得出的检测结果与室内配比结果趋势较为一致。乳化沥青稳定面层料强度略低，与材料级配偏细有一定关系，与粗集料较多的基层料相比，抗压破坏能力较差，这与其作为再生面层所适用的范围有很大关系。

3 结语

（l）提出原有沥青路面的处治方案，完成了大修路面的方案和厚度设计，开展了乳化沥青冷再生混合料配合比设计的研究。

（2）总结了乳化沥青冷再生路面的施工工艺，归纳了施工质量控制的关键点，着重总结了与普通热拌沥青混合料施工的不同要求，具有一定的可借鉴价值。

（3）乳化沥青冷再生混合料的各项路用性能试验结果均满足规范要求。为高速公路沥青路面的快速、有效养护提供了一个选择方案。endprint