水泥-乳化沥青冷再生混合料在G205国道大修工程中的应用

肖 飞，高壮元，王 宇（.徐州市公路管理处，江苏 徐州 00；.苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 ；.盐城市盐都区交通运输局，江苏 盐城 4055）



水泥-乳化沥青冷再生混合料在G205国道大修工程中的应用

肖 飞1，高壮元2，王 宇3
（1.徐州市公路管理处，江苏 徐州 221002；2.苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 211112；3.盐城市盐都区交通运输局，江苏 盐城 224055）

结合G205国道新沂北段大修工程实践，从原材料选择、混合料设计、拌和、摊铺、碾压、养生、质量控制等方面，系统分析了水泥-乳化沥青半柔性厂拌冷再生混合料及施工技术，并对关键施工环节提出了控制建议，可为同类工程提供借鉴。

大修工程；厂拌冷再生；混合料；质量控制；施工技术

G205新沂北段位于新沂境内苏、鲁交界处，是连接山东与江苏的重要通道，为双向4车道一级公路，路面类型为半刚性基层沥青路面，其结构为两层半刚性基层+5 cm沥青混凝土AC-20下面层+4 cm沥青混凝土AC-13上面层。该路段于2009年进行中修养护，加铺4 cm沥青砼AC-13。随着经济的快速发展，交通量增加迅速，近年来部分路段出现了纵横裂缝、龟裂病害，严重影响车辆通行。为了更好地解决原沥青路面车辙、反射裂缝和水损坏等病害，管养部门拟对部分路段采用水泥-乳化沥青半柔性厂拌冷再生混合料技术进行大修养护。

水泥-乳化沥青半柔性厂拌冷再生混合料理念是采用高性能微膨胀特种乳化沥青和水硬性胶结料组成的双胶结料，当微膨胀专用的乳化沥青遇到水泥后，不会像一般乳化沥青那样立即破乳，而能保持一段时间，使之能与水泥和骨料充分混合，发生化学反应，然后再破乳并与水泥一起形成半柔性胶结料，且初始强度形成快，后期强度仍会不断。

这种混合料的生产工艺主要以工厂冷拌再生实现，也可进行现场冷再生，具有节能环保的优点，此外在现有水泥路面上加铺这种混合料和沥青面层，形成从刚性→半柔性→柔性的新型白加黑路面结构，还具有应力吸收层的作用，较传统的白加黑结构从刚性→柔性更有利于避免和减缓反射裂缝的出现。

本文主要结合205国道新沂北段大修养护项目介绍水泥-乳化沥青厂拌冷再生技术的应用。

1　路面结构方案

考虑工程经济性并结合工程经验，G205新沂北段大修工程路面面层结构方案为：首先铣刨9 cm旧沥青面层，对破损的基层、底基层进行局部修补；然后在修补后的基层顶面加铺改性乳化沥青下封层；最后，在改性乳化沥青下封层上铺筑8 cm厂拌冷再生下面层+4 cmSMA-13沥青上面层。

2　配合比设计

2.1原材料

2.1.1微膨胀高性能乳化沥青

本项目采用的高性能微膨胀特种乳化沥青，其检测结果及技术要求见表1。该种乳化沥青具有较高的残留物含量，以保证混合料具有足够的早期强度；此外还具有极佳的储存稳定性，保证在生产拌和过程中提供足够的拌和时间而不破乳。

表1　特种乳化沥青检测结果及技术要求

2.1.2水泥

水硬性胶结料可采用常规水泥，优先采用道路普通硅酸盐水泥，没有道路硅酸盐水泥的情况下，可采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。本项目采用P.O32.5道路硅酸盐水泥。

2.1.3集料

冷再生混合料配合比设计时用的粗细集料取自新沂北沟仲庄沥青拌和厂的玄武岩，其各项指标均能满足技术要求。再生混合料配合比设计时用的铣刨料取自G205新沂北段路面大修的沥青上、下面层混合铣刨料，并筛分成0～10 mm和10～25 mm两档。

2.1.4水

混凝土搅拌和养生用水直接采用饮用水，水质满足下列指标要求。

（1）硫酸盐含量（按SO42-计）小于0.002 7 mg/mm3；

（2）含盐量不得超过0.005 mg/mm3；

（3）PH不得小于4.0；

（4）不得含有油污、泥和其他有害杂质。

2.2目标配合比设计

2.2.1设计原则

高性能半柔性冷再生混合料级配曲线应设计成骨架-密实型（“S”型），通过空隙率、劈裂强度、马歇尔稳定度、水稳定性、无侧限抗压强度等各指标试验检验，确定最佳乳化沥青用量、水泥用量和用水量。其确定原则如下：

（1）试件规定养生后混合料的空隙率为6%～9%；

（2）试件规定养生后的15 ℃劈裂强度≥0.5 MPa，干湿劈裂强度比≥75%；

（3）试件规定养生后的60℃马歇尔稳定度≥6.0 kN，浸水残留稳定度≥75%。

水泥-乳化沥青半柔性混合料，既具有沥青稳定类性质，又具有水泥稳定类的性质，但乳化沥青为混合料主要的胶结料，在评价性能时，应当以沥青稳定类材料的设计、试验方法和标准为主，同时兼顾水泥稳定类材料的设计、试验方法和标准。设计方法采用修正的马歇尔方法，即在试验过程中按照马歇尔试件成型，并按马歇尔试验方法和半刚性材料试验方法分别进行指标验证。

2.2.2微膨胀专用乳化沥青用量

微膨胀专用乳化沥青作为混合料主要的胶结料，设计时应作为主要的变量讨论。在确定乳化沥青用量时，主要通过马歇尔稳定度和劈裂强度两项指标进行控制。

2.2.3用水量

用水量以及液体用量对混合料的流动性和施工和易性有着显著影响。用水量小，混合料拌合困难，难于压实，也不利于乳化沥青在集料表面上的分散；用水量过多，易产生粗细集料的离析，以及乳液的跑浆。采用重型击实试验方法，根据测得的最大干密度来确定最佳用水量，一般用水量为集料总重量的3%～6%。

2.2.4水泥用量

添加水泥利于调节乳化沥青的破乳以及凝结速度，对乳化沥青混合料的强度起到了早强作用，利于快速开放交通。水泥用量主要通过无侧限抗压强度指标进行控制。但也不宜一味强调抗压强度，当水泥用量超过3%时，易引发混合料的收缩裂缝等问题。而当水泥用量低于1%时，又不能起到有效的加筋作用。根据无侧限抗压强度测试结果，结合以往工程经验，水泥用量一般为1.5%～2%。

2.2.5设计结果

根据相关室内目标配合比试验研究最终确定水泥-乳化沥青高性能半柔性混合料配合比设计。其原材料组成比例，配合比设计结果以及体积性能指标见表2～表4。设计结果表明该混合料具有较高的早期强度和高温稳定性［1］。

表2　目标矿料级配的原材料组成比例

表3　配合比设计结果

表4　体积指标及力学性能试验结果

3　厂拌冷再生铺筑工艺关键环节控制

与常规沥青混合料相比，厂拌冷再生混合料铺筑工艺简单，不需要专用设备，对沥青拌和楼添加一套加水系统即可拌制，常温拌制，不需要加热、节省大量燃油；摊铺采用沥青摊铺机，压实采用半刚性基层和沥青路面施工的常规设备进行组合碾压［2］。

3.1下承层处理

旧基层裂缝处理如下：裂缝宽度超过5 mm时，采用乳化沥青砂进行灌缝；裂缝宽度在3～5 mm时直接采用热沥青灌缝；裂缝宽度小于3 mm时不进行处理，旧基层裂缝处理后再做碎石下封层，旧基层局部挖补处，可采用厂拌冷再生混合料进行填补，并采用小型压路机压实后，再整体铺筑厂拌冷再生下面层［3］。

3.2拌合楼改造及生产稳定性控制

（1）设备改造及生产效果

厂拌冷再生混合料的拌制采用4000型沥青拌和楼，并添加一套加水计量系统，其信号接入沥青拌和楼控制室，能准确地控制加水量。

按配合比设计方案对厂拌冷再生混合料进行拌合，各种原材料经过传送带和滚筒预混，不需要二次过筛，直接到达拌缸搅拌，拌制的混合料均匀，沥青裹覆效果好，无超粒径大块或集料。

（2）矿料级配控制

从原材料级配、冷料仓进料速度和干燥滚筒混匀（开启转动）3个方面控制厂拌冷再生混合料拌和时的矿料级配。严格控制铣刨料和新集料级配的变异性，每天拌和前对铣刨料和新集料进行取样筛分，并定期标定各冷料仓下料口滚轴转速与下料质量的关系，使厂拌冷再生混合料生产配合比矿料级配满足目标配合比设计矿料级配的允许偏差范围。

同时，根据设计矿料级配，结合每天拌料前对铣刨料取样的筛分结果，微调各冷料仓下料口的滚轴转速。

（3）连续生产防堵料

铣刨料和细集料要始终保持干燥，对易堵塞处（冷料仓下料口、干燥滚筒、提升筒、热料仓下料口）预先处理，当天拌和结束后应清理拌和设备，包括冷料仓下料口、滚筒进入提升部位，用水冲洗拌缸和提升斗。

（4）拌合过程检查

拌和过程中，目测检查厂拌冷再生混合料的均匀性，及时分析出现异常的原因并予以纠正。外加水量在配合比设计基础上，结合施工天气（温度、湿度和风力等）予以适当增减。

3.3前后场联系

拌和速度应与现场摊铺的速度相协调，厂拌冷再生混合料不允许长时间存放，更不得储存过夜，各个台班的混合料产量预先计算好，并与现场摊铺组保持紧密联系，防止出料过多，造成浪费。每天生产结束后，对特种乳化沥青用量进行复核以保证其用量，且拌和楼应冲洗干净。

3.4卸料及运输

拌和机向运料车放料时，汽车应前后移动，分几堆装料，装料不宜太多、太满，以减少粗、细集料的分离现象，厂拌冷再生混合料运输车应采用篷布覆盖，减少水份蒸发。

运输车辆的车厢应清扫干净，严禁有泥沙或其它杂物残留车厢。为防止混合料与车厢板粘结导致卸料困难，在车厢侧板和底部涂1∶3的少量植物油水混合液，拌和至压实结束时间为6～8 h。

3.5摊铺工艺

摊铺时缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，摊铺速度控制在2～4 m/min，松铺系数取1.25。摊铺机的螺旋布料器旋转时保持匀速、布料高度不超过2/3以减少离析，摊铺局部离析处应人工清除后用新料填补、撒料。

3.6碾压方案

对厂拌冷再生混合料采用碾压方案：初压双钢轮压路机静压1遍、振压1遍+复压大吨位单钢轮压路机振压2遍+终压胶轮压路机3～4遍。

严格控制厂拌冷再生混合料的初压、复压和终压速度，碾压时先起步后振动，先停振后停机，变向缓慢平稳，将驱动轮朝向摊铺机，压路机折返应呈阶梯形。出现推移或泌水现象时应停止碾压，待水分合适时再启动，严禁压路机在刚碾压完或正在碾压的路段上掉头、急刹车及停放。

3.7压实度控制

采用现场灌砂法测得压实度和养生3～7 d钻芯法测得压实度双指标控制，通过测试现场压实，结合专人指挥碾压确保压实度达到设计要求。

3.8接缝处理

对于隔天铺筑的横向接缝采用垂直切平，即平接缝方法，顺接摊铺前采用改性乳化沥青（同粘结层材料）涂刷，相邻两幅及上、下面层横向接缝均应错位1 m以上；对于纵向接缝也采用垂直平接缝方法，摊铺前也采用改性乳化沥青（同粘结层材料）涂刷，上、下面层纵向接缝应错位30～40 cm，且压实后同一层纵向接缝两侧高度务必齐平。

3.9开放交通

开放轻交通控制车速不得超过40 km/h，养生24 h表面干燥后摊铺沥青上面层。

4　施工质量检测分析

对正式铺筑压实后厂拌冷再生下面层，采用现场灌砂法测得压实度和养生7 d钻芯法测得压实度双指标控制，见表5～表6［4］。由表得知，铺筑的路面有较好的高温稳定性，且室内设计结果与现场铺筑效果具有较好的一致性，表明该混合料的变异性较小。现场两种方法测得的压实度均大于98%，但均超过100%，究其原因是击实试验和马歇尔试验测得的密度偏小，也可能是现场原材料级配偏细等。

表5　施工过程性能检验结果

表6　现场压实度检测结果

5　结语

半柔性水泥-乳化沥青厂拌冷再生混合料具有“高RAP掺量、高性能、高附加值，低能耗、低排放、低造价”特点，在G205新沂北段大修工程中铺筑验证，取得了良好的应用效果。

（1）半柔性厂拌冷再生混合料具有突出的抗车辙性能，添加了高性能乳化沥青后，提高了早期强度，用于下面层抵抗车辙，提高了利用附加值。

（2）水泥-乳化沥青厂拌冷再生胶结料及其混合料具有微膨胀特性，可起到抑制裂缝扩展的预应力效应，可有效延缓半刚性基层沥青路面反射裂缝。

（3）水泥-乳化沥青厂拌冷再生混合料施工工艺简单，常温拌和、摊铺、碾压，是一种低碳减排型施工技术，具有较好的社会和环境效益［5］。

［1］ JTG F14—2008公路沥青路面再生技术规范［S］.

［2］ JTG F40—2004公路沥青路面施工技术规范［S］.

［3］吕伟民，严家伋.沥青路面再生技术［M］.北京：人民交通出版社.1989.

［4］拾方治，马卫民.沥青路面再生技术手册［J］.北京：人民交通出版社.2006.

［5］丁柯，陈炳生.浅议沥青路面旧料再生利用［J］.中国市政工程，2003（3）：5-6.

Application of Cement-emulsified Asphalt Cold Recycling Mixture in Overhaul Engineering of National Highway No. 205

Xiao Fei1，Gao Zhuangyuan2， Wang Yu3
（1. Xuzhou Highway Administration Department，Xuzhou 221002， China； 2. JSTI Group， Nanjing 211112， China；3. Yandu District Transportation Bureau of Yancheng City， Yancheng 224055， China）

Based on the overhaul engineering for the northern Xinyi section of G205 national highway， this paper analyzed cement-emulsified asphalt semi-flexible cold in-plant recycling mixture and construction technique， including material selection，mixture design， mixing， paving， rolling， curing and quality control. Control suggestions on the key points during construction were also given， which could be provided as reference for similar projects.

overhaul engineering； cold in-plant recycling； mixture； quality control； construction technique

U414

A

1672-9889（2016）02-0019-04

肖飞（1972-），男，江苏丰县人，高级工程师，主要从事公路与桥梁建设管理工作。

（2015-07-23）