乳化瀝青冷再生技術在西火路大修工程中的應用

郭秋明，趙廷杰

（北京市交通委員會路政局密云公路分局 北京市 100025）

乳化瀝青冷再生技術在西火路大修工程中的應用

郭秋明，趙廷杰

（北京市交通委員會路政局密云公路分局 北京市 100025）

乳化瀝青廠拌冷再生技術適用于我國高速公路、干線公路瀝青路面老路大中修、改擴建項目，能實現瀝青面層廢料的循環(huán)再生利用。對乳化瀝青廠拌冷再生的配合比設計、施工工藝、社會經濟效益及冷再生的應用效果進行了分析。研究結果表明，乳化瀝青廠拌冷再生材料性能已達到熱拌瀝青混合料性能要求，并且具有明顯的社會效益、經濟效益與節(jié)能減排效果。

乳化瀝青廠拌冷再生；配合比設計；施工工藝；節(jié)能減排

乳化瀝青冷再生技術由于比熱再生技術更加環(huán)保、節(jié)約資源，在很多公路發(fā)達國家得到了充分的應用。目前，美國已經制定了乳化瀝青冷再生技術的行業(yè)指南。日、前蘇聯(lián)、英、德、意等國，從上世紀70年代起相繼開始了乳化瀝青冷再生瀝青混合料的應用，到上世紀90年代，日本冷再生混合料用量約占瀝青混合料總用料的1/2。在工程應用的同時，公路發(fā)達國家還對乳化瀝青廠拌冷再生技術進行了重點研究，并投入了大量的資金和精力，也取得了很多有價值的研究成果。

本文以西火路大修工程為依托，對乳化瀝青廠拌冷再生技術進行了系統(tǒng)研究，為乳化瀝青廠拌冷再生混合料在半剛性瀝青路面大中修、改擴建等項目中的應用提供參考。

1　項目概況

西火路公路等級為三級公路，設計速度30 km/h。本次西火路大修工程起點位于白馬關村，樁號K15+000，終點位于火石嶺，樁號K32+441.336，道路沿線途徑白馬關村、關門外村、大平臺村、番字牌村、黃梁根村、司營子村、前火石嶺村等村鎮(zhèn)，全長17.441km。舊路路基寬7.5m，路面寬6m。

原路面結構為4cm中粒式瀝青混凝土AC-16C+18cm二灰穩(wěn)定砂礫+15cm舊路豁松摻灰（8%），總厚度37cm，具體見表1。

經現場實地調查，原路面病害主要為縱橫縫、龜裂、沉陷，且沉陷類病害居多。根據瀝青路面養(yǎng)護工程經驗可知，均屬于結構性病害。

根據檢測結果可知，原路面破損狀況評價等級均為次、差，路表實測彎沉均大于原設計彎沉值，路面結構強度評價等級均為差。

表1　西火路原路面結構

2　再生路面結構方案

綜合考慮到西火路路面病害類型與90多公里運距問題，路面處治方案為銑刨4cm瀝青面層，在原15cm舊路豁松摻灰局部處治底基層、原18cm二灰穩(wěn)定砂礫局部處治基層上加鋪6cm乳化瀝青廠拌冷再生混合料（CRAC-20）與4cm溫拌瀝青混凝土（WAC-13C）。

根據瀝青路面養(yǎng)護設計中的動態(tài)設計理念，銑刨4cm瀝青面層后，若發(fā)現半剛性基層存在松散、龜裂等病害特征，則采用水泥穩(wěn)定碎石回補基層，之后再加鋪瀝青面層。

3　混合料配合比設計

3.1原材料技術要求

乳化瀝青廠拌冷再生混合料采用的是慢裂型陽離子乳化瀝青。其技術指標見表2。

表2　乳化瀝青的技術要求

3.2級配設計

瀝青面層銑刨料一般篩分成0～5mm、5～10mm、10～30mm三檔，為了調整再生混合料礦料級配，需添加部分10～20mm的新礦料。根據乳化瀝青廠拌冷再生工程級配范圍，最終確定銑刨料0～5mm、5～10mm、10～30mm與新礦料10～20mm、礦粉的添加比例為37∶16∶36∶9∶2，此外，還需外摻1.5%的32.5普通硅酸鹽水泥，合成級配見圖1。

3.3最佳含水率

根據上述設計級配，乳化瀝青用量暫時取3.5%，按2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%變化外摻水量進行重型擊實試驗，最終確定最佳總含水量為3.6%，再生混合料干密度與含水量關系見圖2。

3.4最佳乳化瀝青用量

在上述級配與總液體量不變的情況下，根據乳化瀝青廠拌冷再生工程經驗，水泥用量按照1.5%、乳化瀝青用量按照3.3%、3.6%、3.9%變化，改變外摻用水量，根據規(guī)范成型方案進行馬歇爾試驗，試驗結果見圖3～圖5，綜合各項試驗指標結果，確定最佳乳化瀝青用量為3.6%。

3.5混合料性能驗證

按照RAP料0～5mm、5～10mm、10～30mm與新礦料10～20mm、礦粉的添加比例為37∶16∶36∶9∶2，外摻1.5%的32.5普通硅酸鹽水泥，最佳含水率為3.6%，最佳乳化瀝青用量為3.6%，進行了乳化瀝青廠拌冷再生混合料的60℃動穩(wěn)定度、15℃劈裂強度、干濕劈裂強度比與凍融劈裂強度比試驗，其檢測結果見表3，從試驗結果可以看出，各項性能均滿足技術要求。

表3　性能驗證試驗結果

4　施工工藝

乳化瀝青廠拌冷再生的施工工序一般包括以下八個環(huán)節(jié)：瀝青面層銑刨-RAP料運輸-RAP料篩分-再生混合料拌合-再生混合料運輸-攤鋪-碾壓-養(yǎng)生。

（1）銑刨

本項目瀝青面層病害較嚴重，按照設計圖紙對原瀝青面層全部進行銑刨，若半剛性基層需要局部處治，則基層橫向臺階一般設置為20～30cm，銑刨深度要達到設計要求。同時應注意禁止雨天銑刨。

（2）銑刨料運輸

運輸車輛應采用載重為20～30t的自卸汽車，同時卸料傾角宜大于35°。運輸車數量應根據銑刨料數量、運距、車輛噸位綜合確定。

（3）篩分

三檔RAP料應采用隔墻進行分類堆放，防止竄料，銑刨料堆放高度一般不宜超過5m；其次，RAP料堆放場地應進行硬化處理，做好排水系統(tǒng)保持堆料場排水通暢；此外，嚴禁雨天篩分RAP料。

（4）混合料拌合

再生混合料拌合前應先做好拌合樓的標定與調試，確保計量誤差控制在規(guī)定范圍內；再生混合料拌合時應均勻，無花白料、無流淌、無結團現象，施工和易性良好；再生混合料拌合后不宜存儲，應立刻運送至施工現場。

（5）混合料運輸

運料車車廂底板與側板應涂抹一薄層植物油，確保再生混合料順利卸料；裝料時，應分別進行前、后、中三次裝料，減少再生混合料運輸途中的離析；此外，運料車車廂應采用帆布覆蓋，防止混合料中的水份散失，提前破乳。

（6）攤鋪

考慮到本項目交通組織方案，再生混合料攤鋪采用常規(guī)熱拌瀝青混合料攤鋪機進行半幅攤鋪，攤鋪速度一般在3～4m/min為宜；由于本項目冷再生攤鋪層較薄僅6cm，為了確保攤鋪厚度，邊部設置了擋板工藝；此外，混合料攤鋪前，熨平板無需加熱，涂少量防粘劑即可。

（7）碾壓

本項目乳化瀝青廠拌冷再生壓實厚度較薄僅為6cm，因此，壓實機具采用雙鋼輪壓路機與輪胎式壓路機即可，碾壓分為初壓、復壓、終壓三個階段。

采用8～12t雙鋼輪壓路機靜壓1～2遍、中或低檔位振壓1～2遍進行初壓，通常初壓區(qū)長度為30～50m為宜；再采用30t以上輪胎式壓路機揉壓6～8遍進行復壓，以基本消除輪跡為宜，為了保證壓實度，輪胎式壓路機單輪配重不宜少于3t；終壓采用8～12t雙鋼輪壓路機靜壓1～2遍。

（8）養(yǎng)生

本項目冷再生混合料碾壓后自然養(yǎng)生48h，即可取出完整芯樣。養(yǎng)生期間應做好交通管制，特別是前24h，禁止一切車輛通行，養(yǎng)生48h后即可覆蓋上層溫拌瀝青混合料。

5　社會經濟效益

（1）社會效益

乳化瀝青廠拌冷再生技術適用于我國高速公路、干線公路、市政道路瀝青路面老路翻新、大修或改擴建項目，能夠實現公路建設低碳排放與綠色養(yǎng)護。采用乳化瀝青廠拌冷再生技術對已損壞的瀝青路面進行維修，可以充分利用原路面結構，實現瀝青面層廢料的循環(huán)再生利用，避免了因廢棄材料而造成的環(huán)境污染。同時，很大程度上減少瀝青、碎石等新路用材料的投入，避免了生態(tài)環(huán)境的惡化，符合國家建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的需要。

（2）經濟效益

乳化瀝青廠拌冷再生材料成本僅有普通熱拌瀝青混合料的70%～80%，經濟效益明顯；且低成本解決了拌合設備國產化問題，自主開發(fā)的特種再生機械價格僅為進口類似設備價格的30%～40%，為再生技術的大規(guī)模應用鋪平了道路。

本項目總共生產了乳化瀝青廠拌冷再生混合料約14200t。乳化瀝青廠拌冷再生出廠單價約為320元/t（單價不含RAP料的價格），而北京地區(qū)瀝青混凝土AC-25的出廠單價約為410元/t，因此，本項目共節(jié)約了經濟造價約127.8萬元，具有明顯的經濟效益。

（3）節(jié)能減排效益

采用乳化瀝青廠拌冷再生技術可以減少土地污染，減少碎石、瀝青等不可再生資源的開發(fā)；其次，乳化瀝青廠拌冷再生混合料是采用常溫拌合、常溫攤鋪、常溫碾壓，可以節(jié)約加熱能源，減少二氧化碳、二氧化硫等有害氣體的排放，改善施工條件。

本工程共實施了約14200t乳化瀝青廠拌冷再生混合料，共節(jié)約土地1.9畝，節(jié)約礦山資源12757.5t，減少瀝青用量354.4t，節(jié)約重油99.2t，減少CO2排放量309.0t，減少SO2排放量43.5t。具有明顯的節(jié)能減排效果。

6　應用效果

冷再生試驗路施工效果較好，24h即可取出完整芯樣，芯樣密實、完整，芯樣側壁光滑，且各項性能指標均能滿足現行規(guī)范的技術要求。

此外，西火路經過此次維修后，已經運營超過一年半左右的時間，路面技術狀況較好，無病害產生。

7　結論

（1）乳化瀝青廠拌冷再生技術適用于我國高速公路、干線公路瀝青路面老路大中修、改擴建項目，可以對路面各結構層病害進行徹底處治。

（2）乳化瀝青廠拌冷再生技術可靠，其材料性能已達到熱拌瀝青混合料材料性能，可以實現熱拌瀝青混合料的等厚度替換。

（3）乳化瀝青廠拌冷再生材料成本僅為普通熱拌瀝青混合料單價的70%～80%，經濟效益明顯。同時，實施該技術可以減少土地污染，減少不可再生資源的開發(fā)；減少二氧化碳、二氧化硫等有害氣體的排放，節(jié)約加熱能源，具有明顯的社會效益與節(jié)能減排效果。

［1］ 陳祥峰，張嘉林.廠拌乳化瀝青冷再生配合比設計［J］.公路，2012（8）.

［2］ 江濤.冷再生瀝青混合料用于重交路面改建時若干關鍵問題研究［D］.上海：同濟大學，2008（11）.

［3］ 孫斌.水泥-乳化瀝青廠拌冷再生技術在昌九高速公路技術改造工程中的應用研究［J］.公路交通科技（應用技術版），2008（11）.

［4］ 祖貴文，羅秀英.乳化瀝青廠拌冷再生技術在京滬高速河北段大修改造工程中的應用［C］//第三屆（2009）國際路面養(yǎng)護技術論壇，2009.

［5］ 張嘉林，陳京鈺.高速公路瀝青混凝土路面中修養(yǎng)護設計思路與輔助設計系統(tǒng)的研發(fā)［J］.公路，2011.

［6］ 中華人民共和國交通運輸部.JTG H10-2009公路瀝青路面再生技術規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2008.

Application of Emulsified Asphalt Cold Recycling Technology in Xihuo Highway Pavement Maintenance

GUO Qiu-ming，ZHAO Ting-jie
（Beijing Committee of Communications Road Affair Bureau Miyun Branch，Beijing 100025，China）

Emulsified Asphalt Cold Recycling is suitable for China's expressway，trunk highways asphalt pavement repair，renovation and expansion project，it can achieve asphalt surface waste recycling use.In this paper，mixture ratio design of emulsified asphalt cold recycled materials，construction technology，social and economic benefits，and application effect are analyzed.The results show that the performance of the material has reached the hot mix asphalt performance requirements，and has obvious social，economic and energy saving effect.

Emulsified asphalt cold recycling；Mixture ratio design；Construction technology；Energy conservation

U416.05

B

1673-6052（2016）05-0131-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.05.036