基于半柔性廠拌冷再生技術(shù)的瀝青混合料應(yīng)用

郭偉 孫慶珠

（山東省滕州市公路事業(yè)發(fā)展中心，山東 滕州 277599）

在公路再生技術(shù)中，作為工廠攪拌表面的一層熱再生混合物，舊材料含量低，地?zé)嵩偕荒芴幚砗穸刃∮?cm～5cm的表面。瀝青層冷再生技術(shù)具有舊材料含量高、使用率高、綜合性能高、能耗低、排放率低等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)公路養(yǎng)護(hù)建設(shè)中具有重要推廣意義。

一、半柔性廠拌冷再生技術(shù)概述

（一）概念

半柔性廠拌再生技術(shù)是指將再生瀝青路面材料運(yùn)至拌和站，在室溫下與新礦物骨料、再生水泥和水重新篩選并混合的路面再生技術(shù)，再生混合料在室溫下攤鋪，形成路面結(jié)構(gòu)層[1]。

（二）特點(diǎn)

舊材料回收率70%，遠(yuǎn)高于工廠攪拌回收舊材料的混合率（30%）；冷拌冷鋪可避免熱拌瀝青混合料攤鋪過(guò)程中的廢氣污染和資源消耗，節(jié)約資源60%以上，節(jié)能減排75%以上；與其他再生技術(shù)相比成本較低，與相同厚度的下層瀝青相比，成本至少可節(jié)約5%～10%；劈裂強(qiáng)度為0.66MPa，干濕劈裂強(qiáng)度比為85.51%，馬歇爾穩(wěn)定性達(dá)到5.8kN（流量值為4.4mm），凍融劈裂強(qiáng)度比為85.5%，動(dòng)彈性模量為5000MPa，強(qiáng)度高、承載力大；施工過(guò)程簡(jiǎn)單，只需在普通瀝青混凝土混合料中加水，使用普通攤鋪機(jī)和壓路機(jī)施工，無(wú)需特殊設(shè)備，養(yǎng)護(hù)4小時(shí)后便可開(kāi)放輕型交通[2]。

二、工程簡(jiǎn)介

（一）概況

國(guó)道206線棗莊臨沂界至臺(tái)兒莊澗頭集段大修工程第三合同段，路線全長(zhǎng)16.324km，一級(jí)公路，設(shè)計(jì)時(shí)速80km。該線路是棗莊市重要的南北交通干線，承擔(dān)著棗莊市與臨沂、徐州等周邊城市間的大量客貨運(yùn)輸。近年來(lái)，隨著交通流量增加，路面出現(xiàn)大面積嚴(yán)重病害。此次大修工程施工共有4個(gè)標(biāo)段，樁號(hào)為k600+202～k649+324（含省道904棗薛線起點(diǎn)至棗濟(jì)路口2.64km），長(zhǎng)51.762km。該段為第三合同段，樁號(hào)k633+000～k649+324，全長(zhǎng)16.324km。

（二）瀝青路面結(jié)構(gòu)

k638+200～k639+600段：4cm細(xì)粒瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13）+6cm中粒改性瀝青混凝土（AC-20）+12cm廠拌冷再生瀝青混合料+18cm水泥穩(wěn)定碎石；k639+600～k641+800段：4cm細(xì)粒瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13）+6cm中粒改性瀝青混凝土（AC-20）+18cm水泥穩(wěn)定碎石+18cm廠拌冷再生水穩(wěn)定碎石；k633+000～k633+800下行、k636+100～k638+200、k642+010～k649+324段：4cm細(xì)粒瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13）+6cm中粒改性瀝青混凝土（AC-20）+18cm水泥穩(wěn)定碎石（+16cm水泥穩(wěn)定碎石）；k639+600～k641+800上行段和k633+800～k636+100下行段：4cm細(xì)粒瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13）+6cm中粒改性瀝青混凝土（AC-20）+12cm廠拌冷再生瀝青混合料+18cm水泥穩(wěn)定碎石。

三、基于半柔性廠拌冷再生技術(shù)的瀝青混合料應(yīng)用要點(diǎn)

（一）銑刨要點(diǎn)

再生瀝青路面材料的研磨質(zhì)量直接決定乳化瀝青在冷再生中的適宜性，不應(yīng)包含基本材料、土壤、污垢等特性，應(yīng)嚴(yán)格控制破碎后物料的粒度和粒度組成，定期開(kāi)展篩分試驗(yàn)，掌握分布變化，及時(shí)調(diào)整混合料粒度組成。同時(shí)，在鋪設(shè)再生材料時(shí)，應(yīng)注意鋪設(shè)高度，避免材料在自重作用下再次黏結(jié)，形成較大顆粒。對(duì)于顆粒較小的材料，應(yīng)盡可能采取覆蓋措施，減少再生料中水分對(duì)二次混合物質(zhì)量的影響。半柔性廠拌冷再生混合料中研磨材料含量達(dá)60%以上，其質(zhì)量尤為重要。因此，根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，建議控制銑削速度，減少片狀顆粒的出現(xiàn)。

原路面應(yīng)按照再生層的設(shè)計(jì)厚度碾磨，銑削過(guò)程中應(yīng)注意幾點(diǎn)：速度應(yīng)為4m/min～6m/min；銑削不得過(guò)深或留下夾層；銑削側(cè)應(yīng)清潔，無(wú)松散顆粒；銑刨表面清理、病害調(diào)查和路面加固應(yīng)清潔無(wú)污染[3]。

（二）拌和要點(diǎn)

泡沫瀝青混合料由KM220連續(xù)攪拌機(jī)拌和，確保舊材料、碎石、瀝青和水泥測(cè)量精度。舊材料、石粉、瀝青和水泥通過(guò)電子控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整，確保泡沫瀝青均勻連續(xù)攪拌。研磨材料中的超細(xì)顆粒必須通過(guò)料斗上的網(wǎng)格去除。為保證再生層與下半剛性地基之間的黏度，鋪設(shè)再生層之前，必須預(yù)濕處理下一層的表面。攪拌過(guò)程中應(yīng)注意定期檢查瀝青起泡效果（膨脹率和半衰期）；開(kāi)展泡沫混合 物試驗(yàn)。

（三）運(yùn)輸要點(diǎn)

使用大運(yùn)量的車(chē)輛運(yùn)輸混合料。運(yùn)輸前，應(yīng)檢查運(yùn)輸車(chē)輛完整性，保持車(chē)廂內(nèi)部清潔、車(chē)廂底部不積水；裝載過(guò)程中，運(yùn)輸車(chē)應(yīng)分5次左右移回車(chē)輛安裝位置，減少車(chē)輛粗細(xì)料和骨料的局部離析和分散；運(yùn)輸過(guò)程中，為加強(qiáng)防潮、防止空氣污染，應(yīng)使用放置在防水油布及其覆蓋物下的回收材料和混合物，以便駕駛員在卸貨時(shí)可輕松地將其移除，保持材料裝載的高度均勻性，防止材料分離；混合料到達(dá)主干道時(shí)，應(yīng)根據(jù)材料清單在現(xiàn)場(chǎng)接收，嚴(yán)格檢查原材料拌和劑的質(zhì)量。如果車(chē)輛在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重故障，必須在最短時(shí)間內(nèi)排除。由于車(chē)輛問(wèn)題導(dǎo)致材料無(wú)法及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，須立即清除混合料，避免混合料固化，導(dǎo)致車(chē)輛報(bào)廢[4]。

（四）攤鋪要點(diǎn)

瀝青泡沫混合料和水泥穩(wěn)定碎石混合料的攤鋪基本相同。通常，不需要加熱攤鋪機(jī)攤鋪。攤鋪機(jī)速度為2m/min～3m/min，攤鋪應(yīng)連續(xù)、均勻、不間斷，布料槽中的混合料高度應(yīng)保持在中軸線以上。再生泡沫瀝青層松弛系數(shù)為1.25～1.3，局部偏析及彈簧現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)處理，建立質(zhì)量控制，監(jiān)控厚度和含水量。

（五）碾壓要點(diǎn)

根據(jù)路面寬度、車(chē)輪寬度和壓路機(jī)車(chē)輪步長(zhǎng)，制定碾壓方案，攤鋪機(jī)應(yīng)配備大噸位單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)開(kāi)展初始碾壓。初始碾壓時(shí)，壓路機(jī)應(yīng)緊跟攤鋪機(jī)靜壓，隨后在高振動(dòng)水平（高振幅、低頻率）下開(kāi)展碾壓。碾壓數(shù)量應(yīng)確保再生層厚度2/3以內(nèi)的碾壓程度達(dá)到規(guī)范要求，壓路機(jī)運(yùn)行速度不超過(guò)3km/h。當(dāng)采用大噸位單振動(dòng)壓路機(jī)獲得初始?jí)毫r(shí)，如果出現(xiàn)卡滑輪現(xiàn)象，可采用膠輪壓路機(jī)預(yù)灑水后再預(yù)壓。然后用雙鋼輪振動(dòng)路基壓路機(jī)對(duì)涂層開(kāi)展高頻碾壓。壓路機(jī)用橡皮輪至少加壓10次，必要時(shí)灑水，嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成或攤鋪的場(chǎng)地上碾壓或急劇轉(zhuǎn)彎。在粉碎過(guò)程中，二次層表面應(yīng)保持濕潤(rùn)。如果水蒸發(fā)得太快，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充少量水，但嚴(yán)禁大量灑水。出現(xiàn)“彈簧”、松弛、剝落等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)開(kāi)啟拌和或采用其他處理方法[5]。

（六）養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)

每攤鋪一步，碾壓檢查合格，立即開(kāi)始護(hù)理。保溫時(shí)間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定，一般不少于5d，無(wú)需澆水。在夏季高溫時(shí)，可將養(yǎng)護(hù)時(shí)間定為2d，保證乳化瀝青強(qiáng)度。鋪設(shè)上層結(jié)構(gòu)時(shí)，可適當(dāng)延長(zhǎng)基層養(yǎng)護(hù)時(shí)間，避免基層水分的流失。當(dāng)溫度較低或風(fēng)較大時(shí)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間可適當(dāng)延長(zhǎng)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)基層施工過(guò)程中未及時(shí)鉆取完整的芯樣，或現(xiàn)場(chǎng)施工基層材料含水量已基本降至2%以下時(shí)，可自行清除路面基層防水材料的結(jié)構(gòu)層。養(yǎng)護(hù)過(guò)程中不允許通過(guò)穩(wěn)定的泡沫再生層鋪設(shè)冷再生瀝青泡沫，避免水分蒸發(fā)。保存過(guò)程中應(yīng)及時(shí)檢查路面含水率，基質(zhì)再生含水率≤2%時(shí)，可鋪設(shè)結(jié)構(gòu)頂層。

四、基于半柔性廠拌冷再生技術(shù)的瀝青混合料應(yīng)用事項(xiàng)

（一）做好準(zhǔn)備工作

為有效保證廠拌冷再生技術(shù)的應(yīng)用效果，應(yīng)認(rèn)真準(zhǔn)備和實(shí)施，按程序施工：一是封閉交通、原瀝青路面銑刨、表面清理、病害處理、銑刨運(yùn)輸、混合料拌和、混合料運(yùn)輸、混合料碾壓、養(yǎng)生、噴撒黏性層、底層鋪油；二是在原路面整修前一周，在再生路段每個(gè)路口均須設(shè)置警告標(biāo)志，提醒駕駛員及行人有關(guān)交通封閉時(shí)間。在準(zhǔn)備初期路面時(shí)，交通完全封閉，禁止所有車(chē)輛行駛。在施工及維修過(guò)程中，徹底封閉施工路段，豎立警告牌警告車(chē)輛與行人；三是在施工過(guò)程中，注意各類(lèi)機(jī)械設(shè)備的日常維護(hù)調(diào)試，保證其最佳施工性能；四是注意驗(yàn)收建材質(zhì)量，將所有認(rèn)證材料及時(shí)送達(dá)工程施工現(xiàn)場(chǎng)；五是持續(xù)開(kāi)展工人的技術(shù)培訓(xùn)，熟練掌握冷瀝青再生料混合的技術(shù)和操作要求，掌握質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理，嚴(yán)格執(zhí)行施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[6]。

（二）保證材料穩(wěn)定性

合適的含水量是半柔性瀝青混合料壓實(shí)的重要因素。研究表明，混合料用水量與混合料密度有重要關(guān)系。在不同的拌和用水量下，半柔性廠拌冷再生瀝青混合料密度具有明顯的峰值；同時(shí)，摻水對(duì)混合料的模量有重要影響。因此，在實(shí)際工作中需重點(diǎn)確定混合料含水量，提高半柔性瀝青混合料的綜合強(qiáng)度和水穩(wěn)定性。在半柔性瀝青混合料中，水泥作為黏合劑，水泥水化反應(yīng)消耗一定量的水，生產(chǎn)水化產(chǎn)物可填充爐料空隙，縮短間隙，提高爐料密度。水化反應(yīng)釋放的熱量有利于瀝青的快速脫乳化，提高混合料初始強(qiáng)度。然而，水泥所能提供的功能是有限的。研究表明，過(guò)量的水泥會(huì)加劇混合料的干縮和溫縮，降低其抗疲勞性能。因此，應(yīng)合理控制水泥用量。

（三）科學(xué)挑選原料

半柔性廠拌冷再生混合料由再生膠凝材料、再生舊材料、新粗細(xì)骨料、水泥、水等組成，新粗細(xì)骨料和水泥還應(yīng)遵循以下原則：一是再生舊瀝青路面材料不得與基層材料混合，并應(yīng)保持清潔，最好將其分為粗粒級(jí)和細(xì)粒級(jí)，并篩選出超粒度的顆粒，盡量使篩分后的舊材料粒度均勻；二是粗骨料和細(xì)骨料必須清潔干燥，顆粒表面灰塵越少越好。由于舊骨料含量高，應(yīng)在滿足規(guī)范相關(guān)要求的前提下，選擇高強(qiáng)度的新骨料，粒徑范圍應(yīng)穩(wěn)定。如果新骨料含有大量巖性雜質(zhì)和高含塵量，將影響瀝青涂層效果。因此，項(xiàng)目組應(yīng)提前充分調(diào)查骨料制造商，選擇物理力學(xué)性能和附著力符合規(guī)范要求、產(chǎn)品性能和數(shù)量供應(yīng)穩(wěn)定的骨料供應(yīng)商。施工中應(yīng)控制骨料級(jí)配、壓碎值、含泥量、針片狀含量等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，尤其是細(xì)骨料的含泥量；三是水泥應(yīng)選用硅酸鹽水泥，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，可考慮初凝時(shí)間長(zhǎng)、終凝時(shí)間與初凝時(shí)間間隔小的水泥[7]。

（四）落實(shí)再生管控

半柔性混合冷卻再生工藝是實(shí)際應(yīng)用的主要環(huán)節(jié)，相關(guān)人員應(yīng)認(rèn)真調(diào)試回收材料，合理組織安裝堆料機(jī)和提升機(jī)，保證其最佳性能。為使乳化瀝青發(fā)揮更大作用，保證路面正常施工、維修和保養(yǎng)，施工人員必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求操作，合理配置、控制直線行駛速度，一般為5m/min。舊路面的銑刨和清洗主要通過(guò)臺(tái)式銑床自動(dòng)完成，將這些舊瀝青粉碎后再加入適量乳化水和乳化瀝青，刺激乳化水和瀝青的再生，有效地保證瀝青混合料的均勻性。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著公路網(wǎng)建設(shè)日益完整，公路網(wǎng)的維護(hù)保養(yǎng)已成為一個(gè)新的課題。乳化瀝青具有無(wú)毒、難燃、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、原料易取、施工方便等特點(diǎn)，半柔性廠拌冷再生技術(shù)的研究與應(yīng)用引起廣泛關(guān)注。乳化瀝青冷卻不僅可以利用陳舊的筑路材料節(jié)約建材，還可以解決室內(nèi)垃圾利用和環(huán)境污染問(wèn)題，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，節(jié)約了投資，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。