郭秋明，趙廷杰

（北京市交通委員會(huì)路政局密云公路分局 北京市 100025）

乳化瀝青冷再生技術(shù)在西火路大修工程中的應(yīng)用

郭秋明，趙廷杰

（北京市交通委員會(huì)路政局密云公路分局 北京市 100025）

乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)適用于我國高速公路、干線公路瀝青路面老路大中修、改擴(kuò)建項(xiàng)目，能實(shí)現(xiàn)瀝青面層廢料的循環(huán)再生利用。對(duì)乳化瀝青廠拌冷再生的配合比設(shè)計(jì)、施工工藝、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益及冷再生的應(yīng)用效果進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明，乳化瀝青廠拌冷再生材料性能已達(dá)到熱拌瀝青混合料性能要求，并且具有明顯的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益與節(jié)能減排效果。

乳化瀝青廠拌冷再生；配合比設(shè)計(jì)；施工工藝；節(jié)能減排

乳化瀝青冷再生技術(shù)由于比熱再生技術(shù)更加環(huán)保、節(jié)約資源，在很多公路發(fā)達(dá)國家得到了充分的應(yīng)用。目前，美國已經(jīng)制定了乳化瀝青冷再生技術(shù)的行業(yè)指南。日、前蘇聯(lián)、英、德、意等國，從上世紀(jì)70年代起相繼開始了乳化瀝青冷再生瀝青混合料的應(yīng)用，到上世紀(jì)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(yīng)用的同時(shí)，公路發(fā)達(dá)國家還對(duì)乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)研究，并投入了大量的資金和精力，也取得了很多有價(jià)值的研究成果。

本文以西火路大修工程為依托，對(duì)乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)進(jìn)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(kuò)建等項(xiàng)目中的應(yīng)用提供參考。

1　項(xiàng)目概況

西火路公路等級(jí)為三級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度30 km/h。本次西火路大修工程起點(diǎn)位于白馬關(guān)村，樁號(hào)K15+000，終點(diǎn)位于火石嶺，樁號(hào)K32+441.336，道路沿線途徑白馬關(guān)村、關(guān)門外村、大平臺(tái)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(jié)構(gòu)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(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)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(jù)瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程經(jīng)驗(yàn)可知，均屬于結(jié)構(gòu)性病害。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，原路面破損狀況評(píng)價(jià)等級(jí)均為次、差，路表實(shí)測(cè)彎沉均大于原設(shè)計(jì)彎沉值，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)等級(jí)均為差。

表1　西火路原路面結(jié)構(gòu)

2　再生路面結(jié)構(gòu)方案

綜合考慮到西火路路面病害類型與90多公里運(yùn)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(jù)瀝青路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)中的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理念，銑刨4cm瀝青面層后，若發(fā)現(xiàn)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(bǔ)基層，之后再加鋪瀝青面層。

3　混合料配合比設(shè)計(jì)

3.1原材料技術(shù)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(shù)指標(biāo)見表2。

表2　乳化瀝青的技術(shù)要求

3.2級(jí)配設(shè)計(jì)

瀝青面層銑刨料一般篩分成0～5mm、5～10mm、10～30mm三檔，為了調(diào)整再生混合料礦料級(jí)配，需添加部分10～20mm的新礦料。根據(jù)乳化瀝青廠拌冷再生工程級(jí)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(jí)配見圖1。

3.3最佳含水率

根據(jù)上述設(shè)計(jì)級(jí)配，乳化瀝青用量暫時(shí)取3.5%，按2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%變化外摻水量進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)，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(guān)系見圖2。

3.4最佳乳化瀝青用量

在上述級(jí)配與總液體量不變的情況下，根據(jù)乳化瀝青廠拌冷再生工程經(jīng)驗(yàn)，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(jù)規(guī)范成型方案進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖3～圖5，綜合各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)結(jié)果，確定最佳乳化瀝青用量為3.6%。

3.5混合料性能驗(yàn)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(jìn)行了乳化瀝青廠拌冷再生混合料的60℃動(dòng)穩(wěn)定度、15℃劈裂強(qiáng)度、干濕劈裂強(qiáng)度比與凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)，其檢測(cè)結(jié)果見表3，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，各項(xiàng)性能均滿足技術(shù)要求。

表3　性能驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)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(gè)環(huán)節(jié)：瀝青面層銑刨-RAP料運(yùn)輸-RAP料篩分-再生混合料拌合-再生混合料運(yùn)輸-攤鋪-碾壓-養(yǎng)生。

（1）銑刨

本項(xiàng)目瀝青面層病害較嚴(yán)重，按照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)原瀝青面層全部進(jìn)行銑刨，若半剛性基層需要局部處治，則基層橫向臺(tái)階一般設(shè)置為20～30cm，銑刨深度要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)應(yīng)注意禁止雨天銑刨。

（2）銑刨料運(yùn)輸

運(yùn)輸車輛應(yīng)采用載重為20～30t的自卸汽車，同時(shí)卸料傾角宜大于35°。運(yùn)輸車數(shù)量應(yīng)根據(jù)銑刨料數(shù)量、運(yùn)距、車輛噸位綜合確定。

（3）篩分

三檔RAP料應(yīng)采用隔墻進(jìn)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(chǎng)地應(yīng)進(jìn)行硬化處理，做好排水系統(tǒng)保持堆料場(chǎng)排水通暢；此外，嚴(yán)禁雨天篩分RAP料。

（4）混合料拌合

再生混合料拌合前應(yīng)先做好拌合樓的標(biāo)定與調(diào)試，確保計(jì)量誤差控制在規(guī)定范圍內(nèi)；再生混合料拌合時(shí)應(yīng)均勻，無花白料、無流淌、無結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，施工和易性良好；再生混合料拌合后不宜存儲(chǔ)，應(yīng)立刻運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)。

（5）混合料運(yùn)輸

運(yùn)料車車廂底板與側(cè)板應(yīng)涂抹一薄層植物油，確保再生混合料順利卸料；裝料時(shí)，應(yīng)分別進(jìn)行前、后、中三次裝料，減少再生混合料運(yùn)輸途中的離析；此外，運(yùn)料車車廂應(yīng)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(xiàng)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(jī)進(jìn)行半幅攤鋪，攤鋪速度一般在3～4m/min為宜；由于本項(xiàng)目冷再生攤鋪層較薄僅6cm，為了確保攤鋪厚度，邊部設(shè)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(xiàng)目乳化瀝青廠拌冷再生壓實(shí)厚度較薄僅為6cm，因此，壓實(shí)機(jī)具采用雙鋼輪壓路機(jī)與輪胎式壓路機(jī)即可，碾壓分為初壓、復(fù)壓、終壓三個(gè)階段。

采用8～12t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1～2遍、中或低檔位振壓1～2遍進(jìn)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(jī)揉壓6～8遍進(jìn)行復(fù)壓，以基本消除輪跡為宜，為了保證壓實(shí)度，輪胎式壓路機(jī)單輪配重不宜少于3t；終壓采用8～12t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1～2遍。

（8）養(yǎng)生

本項(xiàng)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(yīng)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(huì)經(jīng)濟(jì)效益

（1）社會(huì)效益

乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)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(kuò)建項(xiàng)目，能夠?qū)崿F(xiàn)公路建設(shè)低碳排放與綠色養(yǎng)護(hù)。采用乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)對(duì)已損壞的瀝青路面進(jìn)行維修，可以充分利用原路面結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)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(shí)，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(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的需要。

（2）經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)效益明顯；且低成本解決了拌合設(shè)備國產(chǎn)化問題，自主開發(fā)的特種再生機(jī)械價(jià)格僅為進(jìn)口類似設(shè)備價(jià)格的30%～40%，為再生技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用鋪平了道路。

本項(xiàng)目總共生產(chǎn)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(jià)約為320元/t（單價(jià)不含RAP料的價(jià)格），而北京地區(qū)瀝青混凝土AC-25的出廠單價(jià)約為410元/t，因此，本項(xiàng)目共節(jié)約了經(jīng)濟(jì)造價(jià)約127.8萬元，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）節(jié)能減排效益

采用乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)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?cái)備仭⒊啬雺?，可以?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(shí)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(yīng)用效果

冷再生試驗(yàn)路施工效果較好，24h即可取出完整芯樣，芯樣密實(shí)、完整，芯樣側(cè)壁光滑，且各項(xiàng)性能指標(biāo)均能滿足現(xiàn)行規(guī)范的技術(shù)要求。

此外，西火路經(jīng)過此次維修后，已經(jīng)運(yùn)營超過一年半左右的時(shí)間，路面技術(shù)狀況較好，無病害產(chǎn)生。

7　結(jié)論

（1）乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)適用于我國高速公路、干線公路瀝青路面老路大中修、改擴(kuò)建項(xiàng)目，可以對(duì)路面各結(jié)構(gòu)層病害進(jìn)行徹底處治。

（2）乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)可靠，其材料性能已達(dá)到熱拌瀝青混合料材料性能，可以實(shí)現(xiàn)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(jià)的70%～80%，經(jīng)濟(jì)效益明顯。同時(shí)，實(shí)施該技術(shù)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(huì)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(shè)計(jì)［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(shí)若干關(guān)鍵問題研究［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2008（11）.

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

［4］ 祖貴文，羅秀英.乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)在京滬高速河北段大修改造工程中的應(yīng)用［C］//第三屆（2009）國際路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)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(hù)設(shè)計(jì)思路與輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研發(fā)［J］.公路，2011.

［6］ 中華人民共和國交通運(yùn)輸部.JTG H10-2009公路瀝青路面再生技術(shù)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