沥青路面冷再生施工技术的应用

2014-03-20吴建萍

交通运输研究 2014年10期

吴建萍

（陕西省交通建设集团公司西长分公司，陕西西安 710086）

1 工程概况

厂拌冷再生试验路位于某高速公路K49+000~K51+100左幅路基，全长2 100m，其中含3道明通道和4道明盖板。通过厂拌冷再生的方法分别使用泡沫沥青和改性乳化沥青进行冷再生混合料的生产和施工。主线路面段半幅宽度为12.3m，加宽渐变段宽15.8~16.11m。本次厂拌冷再生柔性基层试验路方案如图1所示。方案一：20cm水稳砂砾+20cm水稳碎石+28cm泡沫沥青稳定基层+10cm沥青混凝土面层；方案二：20cm水稳砂砾+20cm水稳碎石+20cm泡沫沥青稳定基层+18cm沥青混凝土面层；方案三：20cm水稳砂砾+20cm水稳碎石+20cm乳化沥青稳定基层+18cm沥青混凝土面层。本高速公路通过利用再生回收料修筑新的柔性基层，代替原有设计方案的20cm厚水泥稳定碎石基层。

图1 试验路方案（单位：cm）

2 冷再生料的生产

试验路采用维特根公司的移动式冷拌再生机，该再生机配备连续式双轴搅拌锅和精确的微机控制配料系统。该拌和设备的集成化和自动化水平很高，整个拌和现场的组织变得非常简单，仅需要几个操作人员和两台装载机不停地供料即可。空载的运料卡车有序地排队候料，而满载再生混合料的卡车则驶向7km之外的摊铺现场。整个生产过程，首先使用两台装载机分别为两个背对背结构的配料斗装料，一个料斗装旧沥青回收料，另外一个料斗装石屑，每个料斗均有一个可调节的出料门，从而确保旧沥青回收料和石屑能够按确定的比例配料。接下来的步骤都是自动进行，配好的材料被输送到连续式双轴搅拌锅。同时，精确计量的水、水泥、乳化沥青或者泡沫沥青被加入拌和锅。最后，再生后的材料从拌和锅出来后通过输送带直接卸至运料卡车里。

3 冷再生料的摊铺和压实

考虑到工作面的宽度较大，施工现场采用两台摊铺机同时进行摊铺作业。两台摊铺机之间的纵向间距保持在10m左右，纵向接缝的重叠宽度至少为10cm，摊铺时采用两边挂钢线，中间架平衡梁的方式保证摊铺的高程和平整度。为确保连续摊铺，将摊铺机的工作速度控制在1~2m/min左右，而且确保一定数量的运料车，防止供料不及时而断料。工程实践表明，泡沫沥青冷再生混合料的施工难度远远小于热拌混合料。由于工作面过宽，有时会发生供料间断的现象，但对施工的质量影响不大。原因在于泡沫沥青冷再生料本身是一种冷料，只要保证其本身的压实含水率满足要求即可。

施工初始阶段采用分两层摊铺，逐层压实的方案。实践证明，对于每层10cm的冷再生料而言，采用振动压路机碾压3遍可以获得良好的压实度，现场采用灌砂法实测压实度超过98%。后来，又成功地实施了一次性摊铺压实20cm的冷再生料的方案。具体步骤为：首先采用轮胎压路机静压1遍，然后再使用双钢轮压路机弱振1遍，单钢轮压路机弱振2遍，最后使用轮胎压路机进行不间断碾压，使再生层的表面保持湿润。

4 冷再生质量控制技术

4.1 RAP级配

根据工程实践经验，如RAP最大粒径为40mm，过大的颗粒可能造成混合料离析、孔隙过多、渗透性增大和面层摊铺与压实困难。对于水泥-乳化沥青冷再生混合料（CR）较薄的部分，过大的RAP可能导致面层撕裂。实践表明RAP最大粒径适宜小于压实层厚度的1/3。当RAP特性发生重大变化时，会出现级配或沥青含量的显著不同。当室外试验结果变化较大时，要注意外加剂采样和试验。

4.2 再生剂的取样

当施工中采用乳化沥青作再生剂时，应当考虑乳化沥青等级的变化，从而有利于现场沥青膜的形成与压实。当现场施工中发现沥青裹覆与压实困难时，则可以把乳化沥青换成较软级别。提高沥青裹覆，应调整含水量而不是调整再生剂用量，再生剂用量应根据试验调整确定。

4.3 再生混合料的含水量控制

用乳化沥青和乳化再生剂作为再生剂的CR混合料，需适当养护以达到最终强度。各地对摊铺磨耗层含水量有不同的要求，主要根据混合料再生前的含水量决定。好的再生剂分散和压实需要适当地控制水分，分散所需含水量比压实多。对于乳化沥青和乳化再生剂，当混合料开始破乳，即颜色由棕色变成黑色时才进行压实。延迟乳化沥青或CR混合料的压实时间为30~120min，延迟时间取决于再生剂的破乳性质、层厚和天气。为获得最终强度（养护），面层中需留有拌和与压实所需的水分，在压实时不能密封。

5 冷再生效果检验

5.1 再生材料级配的检验

试验路采用的原材料与配合比设计中采用的材料一致，考虑到试验路材料设计采用了泡沫沥青和乳化沥青两种材料作为稳定剂，配合比设计中采用的级配不尽相同，因此，对于不同的结构方案，合成级配的要求也不相同，以下是拌和厂矿料级配检验结果（见表1）。

表1 泡沫沥青混合料矿料级配检验结果

5.2 再生材料的力学性能检测

为了检验拌制的冷再生混合料是否合格，应定期对拌和厂生产的混合料成品料取样，运至工地试验室即时成型，以对混合料的质量进行检验。表2为成品料的力学性能检测结果。

表2 成品料的力学性能检测结果

5.3 试验路压实度检测

在再生基层施工过程中，通过调整摊铺、碾压工艺及遍数，以保证再生基层的压实度。根据室内试验结果，采用破碎旧料的泡沫沥青混合料的标准密度为2.240g/cm3，改性乳化沥青混合料的标准密度为2.235g/cm3，采用非破碎旧料的泡沫沥青混合料的标准密度为2.180 8g/cm3，以此作为基层控制压实度的标准。由压实度检测结果可以看出，冷再生混合料基层压实后的压实度基本在98%以上，满足规范要求，再生混合料基层具有良好的压实性能。

5.4 试验路取芯检测

再生基层竣工后，对试验路随机钻取了芯样，对芯样按自然养生的时间进行了力学性能检测。由于各个路段铺筑的方式不同，有的是一层直接铺筑，有的是分层铺筑。对于分层铺筑的基层，由于层间结合不是很好，不太容易完整地取出芯样，故钻芯原则为：采用分层铺筑的基层，采用分层取芯；单层铺筑的基层，则一层取芯。试验结果表明，再生基层芯样的完整性较好，特别是采用破碎旧料铺筑基层，完整性好、密实度高，芯样表面也较光滑。这些都从侧面反映了采用变异性小的旧料，再生基层有更好的质量。乳化沥青基层芯样与泡沫沥青芯样从外观上看，并无差别。

同时测试结果表明，再生基层部分路段竣工后20d左右，已形成了较高的强度，但各个路段的检测结果离散性较大，这与试验路的工期长短、施工的连续性以及天气的影响是密切相关的。竣工后60d的检测结果表明，泡沫沥青基层及乳化沥青基层都有较高的强度，基本上都能达到设计要求。