乳化沥青冷再生技术在西火路大修工程中的应用

郭秋明，赵廷杰

（北京市交通委员会路政局密云公路分局 北京市 100025）

乳化沥青冷再生技术在西火路大修工程中的应用

郭秋明，赵廷杰

（北京市交通委员会路政局密云公路分局 北京市 100025）

乳化沥青厂拌冷再生技术适用于我国高速公路、干线公路沥青路面老路大中修、改扩建项目，能实现沥青面层废料的循环再生利用。对乳化沥青厂拌冷再生的配合比设计、施工工艺、社会经济效益及冷再生的应用效果进行了分析。研究结果表明，乳化沥青厂拌冷再生材料性能已达到热拌沥青混合料性能要求，并且具有明显的社会效益、经济效益与节能减排效果。

乳化沥青厂拌冷再生；配合比设计；施工工艺；节能减排

乳化沥青冷再生技术由于比热再生技术更加环保、节约资源，在很多公路发达国家得到了充分的应用。目前，美国已经制定了乳化沥青冷再生技术的行业指南。日、前苏联、英、德、意等国，从上世纪70年代起相继开始了乳化沥青冷再生沥青混合料的应用，到上世纪90年代，日本冷再生混合料用量约占沥青混合料总用料的1/2。在工程应用的同时，公路发达国家还对乳化沥青厂拌冷再生技术进行了重点研究，并投入了大量的资金和精力，也取得了很多有价值的研究成果。

本文以西火路大修工程为依托，对乳化沥青厂拌冷再生技术进行了系统研究，为乳化沥青厂拌冷再生混合料在半刚性沥青路面大中修、改扩建等项目中的应用提供参考。

1　项目概况

西火路公路等级为三级公路，设计速度30 km/h。本次西火路大修工程起点位于白马关村，桩号K15+000，终点位于火石岭，桩号K32+441.336，道路沿线途径白马关村、关门外村、大平台村、番字牌村、黄梁根村、司营子村、前火石岭村等村镇，全长17.441km。旧路路基宽7.5m，路面宽6m。

原路面结构为4cm中粒式沥青混凝土AC-16C+18cm二灰稳定砂砾+15cm旧路豁松掺灰（8%），总厚度37cm，具体见表1。

经现场实地调查，原路面病害主要为纵横缝、龟裂、沉陷，且沉陷类病害居多。根据沥青路面养护工程经验可知，均属于结构性病害。

根据检测结果可知，原路面破损状况评价等级均为次、差，路表实测弯沉均大于原设计弯沉值，路面结构强度评价等级均为差。

表1　西火路原路面结构

2　再生路面结构方案

综合考虑到西火路路面病害类型与90多公里运距问题，路面处治方案为铣刨4cm沥青面层，在原15cm旧路豁松掺灰局部处治底基层、原18cm二灰稳定砂砾局部处治基层上加铺6cm乳化沥青厂拌冷再生混合料（CRAC-20）与4cm温拌沥青混凝土（WAC-13C）。

根据沥青路面养护设计中的动态设计理念，铣刨4cm沥青面层后，若发现半刚性基层存在松散、龟裂等病害特征，则采用水泥稳定碎石回补基层，之后再加铺沥青面层。

3　混合料配合比设计

3.1原材料技术要求

乳化沥青厂拌冷再生混合料采用的是慢裂型阳离子乳化沥青。其技术指标见表2。

表2　乳化沥青的技术要求

3.2级配设计

沥青面层铣刨料一般筛分成0～5mm、5～10mm、10～30mm三档，为了调整再生混合料矿料级配，需添加部分10～20mm的新矿料。根据乳化沥青厂拌冷再生工程级配范围，最终确定铣刨料0～5mm、5～10mm、10～30mm与新矿料10～20mm、矿粉的添加比例为37∶16∶36∶9∶2，此外，还需外掺1.5%的32.5普通硅酸盐水泥，合成级配见图1。

3.3最佳含水率

根据上述设计级配，乳化沥青用量暂时取3.5%，按2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%变化外掺水量进行重型击实试验，最终确定最佳总含水量为3.6%，再生混合料干密度与含水量关系见图2。

3.4最佳乳化沥青用量

在上述级配与总液体量不变的情况下，根据乳化沥青厂拌冷再生工程经验，水泥用量按照1.5%、乳化沥青用量按照3.3%、3.6%、3.9%变化，改变外掺用水量，根据规范成型方案进行马歇尔试验，试验结果见图3～图5，综合各项试验指标结果，确定最佳乳化沥青用量为3.6%。

3.5混合料性能验证

按照RAP料0～5mm、5～10mm、10～30mm与新矿料10～20mm、矿粉的添加比例为37∶16∶36∶9∶2，外掺1.5%的32.5普通硅酸盐水泥，最佳含水率为3.6%，最佳乳化沥青用量为3.6%，进行了乳化沥青厂拌冷再生混合料的60℃动稳定度、15℃劈裂强度、干湿劈裂强度比与冻融劈裂强度比试验，其检测结果见表3，从试验结果可以看出，各项性能均满足技术要求。

表3　性能验证试验结果

4　施工工艺

乳化沥青厂拌冷再生的施工工序一般包括以下八个环节：沥青面层铣刨-RAP料运输-RAP料筛分-再生混合料拌合-再生混合料运输-摊铺-碾压-养生。

（1）铣刨

本项目沥青面层病害较严重，按照设计图纸对原沥青面层全部进行铣刨，若半刚性基层需要局部处治，则基层横向台阶一般设置为20～30cm，铣刨深度要达到设计要求。同时应注意禁止雨天铣刨。

（2）铣刨料运输

运输车辆应采用载重为20～30t的自卸汽车，同时卸料倾角宜大于35°。运输车数量应根据铣刨料数量、运距、车辆吨位综合确定。

（3）筛分

三档RAP料应采用隔墙进行分类堆放，防止窜料，铣刨料堆放高度一般不宜超过5m；其次，RAP料堆放场地应进行硬化处理，做好排水系统保持堆料场排水通畅；此外，严禁雨天筛分RAP料。

（4）混合料拌合

再生混合料拌合前应先做好拌合楼的标定与调试，确保计量误差控制在规定范围内；再生混合料拌合时应均匀，无花白料、无流淌、无结团现象，施工和易性良好；再生混合料拌合后不宜存储，应立刻运送至施工现场。

（5）混合料运输

运料车车厢底板与侧板应涂抹一薄层植物油，确保再生混合料顺利卸料；装料时，应分别进行前、后、中三次装料，减少再生混合料运输途中的离析；此外，运料车车厢应采用帆布覆盖，防止混合料中的水份散失，提前破乳。

（6）摊铺

考虑到本项目交通组织方案，再生混合料摊铺采用常规热拌沥青混合料摊铺机进行半幅摊铺，摊铺速度一般在3～4m/min为宜；由于本项目冷再生摊铺层较薄仅6cm，为了确保摊铺厚度，边部设置了挡板工艺；此外，混合料摊铺前，熨平板无需加热，涂少量防粘剂即可。

（7）碾压

本项目乳化沥青厂拌冷再生压实厚度较薄仅为6cm，因此，压实机具采用双钢轮压路机与轮胎式压路机即可，碾压分为初压、复压、终压三个阶段。

采用8～12t双钢轮压路机静压1～2遍、中或低档位振压1～2遍进行初压，通常初压区长度为30～50m为宜；再采用30t以上轮胎式压路机揉压6～8遍进行复压，以基本消除轮迹为宜，为了保证压实度，轮胎式压路机单轮配重不宜少于3t；终压采用8～12t双钢轮压路机静压1～2遍。

（8）养生

本项目冷再生混合料碾压后自然养生48h，即可取出完整芯样。养生期间应做好交通管制，特别是前24h，禁止一切车辆通行，养生48h后即可覆盖上层温拌沥青混合料。

5　社会经济效益

（1）社会效益

乳化沥青厂拌冷再生技术适用于我国高速公路、干线公路、市政道路沥青路面老路翻新、大修或改扩建项目，能够实现公路建设低碳排放与绿色养护。采用乳化沥青厂拌冷再生技术对已损坏的沥青路面进行维修，可以充分利用原路面结构，实现沥青面层废料的循环再生利用，避免了因废弃材料而造成的环境污染。同时，很大程度上减少沥青、碎石等新路用材料的投入，避免了生态环境的恶化，符合国家建设资源节约型、环境友好型社会的需要。

（2）经济效益

乳化沥青厂拌冷再生材料成本仅有普通热拌沥青混合料的70%～80%，经济效益明显；且低成本解决了拌合设备国产化问题，自主开发的特种再生机械价格仅为进口类似设备价格的30%～40%，为再生技术的大规模应用铺平了道路。

本项目总共生产了乳化沥青厂拌冷再生混合料约14200t。乳化沥青厂拌冷再生出厂单价约为320元/t（单价不含RAP料的价格），而北京地区沥青混凝土AC-25的出厂单价约为410元/t，因此，本项目共节约了经济造价约127.8万元，具有明显的经济效益。

（3）节能减排效益

采用乳化沥青厂拌冷再生技术可以减少土地污染，减少碎石、沥青等不可再生资源的开发；其次，乳化沥青厂拌冷再生混合料是采用常温拌合、常温摊铺、常温碾压，可以节约加热能源，减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放，改善施工条件。

本工程共实施了约14200t乳化沥青厂拌冷再生混合料，共节约土地1.9亩，节约矿山资源12757.5t，减少沥青用量354.4t，节约重油99.2t，减少CO2排放量309.0t，减少SO2排放量43.5t。具有明显的节能减排效果。

6　应用效果

冷再生试验路施工效果较好，24h即可取出完整芯样，芯样密实、完整，芯样侧壁光滑，且各项性能指标均能满足现行规范的技术要求。

此外，西火路经过此次维修后，已经运营超过一年半左右的时间，路面技术状况较好，无病害产生。

7　结论

（1）乳化沥青厂拌冷再生技术适用于我国高速公路、干线公路沥青路面老路大中修、改扩建项目，可以对路面各结构层病害进行彻底处治。

（2）乳化沥青厂拌冷再生技术可靠，其材料性能已达到热拌沥青混合料材料性能，可以实现热拌沥青混合料的等厚度替换。

（3）乳化沥青厂拌冷再生材料成本仅为普通热拌沥青混合料单价的70%～80%，经济效益明显。同时，实施该技术可以减少土地污染，减少不可再生资源的开发；减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放，节约加热能源，具有明显的社会效益与节能减排效果。

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［4］ 祖贵文，罗秀英.乳化沥青厂拌冷再生技术在京沪高速河北段大修改造工程中的应用［C］//第三届（2009）国际路面养护技术论坛，2009.

［5］ 张嘉林，陈京钰.高速公路沥青混凝土路面中修养护设计思路与辅助设计系统的研发［J］.公路，2011.

［6］ 中华人民共和国交通运输部.JTG H10-2009公路沥青路面再生技术规范［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