公路维修工程中沥青路面基层冷再生技术的应用研究

续 勤

（甘肃省交通科学研究院集团有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

公路是人们出行和交通运输的基础，但是随着超载车辆的增多和车辆轮胎的大量摩擦，在一定程度上减少了公路的使用寿命，因此对公路进行维修和养护不仅是保障交通运输顺利通行的重要基础，也是提升人们出行安全系数的重要保障。在传统维修技术背景下，一般会在材料上面造成极大的浪费，难以符合现阶段我国集约型社会发展理念，因此冷再生技术应运而生，该技术无论是在公路维修质量提升方面还是加快维修效率方面都有着极大的作用，因此需要对该技术进行深入研究，以此来全面保障冷再生技术的使用效果与价值。

1 冷再生技术相关简介

在常温条件下，结合专业的机械设备进行连续铣刨和破碎等工艺来完成相关工程，这种技术被称为冷再生技术，其工艺作用的对象包含面层、旧路面结构层等部位，同时其技术流程包括再生材料的添加、拌和、摊铺和碾压等，以此为基础，使路面的结构层重新形成一定的承载能力［1］。该技术的主要特点有以下三点。

1.1 成本较低

对于公路维修施工而言，会投入大量的资金来支持维修工程的顺利实施，其中包含人工费用、材料运输费用和机械的租赁与维护费用，在整个维修工程中，材料费用占比较大。因此在冷再生技术的使用中，能够有效的节省材料，就可减少大量材料资金的投入。

1.2 工期较短

冷再生技术可以减少传统公路维修工程中材料的采购、运输和更换等环节，将现有的铺层材料加以运用，提高整体施工速度。一些工序如铣刨、破碎、添加、拌和和摊铺等可以短时间内一次性完成，满足工期缩短的要求和道路通行要求［2］。

1.3 环境污染较低

在公路维修期间，会造成一定的施工材料的大量堆积和各种粉尘产生，在现场不仅会造成环境污染，而且还会为周边居民的出行产生不便。而在冷再生技术支持下，其可以对材料做出二次利用，进而有效减少环境污染的发生，并且可以合理利用废旧料，使路用废料能够循环使用。

2 沥青路面冷再生技术的作用机理

2.1 乳化沥青在冷再生混合料中的作用机理

在电荷作用分析中，乳化沥青粒子其内部可以分为阴阳离子两种形式，其中带有正电荷的沥青阳离子与其表面的酸性集料（带有负电荷）有着十分高强的粘附性，并且在集料的表面其可以与阳离子乳化剂分子、水中存在的N原子进行亲和，进而将沥青与集料的粘附性加以改变，提升其总体粘附性，这样带有正电荷的阳离子就可以与酸性的集料更好地粘在一起。基于阳离子乳化沥青的特点，阴离子也可结合该特点来粘合碱性材料。而在路面材料的拌和和压实过程中主要体现的是物理性质，因为其乳化剂中具有亲油基，这种亲油基不仅可以在集料的表面靠近，而且对于沥青粒子的靠近也有着十分有效地促进作用［3］。在相关乳化分析促进下，其与集料表面的结合力要远远高于其与水分子表面的结合力，在压力下会将集料的水分挤出，沥青可以由此占据水分的位置，形成沥青薄膜。随着养护时间的增加，乳化沥青水分也会逐渐减少，这样在养护的作用下各个沥青粒子之间会形成沥青膜，并且随着水分的蒸发这种沥青膜的强度也在逐渐提升［4］。

2.2 水泥在冷再生混合料中的作用机理

在物理层面，水泥中混合料都是担当着“矿粉”的角色，并且在用量过多期间，整体混合料的结构沥青会随之减少，这样混合料中的自有沥青逐渐增多，导致整个路面的抗滑性有所降低，因此需要在整个混合料中加入一些水泥，减少自由沥青的数量和连接，提升集料与水泥之间的粘合性［5］。另外由于乳化沥青冷再生混合料有着较大的空隙率，因此需要利用水泥来填充整个集料的空隙率，在此基础上促进集料强度提升。

在化学方面，水泥会与乳化沥青中的一些水分发生反应，生成水化反应物，该反应物具备一定的强度，如CSH、Ca（OH）2、C4AFH13等物质，其本身的体积也是一般水泥的2倍左右，因此集料的空隙率会在水泥添加后显著减低，提升再生混合料的强度［6］。

3 案例分析冷再生技术实际工程应用

3.1 工程背景

在我国某区域公路段2018年底通车，上层为AC-13面层，中层为AC-20面层，基层为水泥稳定碎石半刚性基层，其结构如图1所示。

图1 工程路面结构层图示

该路段通车以来，路面的交通量逐渐增加，车辆超载现象较多，另外该路面采取的是传统的半刚性基层路面形式，在外界环境因素、降水因素和车辆因素作用下路面开裂和水损害较为严重。现场在路况检查时发现路面的横纵裂缝较多，并且其中的横缝在整个路面都存在，一般的横缝在20～25 m，属于一种基层的反射裂缝，同时也属于半刚性形式。但是该路面的纵缝主要产生在行车道位置。

在实际的路面检测期间，发现一些超车道和行车道位置有着较为严重的泛浆状况，这种问题间隔大约在2 m左右，同时还有一些部分路面出现坑洼情况，影响交通安全。因此需要对该路段进行维修处理，本维修工程以沥青路面冷再生技术实施，其具体施工包含三个步骤，分别为施工前、施工中和竣工后。首先在施工开始之前，需要先确定铣刨料内部的含水量，这样才能够确定需要添加的水量以及料斗情况；施工过程主要包含冷再生混合料的拌和、运输和摊铺作业等；竣工后工作内容主要包含路面的压实度检测和后续养护工程等工作。

3.2 冷再生技术的实际应用

3.2.1 施工前准备

（1）旧路面铣刨。在路面铣刨使用冷再生技术过程中，采取传统的的铣刨方式进行，尽量保障大部分路面铣刨料粒径可以被控制在混合料最大粒径范围内。如果铣刨速度过快、铣刨料粒径过大，会产生大量的材料浪费；如果速度过慢或者粒径过小，也难以全面利用好铣刨料的作用。因此明确水量的控制再进行运输和存储，方可保障材料的重复利用。

（2）铣刨料的分类和存放。需要对路面铣刨下来的回收沥青材料在卡车支持下运输到拌合厂的运输带上，结合运输带传输到筛分机，一般分为三个档次，如0～5 mm一档、5～10 mm一档和10～20 mm一档，随后结合不同的档次进行分开存储，但是需要在生产之前明确测量铣刨料的含水量。

（3）添加新料和旧料。在实际施工中配备一个水泥罐和一个矿粉罐，冷料仓配备六个，再结合生产的配比要求进行科学添加，结合精密的计量仪器进行严格控制基料掺量，保障各级混合料的配比要求。

3.2.2 施工过程

（1）运输和摊铺混合料。在运输混合料过程中，其运输车车厢内部需要保障全面干净和安全，并且在装料期间需要前后移动，防止集料离析。另外根据实际的工程建设要求和摊铺要求，需要对运输车的发车时间和车次进行控制，防止运输期间混合料顶面出现高温情况，同时在摊铺过程中需要根据实验路段的宽度来调节冷再生混合料，但是由于冷再生技术在使用过程中需要冷铺，因此不需要加热熨平板，保障摊铺的速度均匀、连续，并且随时检查混合料摊铺的厚度，尽量减少裂缝的出现。其具体的碾压方案见表1所列。

表1 路面碾压方案

（2）现场检测。现场检测见表2所列。

表2 现场检测指标

3.2.3 竣工后工作

（1）试验路段的观测。在竣工养护之后需要进行检测，该试验段使用一年之后，也就是2019年现场各个试验段路面的使用情况需要加以检测，在此次检测过程中，发现一些路段上面层部分存在一些骨料玻璃和轻微水损害，除了这些少部分路段而言，其他路段表现良好，路面观察没有横向与纵向裂缝等病害。

（2）弯沉检测。弯沉检测需要在工程竣工一年以上才可进行，并且对同一位置进行检测，试验结果表明施工后弯沉值要远小于施工前，说明冷再生技术的使用提升了路面的承载能力。从竣工后第二次弯沉检测和第一次弯沉检测结果分析来看，在使用一年时间后，每个试验路段的弯沉值都在发生增加的状况，并且承载力不断衰减，但是各个试验路段程度不同，并且在铣刨料检查下，其经过冷再生试验的作用，能够有效提升该集料的使用效果，提升整体的耐疲劳性，正常使用的耐久度相对较好［7］。这说明冷再生技术可以对公路维修质量和效率的提升创造良好的技术条件基础，本工程在使用该技术后有着更加良好的质量提升。

4 结束语

在对冷再生技术的使用特点、作用机理分析之后，接着对其在实际工程应用进行介绍，明确相关标准范围，冷再生技术可以极大地提升路用性能，延长公路的使用面积。同时其经济效益和社会效益也是十分明显的。因此在实际公路维修工程中，冷再生技术的应用，不仅可以有效提升公路维修的效率和质量，同时也为人们出行的安全性和便利性提供重要的技术保障。