基于半柔性厂拌冷再生技术的沥青混合料应用

郭伟 孙庆珠

（山东省滕州市公路事业发展中心，山东 滕州 277599）

在公路再生技术中，作为工厂搅拌表面的一层热再生混合物，旧材料含量低，地热再生只能处理厚度小于4cm～5cm的表面。沥青层冷再生技术具有旧材料含量高、使用率高、综合性能高、能耗低、排放率低等优点，在我国公路养护建设中具有重要推广意义。

一、半柔性厂拌冷再生技术概述

（一）概念

半柔性厂拌再生技术是指将再生沥青路面材料运至拌和站，在室温下与新矿物骨料、再生水泥和水重新筛选并混合的路面再生技术，再生混合料在室温下摊铺，形成路面结构层[1]。

（二）特点

旧材料回收率70%，远高于工厂搅拌回收旧材料的混合率（30%）；冷拌冷铺可避免热拌沥青混合料摊铺过程中的废气污染和资源消耗，节约资源60%以上，节能减排75%以上；与其他再生技术相比成本较低，与相同厚度的下层沥青相比，成本至少可节约5%～10%；劈裂强度为0.66MPa，干湿劈裂强度比为85.51%，马歇尔稳定性达到5.8kN（流量值为4.4mm），冻融劈裂强度比为85.5%，动弹性模量为5000MPa，强度高、承载力大；施工过程简单，只需在普通沥青混凝土混合料中加水，使用普通摊铺机和压路机施工，无需特殊设备，养护4小时后便可开放轻型交通[2]。

二、工程简介

（一）概况

国道206线枣庄临沂界至台儿庄涧头集段大修工程第三合同段，路线全长16.324km，一级公路，设计时速80km。该线路是枣庄市重要的南北交通干线，承担着枣庄市与临沂、徐州等周边城市间的大量客货运输。近年来，随着交通流量增加，路面出现大面积严重病害。此次大修工程施工共有4个标段，桩号为k600+202～k649+324（含省道904枣薛线起点至枣济路口2.64km），长51.762km。该段为第三合同段，桩号k633+000～k649+324，全长16.324km。

（二）沥青路面结构

k638+200～k639+600段：4cm细粒沥青玛蹄脂碎石（SMA-13）+6cm中粒改性沥青混凝土（AC-20）+12cm厂拌冷再生沥青混合料+18cm水泥稳定碎石；k639+600～k641+800段：4cm细粒沥青玛蹄脂碎石（SMA-13）+6cm中粒改性沥青混凝土（AC-20）+18cm水泥稳定碎石+18cm厂拌冷再生水稳定碎石；k633+000～k633+800下行、k636+100～k638+200、k642+010～k649+324段：4cm细粒沥青玛蹄脂碎石（SMA-13）+6cm中粒改性沥青混凝土（AC-20）+18cm水泥稳定碎石（+16cm水泥稳定碎石）；k639+600～k641+800上行段和k633+800～k636+100下行段：4cm细粒沥青玛蹄脂碎石（SMA-13）+6cm中粒改性沥青混凝土（AC-20）+12cm厂拌冷再生沥青混合料+18cm水泥稳定碎石。

三、基于半柔性厂拌冷再生技术的沥青混合料应用要点

（一）铣刨要点

再生沥青路面材料的研磨质量直接决定乳化沥青在冷再生中的适宜性，不应包含基本材料、土壤、污垢等特性，应严格控制破碎后物料的粒度和粒度组成，定期开展筛分试验，掌握分布变化，及时调整混合料粒度组成。同时，在铺设再生材料时，应注意铺设高度，避免材料在自重作用下再次黏结，形成较大颗粒。对于颗粒较小的材料，应尽可能采取覆盖措施，减少再生料中水分对二次混合物质量的影响。半柔性厂拌冷再生混合料中研磨材料含量达60%以上，其质量尤为重要。因此，根据以往工程经验，建议控制铣削速度，减少片状颗粒的出现。

原路面应按照再生层的设计厚度碾磨，铣削过程中应注意几点：速度应为4m/min～6m/min；铣削不得过深或留下夹层；铣削侧应清洁，无松散颗粒；铣刨表面清理、病害调查和路面加固应清洁无污染[3]。

（二）拌和要点

泡沫沥青混合料由KM220连续搅拌机拌和，确保旧材料、碎石、沥青和水泥测量精度。旧材料、石粉、沥青和水泥通过电子控制系统自动调整，确保泡沫沥青均匀连续搅拌。研磨材料中的超细颗粒必须通过料斗上的网格去除。为保证再生层与下半刚性地基之间的黏度，铺设再生层之前，必须预湿处理下一层的表面。搅拌过程中应注意定期检查沥青起泡效果（膨胀率和半衰期）；开展泡沫混合 物试验。

（三）运输要点

使用大运量的车辆运输混合料。运输前，应检查运输车辆完整性，保持车厢内部清洁、车厢底部不积水；装载过程中，运输车应分5次左右移回车辆安装位置，减少车辆粗细料和骨料的局部离析和分散；运输过程中，为加强防潮、防止空气污染，应使用放置在防水油布及其覆盖物下的回收材料和混合物，以便驾驶员在卸货时可轻松地将其移除，保持材料装载的高度均匀性，防止材料分离；混合料到达主干道时，应根据材料清单在现场接收，严格检查原材料拌和剂的质量。如果车辆在运输过程中出现严重故障，必须在最短时间内排除。由于车辆问题导致材料无法及时到达现场，须立即清除混合料，避免混合料固化，导致车辆报废[4]。

（四）摊铺要点

沥青泡沫混合料和水泥稳定碎石混合料的摊铺基本相同。通常，不需要加热摊铺机摊铺。摊铺机速度为2m/min～3m/min，摊铺应连续、均匀、不间断，布料槽中的混合料高度应保持在中轴线以上。再生泡沫沥青层松弛系数为1.25～1.3，局部偏析及弹簧现象应及时处理，建立质量控制，监控厚度和含水量。

（五）碾压要点

根据路面宽度、车轮宽度和压路机车轮步长，制定碾压方案，摊铺机应配备大吨位单钢轮振动压路机开展初始碾压。初始碾压时，压路机应紧跟摊铺机静压，随后在高振动水平（高振幅、低频率）下开展碾压。碾压数量应确保再生层厚度2/3以内的碾压程度达到规范要求，压路机运行速度不超过3km/h。当采用大吨位单振动压路机获得初始压力时，如果出现卡滑轮现象，可采用胶轮压路机预洒水后再预压。然后用双钢轮振动路基压路机对涂层开展高频碾压。压路机用橡皮轮至少加压10次，必要时洒水，严禁压路机在已完成或摊铺的场地上碾压或急剧转弯。在粉碎过程中，二次层表面应保持湿润。如果水蒸发得太快，应及时补充少量水，但严禁大量洒水。出现“弹簧”、松弛、剥落等现象时，应及时开启拌和或采用其他处理方法[5]。

（六）养护要点

每摊铺一步，碾压检查合格，立即开始护理。保温时间根据现场情况确定，一般不少于5d，无需浇水。在夏季高温时，可将养护时间定为2d，保证乳化沥青强度。铺设上层结构时，可适当延长基层养护时间，避免基层水分的流失。当温度较低或风较大时，养护时间可适当延长。当现场基层施工过程中未及时钻取完整的芯样，或现场施工基层材料含水量已基本降至2%以下时，可自行清除路面基层防水材料的结构层。养护过程中不允许通过稳定的泡沫再生层铺设冷再生沥青泡沫，避免水分蒸发。保存过程中应及时检查路面含水率，基质再生含水率≤2%时，可铺设结构顶层。

四、基于半柔性厂拌冷再生技术的沥青混合料应用事项

（一）做好准备工作

为有效保证厂拌冷再生技术的应用效果，应认真准备和实施，按程序施工：一是封闭交通、原沥青路面铣刨、表面清理、病害处理、铣刨运输、混合料拌和、混合料运输、混合料碾压、养生、喷撒黏性层、底层铺油；二是在原路面整修前一周，在再生路段每个路口均须设置警告标志，提醒驾驶员及行人有关交通封闭时间。在准备初期路面时，交通完全封闭，禁止所有车辆行驶。在施工及维修过程中，彻底封闭施工路段，竖立警告牌警告车辆与行人；三是在施工过程中，注意各类机械设备的日常维护调试，保证其最佳施工性能；四是注意验收建材质量，将所有认证材料及时送达工程施工现场；五是持续开展工人的技术培训，熟练掌握冷沥青再生料混合的技术和操作要求，掌握质量风险管理，严格执行施工质量标准[6]。

（二）保证材料稳定性

合适的含水量是半柔性沥青混合料压实的重要因素。研究表明，混合料用水量与混合料密度有重要关系。在不同的拌和用水量下，半柔性厂拌冷再生沥青混合料密度具有明显的峰值；同时，掺水对混合料的模量有重要影响。因此，在实际工作中需重点确定混合料含水量，提高半柔性沥青混合料的综合强度和水稳定性。在半柔性沥青混合料中，水泥作为黏合剂，水泥水化反应消耗一定量的水，生产水化产物可填充炉料空隙，缩短间隙，提高炉料密度。水化反应释放的热量有利于沥青的快速脱乳化，提高混合料初始强度。然而，水泥所能提供的功能是有限的。研究表明，过量的水泥会加剧混合料的干缩和温缩，降低其抗疲劳性能。因此，应合理控制水泥用量。

（三）科学挑选原料

半柔性厂拌冷再生混合料由再生胶凝材料、再生旧材料、新粗细骨料、水泥、水等组成，新粗细骨料和水泥还应遵循以下原则：一是再生旧沥青路面材料不得与基层材料混合，并应保持清洁，最好将其分为粗粒级和细粒级，并筛选出超粒度的颗粒，尽量使筛分后的旧材料粒度均匀；二是粗骨料和细骨料必须清洁干燥，颗粒表面灰尘越少越好。由于旧骨料含量高，应在满足规范相关要求的前提下，选择高强度的新骨料，粒径范围应稳定。如果新骨料含有大量岩性杂质和高含尘量，将影响沥青涂层效果。因此，项目组应提前充分调查骨料制造商，选择物理力学性能和附着力符合规范要求、产品性能和数量供应稳定的骨料供应商。施工中应控制骨料级配、压碎值、含泥量、针片状含量等关键技术指标，尤其是细骨料的含泥量；三是水泥应选用硅酸盐水泥，在满足设计要求的前提下，可考虑初凝时间长、终凝时间与初凝时间间隔小的水泥[7]。

（四）落实再生管控

半柔性混合冷却再生工艺是实际应用的主要环节，相关人员应认真调试回收材料，合理组织安装堆料机和提升机，保证其最佳性能。为使乳化沥青发挥更大作用，保证路面正常施工、维修和保养，施工人员必须严格按照设计要求操作，合理配置、控制直线行驶速度，一般为5m/min。旧路面的铣刨和清洗主要通过台式铣床自动完成，将这些旧沥青粉碎后再加入适量乳化水和乳化沥青，刺激乳化水和沥青的再生，有效地保证沥青混合料的均匀性。

五、结语

综上所述，随着公路网建设日益完整，公路网的维护保养已成为一个新的课题。乳化沥青具有无毒、难燃、生产工艺简单、原料易取、施工方便等特点，半柔性厂拌冷再生技术的研究与应用引起广泛关注。乳化沥青冷却不仅可以利用陈旧的筑路材料节约建材，还可以解决室内垃圾利用和环境污染问题，在保护生态环境的同时，节约了投资，具有良好的经济效益。