冷再生技术在乳化沥青路面养护中的应用

2022-11-29朱晔

交通世界 2022年29期

朱晔

（容城县交通运输局，河北容城 071700）

1 工程概况

某公路工程起讫桩号为K156+000—K163+382，全长7.382km。本路段通车运营多年，伴随着当地经济的发展，该公路交通量日益增多，特别是超载超限问题严重，导致路面出现了大量病害问题，如坑槽、网裂、沉陷等。为了改善和恢复该公路的路面使用性能，决定对此路段采用添加乳化沥青就地冷再生技术进行养护处治。

2 原材料性能及级配设计

2.1 原材料性能

本文选用国产90#基质沥青制备乳化沥青，根据规范要求进行相关技术指标试验，试验结果见表1。

表1 90#基质沥青技术指标试验结果

以上述检测合格的90#基质沥青进行乳化沥青的制备，并根据规范要求对其技术指标进行检测，结果如表2所示，均满足规范要求。

表2 乳化沥青技术指标检测结果

2.2 级配设计

通过在旧料中添加一定量的新料提高混合料的力学性能，根据经验，将新旧料按照1∶9、2∶8、3∶7进行级配试验，其中新旧料筛分结果如表3所示。

表3 新旧料筛分结果

对表3筛分结果进行分析可知，按照3∶7和1∶9新旧料比例的筛分结果虽处于规范级配上下限范围内，但与级配中值存在较大偏差，而2∶8的新旧料比例筛分结果与级配中值基本重合，表明此级配可以形成嵌挤密实结构。因此，本公路路面养护所用冷再生混合料选择2∶8的新旧料合成比例。

为进一步研究不同参数下的乳化沥青冷再生混合料路用性能，本文将乳化沥青含量定为4.5%、3.5%，水泥含量定为0、0.5%、1.0%、1.5%。加水量定为2%、3%，最终根据正交试验设计确定了4种方案，试验方案设计如表4所示。

表4 试验方案设计

2.3 结果分析

分别采用沥青混合料低温弯曲试验、黏结力试验、冻融劈裂试验、高温车辙试验来分析乳化沥青冷再生沥青混合料的路用性能，试验结果见表5。

表5 乳化沥青冷再生混合料路用性能试验

由4种试验方案结果分析可知：

（1）方案1中未添加水泥，进行低温弯曲试验的混合料试块应变值最低，方案2的应变值表现为最强。可见乳化沥青含量和水泥添加量在合理范围内，可提高混合料试块的低温弯曲能力和抗应变能力。

（2）方案3的黏结力比其他方案明显增大，甚至是方案1的1.4倍。表明在乳化沥青含量不变的情况下，随着水泥用量的增加，冷再生混合料的早期强度会增加，但若沥青含量增加过大，会降低混合料的黏结力。

（3）方案1由于未添加水泥，冻融劈裂强度比其他方案都小，方案2、方案3由于掺入了不同量的水泥，冻融劈裂强度相对都有所提高。试验结果表明，增加一定的水泥可以提高混合料的冻融劈裂强度，从而提高水稳定性，抗水损害性能增强。

（4）方案4的高温车辙性能表现最优，主要是由于水泥含量和乳化沥青含量科学合理，提高了混合料的抗剪强度和抗变形能力。

综合以上方案，决定在本工程项目中选择2∶8的新旧料进行混合，选择方案4进行水泥和乳化沥青的添加。

3 沥青路面就地冷再生施工工艺

3.1 施工放样

施工前，可将数量适当的标桩放于道路两侧，作为基线，从而确定道路中心线。对于标桩的位置，直线段距离可控制在40m以内，曲线段距离可控制在20m以内。

3.2 冷再生机组就位

对施工所用的再生机组进行编号，确保冷再生机组的施工就位。随后，对压路机、撒布机、洒水车等状态进行检查，确保能够正常投入使用。

3.3 原路面处理

为了保证施工质量，可对施工段进行半封闭交通施工，需将标牌设于再生路段的路口，起到警示作用。随后将原路面杂物清理干净。针对路面存在的病害情况，如车辙、沉陷、坑槽等，可通过冷再生机进行破碎处理，从而保证原有局部隆起或凹陷等病害全面处理，保证路面表层的平整。

3.4 拌和

采用就地再生机进行施工，其有效工作宽度为2.4m，最大铣刨深度为50cm，采用白灰在原路面上画出冷再生机作业导向线，用于指导再生机施工。第一次施工时，需设置好冷再生处理器，主要施工参数包括含水量、铣刨深度等。待完成上述准备工作后，需铣刨破碎旧路面，直至底基层，并与外掺料同时进行均匀搅拌，拌和到旧水稳层层底。若搅拌不均匀、不充分，则不得用于施工。要保证混合料搅拌均匀、无花白、离析等现象。此外，要指派专人紧跟再生机，待工作10m之后，可及时对再生机拌和深度进行详细检查，保证其质量满足施工要求。启动再生机组之后，要保证再生作业均匀、连续，在整个施工过程中，严禁对行车速度等进行任意变动，一般施工速度控制在4～10m/min。为了保证铣刨后级配不出现太大变化，可将行驶速度确定在6m/min。此外，还要控制好两幅之间的搭接宽度，一般可控制在100mm以上。

3.5 找平及整形

为了保证施工路面平整性，消除轮迹，可紧跟再生机，通过单钢轮压路机进行一遍稳压，保证整个横断面混合料能够充分压实。随后采用平地机进行找平、整形，并由技术人员测量高程，将白灰撒在路面横断面1m、3m、5m位置，每20m一个断面，并对其高程进行测量。在整个施工环节，严禁车辆行驶，确保无材料离析情况，若混合料水分不足，消散太快，需及时补充水分。整平之后，若局部存有凹凸不平情况，需先铣刨除10～15cm材料，随后再进行补料、碾压，严禁直接将材料贴于上面进行找平处理。

3.6 再生层碾压

按照路宽、压路机轮宽及轮距等条件合理制定再生层碾压方案，相比路中间部位，路面两侧可适量增加碾压遍数，一般可多出2～3遍。在碾压过程中，同样不允许车辆行驶，避免破坏再生层表面。根据施工要求，碾压施工一般可分三次完成，初压时，可采用单钢轮压路机进行施工，遍数为2～3遍，碾压速度为2.5～3.0km/h。复压的速度控制为1.5～2.0km/h，终压的速度控制在2.0～2.5km/h。

3.7 接缝处理

在沥青路面冷再生施工过程中，主要表现为横向裂缝和纵向裂缝两种类型，若处理不及时，将会导致裂缝的进一步发展，从而引起更为严重病害出现。对于路面宽度不超过7m的路面，应采用全幅施工，不宜采用半幅施工，从而减少纵向裂缝的出现。在施工过程中，应减少摊铺和碾压机器停机的次数，做到一次性摊铺和碾压完成，从而减少横向裂缝的出现。

3.8 养生

待以上施工步骤完成以后，对压实度进行检测，满足设计要求后进入养生阶段。通常采用洒水或覆盖土工布进行保湿养生，时间一般低于7d。养生结束后，对路面表层进行清理。

3.9 质量检测

（1）无侧限强度检验。根据施工现场实际情况，现场取样再生混合料，本文选取试件数为7～9个，测定其7d无侧限抗压强度，检测结果显示，冷再生混合料压实度与施工设计要求相符，具有良好压实效果。

（2）评定再生层表面弯沉值。基层结束20d后，对冷再生基层表面弯沉值进行测定，结果显示，将沥青再生技术用于原路面后，弯沉值有所减小，弯沉均值为0.46mm、弯沉代表值为0.6mm，因此有效提升了原路面结构承载力。

4 效益分析

4.1 生态效益

废旧沥青路面包含了较多的沥青混合料，旧沥青混合料在经过切削处理以及粉碎处理填埋以后，沥青残渣仍然会残留在地表水与土壤结构表面。在此种情况下，地表水以及工程所在区域的土壤生态资源将会长期被沥青固废污染影响，此现状不利于环境保护。乳化沥青冷再生技术的应用，可有效减少废旧沥青的浪费，降低对环境的污染。冷再生的整个施工过程中不会带来固废污染，空气污染也小，有利于大中修公路项目工程生态效益的提升。

从间接性的工程效益角度来看，冷再生的工艺技术手段可以为项目施工单位带来环境生态效益。在原有的沥青再生处理过程中，由于多环芳烃的有害有毒物质可以直接侵入到人体内呼吸器官，并且对于人体皮肤也会产生潜在渗透影响。施工操作人员如果吸入了较多多环芳烃等有害物质，则有可能引发人员窒息等重大工程安全事故。与之相比，冷再生的沥青循环处理手段不会导致施工人员遭到人身伤害，充分体现了冷再生的沥青材料处理工艺具有良好的生态效益，与沥青再利用、减量化与资源化的工程实施宗旨相吻合。本乳化沥青路面通过应用冷再生技术，生态效益显著。

4.2 经济效益

乳化沥青冷再生处理技术可以为施工企业带来较好的经济效益，可降低新的沥青混合料的投入比例。针对冷再生的整个处理工艺流程工程技术人员应严格进行质量控制，混合料经由冷再生处理之后，乳化沥青能够达到更好的路用性能，并且相比于热拌沥青处理技术而言，运用冷再生工艺可明显降低施工成本，本工程项目表现出较为明显的经济效益。