楊進(jìn)

（深圳高速工程顧問(wèn)有限公司，廣東深圳 518034）

0 引言

再生瀝青路面就是將舊瀝青路面銑刨后，經(jīng)過(guò)回收、篩分，用新集料、新瀝青材料適當(dāng)配合，重新拌制，形成具有要求路用性能的再生瀝青混合料。瀝青混合料的再生利用，能夠節(jié)省大量的瀝青和砂石材料，降低筑路成本，同時(shí)，還有利于處治廢棄的瀝青路面材料，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，因此具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1]。瀝青路面的再生可以分為冷再生和熱再生，它們之間的區(qū)別就在于對(duì)混合料是否需要重新加熱。冷再生瀝青路面只需加入適當(dāng)?shù)脑偕鷦┖图希ㄒ部刹患樱?，不需加熱便可以?shí)現(xiàn)混合料的拌和、攤鋪和壓實(shí)，不但施工方便而且節(jié)約能源，應(yīng)用范圍更為廣泛。

我國(guó)目前對(duì)冷再生瀝青混合料的研究尚不成熟，現(xiàn)有研究成果都是根據(jù)當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗(yàn)，適用于某個(gè)具體工程的配合比設(shè)計(jì)，各地的室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)都不相同，沒(méi)有形成統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方法體系，不利于大范圍的推廣應(yīng)用。而且，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法[2][3]僅僅是在室溫條件下進(jìn)行混合料的設(shè)計(jì)，并沒(méi)有考慮施工季節(jié)變化導(dǎo)致溫度、日照等環(huán)境因素變化時(shí)引起的冷再生混合料性能的變化。在冬天鋪筑良好的冷再生瀝青路面，用同樣的配合比結(jié)果在夏季溫度較高時(shí)攤鋪就可能出現(xiàn)很多問(wèn)題。另外，冷再生層往往并不是作為上面層直接使用，而是作為路面結(jié)構(gòu)的中下面層或者基層。當(dāng)在冷再生層上鋪筑熱拌瀝青混合料（HMA）時(shí)，會(huì)將冷再生層加熱，產(chǎn)生“第二次壓實(shí)”過(guò)程，這些都是現(xiàn)在的設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮的問(wèn)題。本文的目的就是對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行闡述，提出在進(jìn)行冷再生混合料設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮“第二次壓實(shí)”過(guò)程的影響，并對(duì)改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法提出一些建議。

1 問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)[1]

在昌九高速公路技術(shù)改造中，出于保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、降低筑路成本的考慮，業(yè)主單位決定將舊路銑刨下來(lái)的廢舊瀝青混合料進(jìn)行再生利用，并最終確定了乳化瀝青冷再生混合料用于路面結(jié)構(gòu)上基層的技術(shù)方案。該技術(shù)方案在當(dāng)年秋冬季開始實(shí)施，乳化瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)和施工，以及在冷再生層上進(jìn)行的熱拌瀝青混合料的施工都非常的順利。施工過(guò)后，已經(jīng)完成的技術(shù)改造項(xiàng)目路段經(jīng)歷了一個(gè)施工冬歇期，路面使用狀況也非常良好，這似乎意味著冷再生方案在當(dāng)?shù)貞?yīng)用的成功。

然而，事情并沒(méi)有想象的那么簡(jiǎn)單。到了第二年的夏季，基于對(duì)前一年冬季施工的成功經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)、施工單位決定繼續(xù)采用最初確定的乳化瀝青冷再生混合料配合比進(jìn)行施工，冷再生上基層的施工也進(jìn)行得較為順利。當(dāng)在冷再生上基層上進(jìn)行HMA下面層的攤鋪和碾壓后，現(xiàn)場(chǎng)開放了1 h的交通。在短短的1 h里，已經(jīng)攤鋪完HMA下面層的路段出現(xiàn)了全線深度車轍，如圖1所示。

在該路段上停留30 min后開走的普通小汽車的車輪處也出現(xiàn)了較大深度的車轍凹陷，見(jiàn)圖2所示。

圖1 冷再生層上攤鋪熱拌瀝青混合料后出現(xiàn)的車轍實(shí)景

這些深度車轍的出現(xiàn)使得有關(guān)技術(shù)人員開始反思冷再生混合料的設(shè)計(jì)和施工，也為日后改進(jìn)冷再生混合料設(shè)計(jì)方法提供了現(xiàn)實(shí)的依據(jù)。

2 原因分析

為了弄清在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)這些深度車轍的原因，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員將路面結(jié)構(gòu)層挖開至冷再生層，圖3是冷再生基層和HMA下面層的橫斷面。

從圖3可以看出，在車轍處，HMA下面層的厚度幾乎沒(méi)有減小，而冷再生層明顯被擠壓出現(xiàn)了凹陷，車轍的產(chǎn)生是由于冷再生層被擠壓而并不產(chǎn)生于HMA下面層中。也就是說(shuō)，冷再生混合料被進(jìn)一步壓密出現(xiàn)了壓密型的車轍。對(duì)此，將這一過(guò)程稱之為冷再生混合料的“第二次壓實(shí)”過(guò)程。

那么，為什么冷再生層會(huì)出現(xiàn)“第二次壓實(shí)”呢？為什么冬季施工沒(méi)有出現(xiàn)車轍而夏季施工出現(xiàn)了呢？“第二次壓實(shí)”過(guò)程對(duì)冷再生混合料的設(shè)計(jì)和施工，以及它本身的性能有什么影響呢？為了弄清這些問(wèn)題，需要對(duì)冷再生混合料的壓實(shí)過(guò)程進(jìn)行分析，并且希望能為改進(jìn)現(xiàn)有的冷再生混合料設(shè)計(jì)方法提供理論依據(jù)。

圖3 下面層和冷再生上基層的車轍斷面實(shí)景

2.1 第一次壓實(shí)過(guò)程

冷再生瀝青混合料攤鋪完成后，壓路機(jī)的碾壓即是冷再生層的第一次壓實(shí)過(guò)程。由于冷再生瀝青混合料是在常溫下攤鋪和壓實(shí)，且攤鋪厚度較厚（一般超過(guò)10 cm），與HMA相比，冷再生瀝青混合料更難以被壓密，所以需要更重的壓實(shí)設(shè)備，而且不可能將冷再生瀝青混合料碾壓到HMA的空隙率范圍。充分壓實(shí)的冷再生瀝青混合料的空隙率一般在11%～14%之間[1]。

2.2 “第二次壓實(shí)”過(guò)程

溫度是瀝青混合料碾壓的重要參數(shù)，溫度越高，瀝青材料的粘度就越低，瀝青混合料就越容易被壓實(shí)，所以瀝青路面施工，大都在溫度比較高的季節(jié)進(jìn)行。同樣，溫度的升高也會(huì)使冷再生瀝青混合料更容易被壓密[1]。而在第一次壓實(shí)過(guò)程中冷再生混合料沒(méi)有被加熱，是在常溫下進(jìn)行攤鋪和碾壓，可以說(shuō)是在最不利于瀝青混合料壓實(shí)的條件下進(jìn)行施工的，這為日后的進(jìn)一步壓密提供了可能。

上面已經(jīng)提到，在冷再生層上攤鋪完HMA下面層后開放了1 h的交通，深度車轍就發(fā)生在HMA下面層施工后的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)。分析原因后認(rèn)為，冷再生層在第一次壓實(shí)過(guò)程后，空隙率還很大，有被進(jìn)一步壓密的可能。在下面層攤鋪時(shí)，HMA高達(dá)150℃～170℃的高溫，使得冷再生層被HMA加熱，壓路機(jī)對(duì)HMA下面層的反復(fù)碾壓使得這種可能變成了現(xiàn)實(shí)。因此，就產(chǎn)生了冷再生混合料的“第二次壓實(shí)”過(guò)程。

為了證實(shí)冷再生層被進(jìn)一步壓密，對(duì)冷再生層在鋪筑HMA下面層前后進(jìn)行鉆芯取樣，比較其空隙率的大小。從鉆芯樣的空隙率看，攤鋪完熱拌瀝青混合料下面層的冷再生瀝青混合料的空隙率確實(shí)有明顯的減小，鉆芯樣的空隙率結(jié)果見(jiàn)表1[1]所列。

表1 下面層攤鋪前后冷再生上基層芯樣的空隙率一覽表

由表1可見(jiàn)，冷再生層中的空隙率平均下降了3%左右，這對(duì)冷再生混合料的性能影響是很大的。在現(xiàn)有冷再生混合料的設(shè)計(jì)方法中，并未考慮到第二次壓實(shí)過(guò)程帶來(lái)的影響，因此，必須對(duì)現(xiàn)有的冷再生混合料設(shè)計(jì)方法進(jìn)行必要的改進(jìn)。

由于溫度的升高是冷再生層產(chǎn)生“第二次壓實(shí)”過(guò)程的最重要因素，為改進(jìn)現(xiàn)有冷再生混合料的設(shè)計(jì)方法，需要掌握冷再生層中溫度的變化情況，為改進(jìn)設(shè)計(jì)方法提供依據(jù)。關(guān)于溫度的測(cè)量和溫度預(yù)估模型的建立，筆者將在后續(xù)的文章中予以重點(diǎn)的闡述。

3 結(jié)論及建議

（1）現(xiàn)有冷再生瀝青混合料設(shè)計(jì)方法是在常溫下進(jìn)行成型試件，在不同氣溫下所成型的混合料試件必然會(huì)有較大的差別。修正的冷再生混合料設(shè)計(jì)方法建議考慮施工季節(jié)和施工氣溫的影響，不同季節(jié)應(yīng)該考慮不同的室內(nèi)試驗(yàn)成型溫度進(jìn)行冷再生混合料的配合比設(shè)計(jì)。

（2）現(xiàn)有冷再生混合料設(shè)計(jì)方法并未考慮實(shí)際施工中在冷再生層上加鋪熱拌瀝青混合料的情況。在這一過(guò)程中，冷再生層中溫度上升較高，施工機(jī)械和車輛荷載的作用使得冷再生層被進(jìn)一步壓密，稱之為“第二次壓實(shí)”過(guò)程。

（3）冷再生瀝青混合料是在常溫下拌合、攤鋪和碾壓，碾壓完成后的空隙率高達(dá)11%～14%。因此，只要在冷再生層上攤鋪HMA，就會(huì)產(chǎn)生“第二次壓實(shí)”過(guò)程。

（4）冷再生層在冬季施工HMA同樣會(huì)出現(xiàn)“第二次壓實(shí)”過(guò)程，但由于冬季氣溫較低，冷再生層被進(jìn)一步壓密不如在夏季時(shí)那樣顯著，尚未出現(xiàn)壓密型的車轍。對(duì)于夏季施工中出現(xiàn)的壓密型車轍，為此，開始反思現(xiàn)有冷再生設(shè)計(jì)方法的不足，并在新的設(shè)計(jì)方法中考慮如何避免車轍的產(chǎn)生。

（5）根據(jù)實(shí)際工程的路面芯樣可以看出冷再生層在“第二次壓實(shí)”過(guò)程中，空隙率降低了，在改進(jìn)的設(shè)計(jì)方法中需要對(duì)室內(nèi)的成型條件加以修正，并制定合理的設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，使冷再生混合料能夠順利完成“第二次壓實(shí)”過(guò)程，但不出現(xiàn)明顯的壓密型車轍。

（6）溫度的升高是導(dǎo)致冷再生層被進(jìn)一步壓密的重要因素，必須對(duì)冷再生層中的溫度變化情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，并建立溫度預(yù)估的方程，為改進(jìn)冷再生混合料設(shè)計(jì)方法提供依據(jù)。

[1]楊進(jìn).乳化瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)方法研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2010.

[2]美國(guó)瀝青再生協(xié)會(huì)編.深圳海川工程科技有限公司譯.美國(guó)瀝青再生指南[M].北京：人民交通出版社,2006.

[3]JTG F41-2008，公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范[S].