李 軍，陳楚鵬

(1.廣東省高速公路有限公司，廣州 510623；2.廣東華路交通科技有限公司，廣州 510420)

0 引言

乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生技術(shù)是指采用拌合樓將廢舊瀝青混合料、新集料、礦粉、水泥和乳化瀝青拌和后，鋪筑到路面的施工技術(shù)。由于拌和過(guò)程中不需要對(duì)集料進(jìn)行加熱，具有很好的節(jié)能環(huán)保效果，因此近年來(lái)在公路工程施工中得到廣泛應(yīng)用[1-4]。

《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 5521-2019)雖然對(duì)乳化瀝青混合料的路用性能進(jìn)行了規(guī)定，但是該規(guī)范為全國(guó)性的規(guī)范，對(duì)于南方濕熱多雨地區(qū)的適用性一般，因此，在南方濕熱多雨地區(qū)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，一般會(huì)提高15℃劈裂強(qiáng)度和干濕劈裂強(qiáng)度，以期提高冷再生瀝青混合料的性能。

為推廣應(yīng)用乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生技術(shù)，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)對(duì)冷再生混合料的性能要求，本文分析了級(jí)配因素對(duì)15℃劈裂強(qiáng)度和干濕劈裂強(qiáng)度比的影響，選定了偏細(xì)的級(jí)配，評(píng)價(jià)了冷再生混合料配合比的路用性能。以此為基礎(chǔ)，在開(kāi)陽(yáng)高速公路改擴(kuò)建工程中鋪筑了乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生實(shí)體工程，介紹乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生技術(shù)的配合比設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝，為類(lèi)似工程提供參考經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

沈陽(yáng)至?？趪?guó)家高速公路開(kāi)平至陽(yáng)江段原路面結(jié)構(gòu)(從上至下)為：4cmAK-16A上面層+5cmAC-20I中面層+6cmAC-25II下面層+36cm(5%～6%)水泥穩(wěn)定碎石基層+20cm(3%～4%)水泥穩(wěn)定碎石底基層。自項(xiàng)目通車(chē)以來(lái)，開(kāi)陽(yáng)高速公路交通量增長(zhǎng)迅速，交通擁堵現(xiàn)象日趨常態(tài)化，節(jié)假日期間尤為突出，在此背景下，開(kāi)陽(yáng)高速公路改擴(kuò)建已勢(shì)在必行。經(jīng)過(guò)歷年檢測(cè)表明，開(kāi)陽(yáng)高速公路面層瀝青路面材料性能較好，為對(duì)舊料加以循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)改擴(kuò)建過(guò)程中廢舊瀝青混合料零廢棄，以符合環(huán)境建設(shè)的理念，在開(kāi)陽(yáng)高速公路改擴(kuò)建工程中應(yīng)用了乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生技術(shù)，具體的應(yīng)用方案如圖1所示。

圖1 開(kāi)陽(yáng)高速公路改擴(kuò)建乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生路面結(jié)構(gòu)

2 原材料性能

2.1 廢舊瀝青混合料

冷再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)所使用的RAP料為開(kāi)陽(yáng)高速公路路面銑刨料，規(guī)格分別為10～30mm、5～10mm、0～5mm。篩分試驗(yàn)結(jié)果按《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E42-2005)的要求和方法進(jìn)行。RAP料篩分和抽提結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 RAP料檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果

2.2 新集料

冷再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)采用江門(mén)市牛江石場(chǎng)石灰?guī)r礦的10～20mm粗集料，篩分試驗(yàn)按照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E42-2005)的要求和方法進(jìn)行。粗集料篩分級(jí)配見(jiàn)表2。

表2 10～20mm粗集料級(jí)配

2.3 水泥

水泥為廣東某公司生產(chǎn)的P.O42.5水泥。

2.4 乳化瀝青

所用乳化瀝青為茂名某公司生產(chǎn)的乳化瀝青，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。

3 配合比設(shè)計(jì)

3.1 級(jí)配設(shè)計(jì)

冷再生瀝青混合料的干劈裂強(qiáng)度和干濕劈裂強(qiáng)度比是重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)，為提高干劈裂強(qiáng)度和干濕劈裂強(qiáng)度比，設(shè)計(jì)了三種級(jí)配(表3)。

表3 冷再生瀝青混合料合成級(jí)配

3.2 干劈裂強(qiáng)度和干濕劈裂強(qiáng)度比

根據(jù)表2可知，設(shè)計(jì)了三種類(lèi)型級(jí)配，其中4.75mm篩孔的通過(guò)率，級(jí)配A<級(jí)配B<級(jí)配C，即級(jí)配A比級(jí)配B粗，級(jí)配B比級(jí)配C粗。以3.8%的乳化瀝青用量、4.0%的最佳含水率、乳化瀝青B和1.8%的水泥摻量，僅改變混合料級(jí)配按照規(guī)范要求成型試件并進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 級(jí)配對(duì)冷再生混合料劈裂強(qiáng)度的影響

根據(jù)圖2可知，對(duì)于15℃劈裂強(qiáng)度和干濕劈裂強(qiáng)度比，級(jí)配C>級(jí)配B>級(jí)配A，說(shuō)明冷再生瀝青混合料級(jí)配越細(xì)，其15℃劈裂強(qiáng)度和干濕劈裂強(qiáng)度比越好。而設(shè)計(jì)要求冷再生混合料的15℃劈裂強(qiáng)度≥0.7MPa，因此選用級(jí)配C作為冷再生混合料用的級(jí)配。

3.3 混合料性能

以3.8%乳化瀝青用量、4.0%最佳含水率、1.8%水泥摻量和級(jí)配C室內(nèi)成型試件，測(cè)試乳化瀝青冷再生混合料的殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比和動(dòng)穩(wěn)定度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 乳化瀝青冷再生混合料試驗(yàn)結(jié)果

由表4可見(jiàn)，冷再生瀝青混合料的各項(xiàng)性能均符合要求，可進(jìn)行施工生產(chǎn)。

4 連續(xù)式拌合樓改造

對(duì)水泥穩(wěn)定碎石拌合機(jī)進(jìn)行改造后，形成了開(kāi)陽(yáng)高速公路廠(chǎng)拌冷再生拌和設(shè)備，增加了舊料配料裝置、乳化瀝青噴灑裝置和乳化瀝青儲(chǔ)備筒等裝置[5-6]，連續(xù)式拌合樓用于生產(chǎn)乳化瀝青冷再生混合料需要解決的核心問(wèn)題是乳化瀝青用量的輸送及計(jì)量和混合料攪拌。

4.1 混合料攪拌工藝改造

乳化瀝青冷再生混合料攪拌過(guò)程中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，是乳化瀝青能均勻?yàn)⒉荚诠橇媳砻婧突旌狭瞎橇习韬途鶆颉榻鉀Q該問(wèn)題，采取了以下措施：(1)在二級(jí)拌和缸處安裝乳化瀝青噴灑管；(2)增加上料倉(cāng)，確保拌合樓具有不少于6個(gè)上料倉(cāng)；(3)改變水槽位置，將水槽安裝在骨料進(jìn)入拌缸處，使得骨料在進(jìn)入攪拌缸前充分濕潤(rùn)。經(jīng)在開(kāi)陽(yáng)高速公路改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用表明，采取上述措施攪拌的乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生混合料的均勻性較好。

4.2 乳化瀝青計(jì)量設(shè)備改造

乳化瀝青計(jì)量是廠(chǎng)拌冷再生混合料生產(chǎn)的關(guān)鍵性因素，也是常常容易被忽視的一個(gè)因素。開(kāi)陽(yáng)高速公路改擴(kuò)建工程廠(chǎng)拌冷再生混合料的生產(chǎn)充分考慮了該因素，優(yōu)選了計(jì)量，確保計(jì)量精度，并采用稱(chēng)重法進(jìn)行了標(biāo)定。

5 施工工藝及效果

5.1 攤鋪

乳化瀝青冷再生混合料的攤鋪和常規(guī)瀝青混合料的攤鋪工藝無(wú)明顯差別，施工過(guò)程中應(yīng)避免出現(xiàn)離析和松散等問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)上述問(wèn)題時(shí)，應(yīng)查找原因并及時(shí)消除。開(kāi)陽(yáng)高速公路改擴(kuò)建工程乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生混合料攤鋪按照3～4m/min的速率，1.25的松鋪系數(shù)進(jìn)行施工控制。

5.2 碾壓

碾壓分為初壓、復(fù)壓、終壓三個(gè)階段。碾壓采用1臺(tái)26t單鋼輪壓路機(jī)、1臺(tái)30t輪胎壓路機(jī)、1臺(tái)13t雙鋼輪壓路機(jī)的組合。初壓采用單鋼輪壓路機(jī)靜壓1遍，復(fù)壓采用輪胎壓路機(jī)揉壓6遍，終壓采用雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1遍。

5.3 養(yǎng)生

冷再生混合料采用自然養(yǎng)生工藝，當(dāng)鉆芯機(jī)用φ150mm鉆孔鉆出完整芯樣時(shí)結(jié)束養(yǎng)生，可以對(duì)冷再生結(jié)構(gòu)層進(jìn)行覆蓋。

5.4 施工效果

施工完成后，對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取芯(圖3)，并測(cè)試芯樣的壓實(shí)度和厚度，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。

圖3 取芯芯樣

表5 試驗(yàn)段取芯芯樣檢測(cè)結(jié)果

從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看,試驗(yàn)路方案的壓實(shí)度、厚度等技術(shù)指標(biāo)均滿(mǎn)足《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 5521-2019)和設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)論

開(kāi)陽(yáng)高速公路改擴(kuò)建工程柔性基層應(yīng)用了乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生技術(shù)，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和實(shí)體工程施工，得到以下結(jié)論：

(1)乳化瀝青冷再生混合料級(jí)配越細(xì)，其15℃劈裂強(qiáng)度和干濕劈裂強(qiáng)度比越好，因此對(duì)于南方濕熱多雨地區(qū)，乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生混合料級(jí)配設(shè)計(jì)應(yīng)取中值偏下。

(2)乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生混合料經(jīng)過(guò)合理配比，殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比和動(dòng)穩(wěn)定度等性能指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，可用于實(shí)體工程鋪筑。

(3)連續(xù)式拌合樓通過(guò)合理改造后，可作為乳化瀝青冷再生混合料的生產(chǎn)設(shè)備，經(jīng)試驗(yàn)段驗(yàn)證，生產(chǎn)的冷再生瀝青混合料質(zhì)量合格。

(4)開(kāi)陽(yáng)高速公路改擴(kuò)建工程乳化瀝青廠(chǎng)拌冷再生柔性基層按照3～4m/min攤鋪，初壓、復(fù)壓和終壓碾壓8遍，松鋪系數(shù)1.25控制的施工工藝進(jìn)行施工，壓實(shí)度、厚度和芯樣完整性滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。