高速公路扩建工程材料再利用施工技术 及效益分析

刘俊贤，贾琦飞

（核工业华东建设工程集团公司，江西 南昌 330046）

0 引言

目前在一些高速公路重修或者扩建中，传统的翻挖重建施工没有对旧材料进行利用，会造成工程成本大大增加和材料的极大浪费。本文提出的废旧沥青路面材料再生技术指的是在公路扩建过程中，对旧沥青路面材料进行加工处理再利用，在降低成本和减少材料污染浪费方面具有重要意义，是公路建设可持续发展目标的重要一环，其经济和社会效益均十分突出。近年来，该技术已经在津沧、京沈、津保、津滨等高速公路工程中得到了应用并积累了丰富的施工经验。本文结合唐津高速公路扩建工程，对旧路面材料再利用相关技术进行探讨。

1 技术原理分析

1.1 泡沫沥青冷再生技术

将高温沥青盛入容器里，然后从上端向其内部灌入常温水及压缩空气，由于气压很高，常温水收到气流冲击而变为无数细小水粒，呈现出水雾状，这样状态的水分一旦遇到高温沥青便非常容易气化，于是沥青中便出现很多微细泡沫，产生的沥青泡沫由容器下端喷出，刚刚生产的沥青泡沫的稳定性不太高，会在短短的几秒内产生很大的变化，其粘度会直线降低，结合细集料变成沥青胶浆，在搅拌过程中会与常温集料产生裹覆作用，然后再压实，最后变成的混合料不仅强度高，而且其粘聚性也非常强。

1.2 水泥稳定冷再生技术

先对回收的基层材料进行分类，分类的主要依据是筛分试验以及混合料矿料级配要求，并确定需要添加新材料数量与规格，让选取的回收材料符合混合料的级配范围，再采取一系列处理方案如添加水泥稳定剂、加水拌合、摊铺碾压等，从而变成路面基层或者底基层。

2 工程施工技术

本文结合唐津高速公路扩建工程，对旧路面材料再利用相关技术进行了探讨和分析，主要阐述泡沫沥青冷再生和水泥稳定冷再生两项技术。施工遵循和参照《公路沥青路面泡沫沥青冷再生技术规范》（TJG F41—2009）以及《沥青路面再生施工技术指南》的规范。

2.1 旧材料质量控制和铣刨施工方案

在铣刨时，首先要强调控制好铣刨深度，材料分类堆放，不同结构层材料不能混放在一处，防止相邻的两个结构层材料相互混入。其次，要重视对铣刨回收材料的级配检查工作，以保证铣刨回收材料的级配稳定。材料级配要求根据结构层的不同而不同（如表1所示），机器行进速度及铣刨毂转动速度如表2所示。

表1 铣刨后沥青路面各结构层材料级配要求

表2 机器行进速度及铣刨毂转动速度

将滤筛网安装在配料斗上以将体积太大的材料排除掉，提高材料的均匀度，以满足铺设需要，提高铺设质量。当铣刨工作进行到石灰土底基层顶面，如果发现其弯沉没有达到工程要求，就必须采取补救措施，如戗灰、换填等。

材料回收工作完成后，就要进行再生材料配合比的设计。设计方法为：依据重型击实法和马歇尔法对旧沥青面层进行配比设计，以达到泡沫沥青冷再生材料的要求；依照振动压实法对基层材料进行配比设计，以达到水泥稳定再生材料的要求。

2.2 再生混合料施工工艺

泡沫沥青再生混合料：单钢轮振动压路机以一次错半轮的方式将道路进行一遍静压→双钢轮振动压路机以一次错半轮的方式进行碾压直到达到理想的压实度→轮胎压路机以一次错半轮的方式进行碾压直到轮迹基本消失（此间要针对道路实际情况决定洒水与否）→养生2d→钻芯取样并按要求芯样需完整→下部封层。

水泥稳定再生混合料：单钢轮振动压路机以一次错半轮的方式将道路进行一遍静压→单钢轮振动压路机以一次错半轮的方式进行碾压直到达到理想的压实度（一般为2～3遍）→轮胎压路机以一次错半轮的方式进行碾压（一般为2遍）→三钢轮压路机进行碾压直到轮迹基本消失，洒水养生7d。

2.3 养生处理

由上文可知，在泡沫沥青再生混合料施工工艺中，需要进行2d的养生处理，之后为观察养生的实际效果，要进行持续的钻芯取样工作，也为上层结构的铺设提供了条件；在水泥稳定再生混合料施工工艺中，需要进行7d的养生处理，养生处理工作需规范，为保证再生层表面的平整，洒水不能采取直给式和自流式两种冲击力较强的方式，且在7d的养生处理后，洒水工作还要在未进行上部结构时继续进行，防止再生层因缺水产生裂缝。

3 工程效益

3.1 节能方面

在节能方面，泡沫沥青冷再生混合料所节约的主要为加热矿料和沥青时耗费的热量。泡沫沥青再生层技术在高速公路建设节能方面的表现如表3所示（4车道／km）。

相对于从新购买碎石原材料，利用废旧材料由于运途相对短得多，在运输方面的能源节省大有优势。在唐津地区的施工如果要购买碎石，基本上要在河北境内采购。设需采购碎石10000t，运距为100km，运输耗能情况计算结果比较如表4所示。

表3 泡沫沥青再生层技术在高速公路建设节能效果

表4 废旧道路材料耗能情况计算结果比较

由表3、表4可知，假如在天津地区泡沫沥青冷再生技术的应用面积为100万m2（按实际估计），则需要泡沫沥青混合料30.8万t，在折算标煤后，能够节省煤耗2824.8t，CO2排放节省量为6939.6t。假如在天津地区水泥稳定冷再生技术的应用面积为90.26万m2（按实际估计），需要水泥稳定混合料38.86万t，在折算标煤后，能够节省煤耗1953.6t，CO2排放节省量为2846.6t。

3.2 经济方面

在经济方面，泡沫沥青冷再生材料通常在路面工程的路面上基层或在替代柔性基层时得到应用。假如100万m2的施工面积，厚度泡沫沥青再生层为15cm，相对于沥青碎石12cm。成本支出如表5所示。

由表5、表6可知，假如在唐津地区泡沫沥青冷再生技术的应用面积为100万m2（按实际估计），应用泡沫沥青冷再生技术能够节省6400万元的投资；假如在天津地区水泥稳定冷再生技术的应用面积为90.26万m2（按实际估计），应用水泥稳定冷再生技术能够节省2651万元的投资。一共约节省9052万元，具有良好的经济效益。

表5 泡沫沥青冷再生材料投资支出节省情况

表6 水泥稳定冷再生材料投资支出节省情况

4 结语

当前，旧沥青路面路面再生技术展现出了良好的发展前景，在节能、经济方面展现出巨大的潜力，还保护了环境，符合我国生态文明的建设要求，其社会效益也十分理想。另外，该技术还具有不复杂、易掌握、可操作性强、对设备要求不高等优点，能够在节能减排、降低成本、缩短工期方面发挥巨大的作用，值得进一步推广应用。

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