沥青路面冷再生技术及应用

侯芳

摘要：沥青路面冷再生技术因其具有降低施工成本、节约集料和沥青胶结料、保持厚路面的几何特性、保护环境、节约能源、减少用户的延误等优点。本文从其发展的目的和意义、技术原理、适用条件、混合料设计和施工工艺及应用等方面对其进行了阐述。

Abstract： The cold recycling technology asphalt pavement has many advantages， such as reducing construction cost， saving aggregate and asphalt binder， maintaining the geometric characteristics of thick pavement， protecting environment， saving energy and reducing the delay of users and so on. In this paper， the purpose and significance of its development， its technical principles， applicable conditions， mixture design and construction technology and application are described.

关键词：冷再生；混合料设计；施工工艺；应用

Key words： cold recycling；mixture design；construction technology；application

中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）09-0179-03

0 引言

近几十年来，随着我国各项事业的蓬勃发展，交通建设特别是公路建设也得到了前所未有的发展，近年新建和改扩建的公路中大多数为黑色路面即沥青路面。沥青路面的诸多优点也是众所周知的，但是沥青路面有其固有的使用寿命。沥青路面根据其所处自然环境、行车荷载以及其本身的结构设计，在服务不等的年份后其破坏速度会大大加快，及时的维修，如重新罩面或循环利用等方法，在一定程度上可以保持路面的质量并延长道路的使用寿命。我国目前每年需要翻修的沥青路面已经超过了15%，沥青路面的废弃量已达到每年250万吨以上，并且这些数字还以每年15%的速度增长。所以合理的利用沥青路面再生技术已成为公路建设中的重要课题。

沥青路面或基层在接近使用寿命期或者遭到严重损坏，传统的对旧路面铣刨修补已不能满足道路使用要求，此时采用就地冷再生，可以100%的利用原有路面的废旧材料，节省运输费用和能源消耗，提高路面维修速度和生产率。与传统的施工方法相比，其主要优点如下：降低施工成本、节约集料和沥青胶结料、保持厚路面的几何特性、保护环境、节约能源、减少用户的延误等优点。

沥青路面的冷在生用于新建路面或是路面维修工程中，在技术上是可行的，经济上也是比较合理的，可以节约生产成本，有利于环保，还有利于减少中断交通的时间，有利于可持续发展。因此，如何更好的应用沥青路面的冷再生技术，达到预期的经济效益和社会效益是今后需要重点探讨的问题。

1 冷再生的技术原理

沥青路面的冷再生是指在常温下对其进行加工改造，使其成为新的道路基层。沥青路面冷再生施工工艺是近年来发展起来的一种新的道路基层施工工艺，该种施工工艺是指充分利用旧路沥青道路面层及基层铺层材料，采用冷再生机进行拌和，同时掺加相应级配的碎石骨料，并按比例加入一定量的添加剂（水泥、泡沫沥青、石灰、粉煤灰等），在常温下通过适当的工艺加工后又重新加以利用。

2 冷再生的适用条件

沥青道路冷再生属于道路维修、改造的范畴，它主要解决沥青路面上基层破损的问题。其使用范围广泛，不仅适用于高等级公路的维修与改造，也适用一般市政道路主次干道及乡间公路的维修与改造。

沥青道路冷再生一般用在基层和底基层的再生利用中。对于既有沥青路面基层和底基层的再生，由于组成的材料复杂，故首要问题是解决材料的分类和破碎，然后按基层或底基层的设计要求进行级配，可以单独再生后做基层或底基层，也可以与既有沥青面层一起再生后做基层或底基层。

3 冷再生的混合料设计及工艺流程

沥青路面冷再生的施工工法主要有现场冷再生即路拌法以及厂拌冷再生即集中拌和法。第一种工法是对旧沥青料进行机械铣刨和破碎，再按设计比例掺入新骨料，经过集料拌合、铺筑、碾压、整平等工序在原路面上铺筑再生层的工法。第二种工法是把破碎的旧路面材料集集中运输到再生拌合厂，采用固定式拌和机械制作成冷再生混合料，再转运到铺筑现场进行再生路面的铺筑。对旧路面材料的二次利用是再生路面不同于普通路面的一大特点，其工法和技术要求必然与普通路面施工工法有一定差别，下文将对沥青路面两种冷再生工艺分别进行重点解析。

3.1 厂拌冷再生

厂拌冷再生工艺专用机械由多台具有单一功能的再生机械组成，其中除了路面施工必备的摊铺机、压路机和厂拌设备以外，还包括路用铣刨机、破碎筛分机以及再生拌和机等。厂拌冷再生工艺可以确保生产出优质路用混合料，并且由再生拌和设备自动控制混合料级配与水泥的掺量以及混合料的均匀度，所以混合料质量更有保障。

3.1.1 旧路面材料的回收与加工

路面再生处理中有道非常关键工艺环节，即旧瀝青路面的翻挖和铣刨工艺。相对于铺筑新路面的工艺流程来说，对旧沥青路面的翻挖和铣刨工艺是必做工序，而且工期较长。薄层路面的翻挖和铣刨只需人工进行简单处理即可；如果沥青面层的厚度超过5cm，则必须借助专用机械进行刨削处理，机械铣刨时注意必要扰动下面的基层。

按设计要求的尺寸和规格对翻挖出来的旧路材料进行破碎、筛分，以确保其再次用到再生路面的铺筑时能够达到“结构均匀致密、质量优、快速成型”的技术要求。

经过破碎筛分的旧料按照“组成结构”、“使用年限”、“养护状况”等分类堆放，以备后续使用。

3.1.2 再生混合料组成设计

①确定骨料级配。旧料经过沥青路面行车荷载的反复作用以及铣刨、破碎、筛分处理后，再按比例外掺新集料，以进一步优化骨料级配，提高混合料强度。实际施工中可按照一般基层材料级配标准对混合料配比进行优化调整。另外，考虑到再生沥青混合料的配置成本，需要根据再生路面的使用要求和现场条件适量添加新集料，以免成本超标。

②确定添加剂用量。根据技术规范制备标准试件并进行抗压强度试验，根据再生路面的强度指标确定外加剂的最佳掺量。结合室内试验研究，本文根据对水泥稳定粒料类材料强度的要求给出了水泥冷再生结构层的强度设计标准参考值（见表1）。

③混合料物理力学性能试验。确定再生混合料配比后还需要实施物理力学性能试验来预测和评估混合料的性能，综合分析结果设计确定路面结构。如有必要，建议在实际施工中结合现场条件对设计配比进行适当调整，以确保再生混合料配比设计最优化。

严格来讲，再生混合料的配比设计以超出了技术范畴，实际施工中应该综合考虑路面使用要求、混合料性能、成本等诸多因素来确定最佳配比。

④再生混合料的制备。连续滚筒式拌和机和间歇分拌式拌和机都能拌制水泥稳定废旧沥青混合料，拌制工艺基本类似于水泥稳定土的生产工艺，图1所示为废旧沥青混合料厂拌冷再生生产工艺流程。

⑤再生混合料的铺筑。按照试验段确定的松铺参数，用沥青摊铺机或稳定土摊铺机摊铺冷再生层混合料；参考一般路面结构的压实标准对再生混合料进行碾压，碾压成型后进行为期7d的养生，以提高路面强度。

3.2 现场冷再生

沥青路面现场冷再生的工艺，实际是基于旧的沥青面层铺筑再生面层，施工时可按掺量比例掺入新骨料、水泥添加剂，在自然环境下连续地完成路面材料的铣刨、破碎、拌和、摊铺及压实成型，最终会形成新的面层结构。

相对于与厂拌冷再生工法而言，沥青路面现场冷再生所需要的施工机械比较复杂，也是影响混合料质量的关键因素，主要包括三大类，即冷再生主机、配套施工机械、通用配套机械。

①冷再生主机。冷再生主机有大、中、小三种机型，有的带熨平板，有的不带熨平板，如图2所示。

②专用配套机械。目前常用水泥稀浆搅拌输送车作为专用配套机械。

③通用配套机械。通用配套机械主要有压路机、平地机、水泥撒布车、供水车、新骨料运输卡车等。

4 冷再生的应用

近年来，在一些道路初步实践了以现场冷再生作为路面基层（或底基层）的路面结构大修，并且达到了预期效果。现以密云京沈路为例加以说明。现将有关情况介绍如下。

第一步，我们首先编制了图3所示路面改建工程施工方案框图。

4.1 前期工作

①通过钻孔检测旧路结构为石灰土底基层；灰土碎石基层，厚度为15cm；沥青混凝土，厚度约为15～18cm。②开展旧路路况调查，现场测量路面弯沉量，根据监测数据推算旧路灰土碎石基层E0值，后续根据该值计算旧路顶面回弹模量。③开展交通量及轴载调查，通过运算摸清“累计当量轴载次数”，采用8年制标准参考参数预测交通量，根据预测值确定冷再生层的厚度和强度。④基于现场调研数据最终确定大修路面结构：旧路结构；冷再生基层，20cm；下封层；沥青混凝土面层，4+6cm。⑤設定外掺剂最佳剂量以及现场冷再生结构强度要求，如表2所示。

基于表2中的冷再生结构厚度、旧路沥青面层材料性质确定适合的外掺剂，在参考表3试验段检测结果确定外掺6%的水泥。

⑥推荐基层级配范围。冷再生基层的强度、结构密实度等性能主要取决于骨料级配是否合理。本工程根据相关规范，推荐使用表4所示级配范围。

现场采用旧路面材料进行冷再生层处理，再生机刀头的磨损会使粒径发生变化，通过添加骨料来优化基层级配。在冷再生层施工中，如果能将最大粒径dmax控制在31.5mm以内，确保4.75mm的最低通过率大于或大于等于30%，并将0.075mm通过率控制在10%内，就可适当放宽冷再生基层级配要求。

4.2 施工工艺

①工前根据施工图和技术规程做足准备工作。不断交半幅施工（作业面宽度为10.5m），且要用挡板围护起作业面，另外半幅正常通车，但是必须作业过程中指派专人负责现场疏导交通，并做好安全警示工作。②确定工作段长度，WR2500路面再生机大概每分钟行进8m，作业宽度为2.5m，为了尽快完工并开放交通，路面机每日的作业量最好达到300～400m。③作业前彻底清表，保持作业面整洁。④局部铣刨。针对路面拥包、车辙现象，可采取局部铣刨的工法来整平面层，使面层厚度基本一致。⑤提前备好外掺剂，基于设计配合每平米水泥剂的添加比例，人工摊铺均匀。⑥再生拌和。引进德国WR2500路面再生机按指定厚度破碎旧沥青面层，破碎中电控加水，将最佳含水量控制在1%～2%之间。⑦整平。用CA30振动压路机关闭振动碾压一遍后，用PY-1800刮平机按设计标高及横坡坡度以及“初平→中平→细平”的作业流程整平面层。⑧碾压成型。在水泥加水拌和后初凝时间前完成将面层压实。碾压作业一气呵成，不提倡中途歇工或隔一日再补压，以免影响面层成形质量。⑨养生。冷再生层施工后，路面的成型质量在很大程度上取决于是否按要求进行了养生。工后应该采用专用水车加压均匀洒水进行为期7d的路面养生，养生期间严禁通车。

5 沥青路面冷再生技术性能评价

利用水泥稳定废旧沥青混合料作为路面基层或底基层，材料的基本性能与水泥稳定砂砾或水泥稳定碎石的性能相近，各项技术指标均能满足对这两种材料要求的指标水平，通过试验路试验，施工工艺可采用水泥稳定砂砾的工艺，因此施工费用没用提高。基于以上原因，将水泥稳定废旧沥青混合料基层或底基层的工程造价与水泥稳定砂砾基层的造价进行比较，材料价格见表5。

利用水泥稳定废旧沥青混合料作为路面基层或底基层（按厚度20cm，路面宽度9m计算）每公里节约的工程造价约为：

M=1000m×9m×0.20m×1.3×（80-45）元/m3=8.19万元

（式中1.3是松方系数，没有考虑水泥所占体积）。

如果废旧沥青混合料得到了利用，除了工程费节约之外，废旧沥青路面材料回收加工厂还有每立方米20元的利润。每修筑一公里的水泥稳定废旧沥青混合料基层，回收厂就可获得1000m×9m×0.20m×1.3×20元/m3=4.68万元的利润收入。如果这些材料不被利用，废旧沥青路面材料回收加工厂就不能有这部分利润收入，从这个意义上讲，对于与废旧材料利用有关的两个企业来说，相当于每公里获得了12.87万元的经济效益。

综上所述采用沥青路面冷再生技术，取得了良好的经济效益及社会效益：一是完全利用废旧材料，有效节约了砂石料等自然资源和废弃旧料占用的大量土地资源；二是提高了作业效率，缩短了工期，创造了良好的社会效益；三是降低了施工成本，取得了良好的经济效益。但是它同样以下问题：①旧路面材料破碎筛分处理及料场管理不规范；②再生沥青路面结构设计方法几乎是空白；③再生设备大部分靠国外进口，国内开发少；④再生混合料的技术指标体系还需进一步完善。这也是我们今后沥青路面冷再生研究的重点和方向。

参考文献：

[1]刘荣.运城至风陵渡高速公路改建工程沥青路面冷再生技术的应用[J].交通标准化，2010（09）.

[2]郑小峰，周曉方，付宏伟.级配碎石基层的施工工艺[J].山西建筑，2007（28）.

[3]井绪鹏.现场冷再生技术浅析[J].山西建筑，2010（01）.

[4]汤周.浅谈沥青路面冷再生技术[J].铁道勘测与设计，2010（06）.

[5]张海风.浅谈旧沥青路面冷再生技术在公路中的应用[J].山西建筑，2007（29）.

[6]关晓红.沥青路面冷再生利用技术概述[J].山西建筑，2008（23）.

[7]龚会兰.废旧沥青路面混合料再生利用的试验方法探讨[J].科技信息，2009（05）.

[8]杨劲松，刘建新.高速公路沥青混凝土路面表面层施工技术浅谈[J].公路交通科技（应用技术版），2006（04）.

[9]赵振乾.108国道繁峙—原平段改建工程沥青路面就地冷再生工艺应用[J].交通标准化，2010（09）.

[10]袁细红，陈岳军.某高速公路沥青路面施工技术分析[J].广东科技，2009（10）.