泡沫沥青就地冷再生技术在道路大修工程中的应用

刘强

（北京鑫实路桥建设有限公司，北京102488）

1 应用背景

1.1 概况

滦赤路（S309）位于北京市延庆区东北部，连接着滦平县、怀柔区、延庆区、赤城县，是北京市与河北省重要的连接线，是北京重要的旅游线路“百里画廊”的一部分。随着近几年交通量的增加，路面出现破损，影响行车舒适性。该次大修工程道路设计桩号：K137+459—K141+559、K153+900—K159+500。全长：9.7km。道路等级：二级公路。设计速度：40km/h。设计轴载：BZZ100。设计年限：12年。路面结构：表面层5cm 温拌中粒式沥青混凝土WAC-16C；10cm 泡沫沥青就地冷再生72000m2。该次大修路面宽7m，采用半幅施工的方式进行；部分重病害路段处理路面基层。冷再生设备选择山西喜跃发道路建设养护集团有限公司的WR4200 型就地冷再生机。

1.2 存在问题与解决方法

一是山区公路转弯半径过小、作业面不足，连接水泥稀浆车时采用人工洒布集料和水泥。

二是施工后存在平整度差的问题，在终压前采用平地机进行整平。

三是因添加新集料、水泥，就地冷再生施工完成后，可能存在比原路面整体增高的情况，应严格进行路面标高控制,确保面层厚度和节点部位高程控制。采用摊铺机组合方式可有效解决这一问题，高等级路面施工时建议调整机械设备组合。

四是适用于再生层无结构物（如路面检查井等附属设施）的路段，再生层内结构物需降低至再生层以下并保护处置。

五是关注再生层路面结构层，根据材料变化随时调整混合料配合比。

2 施工准备

2.1 材料选择

2.1.1 沥青

一般的重交70#与90#沥青都可以满足规范要求，标号过低的沥青不宜用于发泡，需要特别注意的是，改性沥青不能发泡，避免用运送改性沥青的车辆运送基质沥青，该次发泡沥青选择河北黄骅市岭顺石油产品销售有限公司的90#道路石油沥青。

沥青进行发泡试验，沥青发泡的膨胀率、半衰期须满足不小于10 倍和不短于8s 的要求；并进行拌和试验以选择合适的发泡参数，要求沥青混合料无絮状物和无团状物。

2.1.2 水泥

该工程拟采用32.5 级道路硅酸盐水泥，初凝时间应在3h 以上，终凝时间宜在6h 以上。依据再生技术规范，水泥掺量为1.5%。

2.1.3 水

施工现场的拌和用水、沥青发泡用水均应尽可能地使用饮用水。

2.1.4 集料

对级配不良的铣刨旧料，应通过掺加部分新料以改善其级配。

2.2 机械设备

2.2.1 就地冷再生机

该工程采用的WR4200 型就地冷再生机，工作宽度为2.8～4.2m，最大工作深度为20cm。

2.2.2 WM1000 水泥稀浆车

水泥舱容量为25m3，水箱容量为11000L，拌和能力为1000L/min。

2.2.3 水罐车

需要两台水罐车轮流给水泥稀浆车供水。其中至少一台水罐车具有洒水功能，配备雾状洒水喷头，保证施工过程中随时给再生材料补水。

2.2.4 沥青加温罐车

沥青加温罐车1 台，沥青罐容量50t，具有加热、保温功能。加热装置要求能把基质沥青加热到160oC 以上。沥青罐车要保证罐车内部干净，不能残留不同性质的沥青。运输沥青材料的车辆也要保证罐体干净。

2.2.5 压实设备

（1）双钢轮压路机

双钢轮压路机用于初压、复压，快速封住表面，避免再生层水分流失过快，该工程采用13t 双钢轮压路机。

（2）单钢轮压路机

单钢轮压路机复压，达到压实度要求，该工程选用18t 震动压路机。

（3）胶轮压路机

胶轮压路机追加压实度，可有效增加压实效果。

3 现场施工

施工前，就地冷再生机通过硬杠和水泥稀浆车、沥青加温罐车连接，连接顺序为再生机－稀浆车－加温罐车，组合成“再生列车”，检查好每个连接部位后，由就地冷再生机推动水泥稀浆车和沥青加温罐车在作业段上行进，进行施工作业。

3.1 试验段施工

摊铺试验段，测定再生混合料的含水量、最大干密度，并成型试件，测定其冻融劈裂强度比、马歇尔稳定度，通过各组试验数据最终确定该工程混合料配合比为铣刨料90%、0～5mm 细集料8.5%、水泥1.5%，最大干密度为2.109g/cm3，最佳含水量为5.6%，油石比为2.5%。

检测试验段的压实度、渗水系数、平整度、厚度、宽度、横坡等指标。依据试验段成果，最终确定再生机参数设置、铣刨深度、再生速度、摊铺工艺合理施工段长度，验证混合料配合比，检验施工技术方案的可行性，为后续施工做好准备。

3.2 设备、材料配备情况

按每日施工路面长度计算沥青、水泥、水的用量，保证沥青加温罐车、水泥稀浆车容量充足，避免中途停顿，影响施工进度。水泥、水使用水泥稀浆车、水罐车存储并添加，沥青使用50t 沥青加温罐车存储并加热，沥青发泡使用WR4200 型就地冷再生机。施工前再生机沥青管道需预热，常温（25oC）加热到设备工作的温度约需1.5h，沥青从常温加热到满足发泡的温度160oC 以上约需5h。

3.3 施工过程控制

3.3.1 铣刨行进速度组合控制

按设计的再生深度10cm 对旧路进行铣刨，取铣刨后具有代表性的材料送往试验室进行筛分，选择级配最接近规范的方案。

再生机的铣刨转速可调，调整铣刨舱前门开度、舱后门浮动压力可以有效改善铣刨效果，每工作班应进行材料取样和筛分试验验证级配情况，以便及时根据旧路材料变化调整铣刨机铣刨参数。

3.3.2 含水量控制

含水量的影响因素有原路面、铣刨用水、沥青发泡用水、水泥稀浆等。在实际操作时，往往需要泡沫沥青混合料在压实之前为疏松状态，这样有利于压实。如果含水量过大则压实过程中会出现弹簧现象，也会增加养生时间；如果含水量偏小则粗细集料的连接就不是很紧密，极易造成混合料的离析而难以压实。建议外加水用量与原有路面材料含水量之和为室内击实试验确定的最佳含水量的65%～80%，具体控制还要根据气候条件加以调整[1]。

3.3.3 就地冷再生机控制

设定好行进速度（一般为4m/min）和再生深度，以保证铣刨料的级配波动范围不大。过程中随时检查铣刨深度和铣刨效果。指派专人进行检查测量，并配合再生机操作员进行调整。

应以作业面铣刨后边缘作为导向线，以帮助操作者控制行走的方向。

再生机的摊铺夯锤和夯板的振捣频率始终均匀一致，施工过程中，根据整体再生速度、厚度、宽度等因素调整摊铺设备夯锤频率，施工过程中螺旋送料器始终保持匀速送料。

3.3.4 接缝处理

（1）纵向接缝

纵向接缝应重叠100mm，接缝应避开车辆的轮迹位置。

（2）横向接缝

施工告一段落时，需挖除横向接缝处配合比及压实度不合格的混合料，再次施工时用合格的再生混合料填补，且需重复处理上次施工再生过的路面3～5m。

3.3.5 碾压质量控制

碾压时，遵循“先两边后中间（直线路段）、先内侧后外侧（曲线路段）、先低后高”的原则，碾压速度控制在2～4km/h。中间接缝处采用单钢轮压路机先静压新铺路面20cm 后，按正常碾压工艺进行。分段碾压时，纵向接头成阶梯状，在再生机后采用双钢轮压路机初压，初压后开启震动复压2 遍，再用18t 单钢轮压路机碾压2 遍，然后用胶轮压路机进行终压，直至表面无明显轮迹为止，最后用双钢轮振动压路机收面。

碾压过程中，再生层的表面应始终保持湿润，如果水分蒸发过快，应及时补洒少量的水。应特别注意压实设备的选择与最佳压实厚度。碾压完成后，要采取措施保护再生层表面不受破坏[2]。

3.4 养生

碾压完成并经压实度检测合格后，开始养生。养生时间不宜少于7 天。养生期间禁止洒水，如遇到下雨天气，养生时间需延长，以使混合料中的水分进一步蒸发。及时进行再生层含水量检测，当含水量小于2%，或再生层可以取出完整的芯样时，即可结束养生。

4 施工技术要点和注意事项

4.1 级配控制

旧路结构各项指标都有所降低。为了提高泡沫沥青混合料的初期强度，需要加入适量活性填料。级配组成方案确定再生混合料中铣刨料、新加细集料用量比例。

用于泡沫沥青冷再生混合料的合成级配范围，应满足表1 的要求。

表1 再生混合料合成级配范围

《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521—2019)规定的泡沫(乳化)沥青冷再生混合料设计级配如表2。

表2 沥青冷再生混合料设计级配表

在泡沫沥青就地冷再生施工中级配存在一定偏差，泡沫沥青就地冷再生施工中控制级配有利于强度形成。

4.2 再生设备选择

该工程使用铣刨摊铺一体的再生设备，目前广泛应用的还有配合摊铺机作业的就地冷再生设备。铣刨摊铺一体的再生设备存在铣刨完成后路面可能比原路面增高的情况，平整度、横坡、外观等也不如配合摊铺机作业的就地冷再生设备；但施工费用相对较低，占用施工作业区距离较短。再生设备的选择应根据工程实际情况、道路等级等综合考虑[3]。

4.3 环境气候因素影响

泡沫沥青混合料高温稳定性比较好，这也是它的抗车辙能力比较强的原因之一。如果环境温度过低，铣刨料及新加集料温度也会降低，当其与泡沫沥青接触时，会使泡沫沥青温度下降过快，从而减弱了沥青与集料的黏附能力。一般情况下，20oC 以上的环境温度为泡沫沥青的理想温度[4]。

5 经济与社会效益分析

泡沫沥青就地冷再生技术因可直接对沥青层和基层进行就地冷再生，大大缩短了工期，降低了工程造价，同时节省能源60%以上，减少CO2排放量80%以上，且因利用了道路基层材料，减少了材料运输对社会交通的影响，缓解了道路通行压力，加快了道路通行时间，其经济与社会效益显著。

6 结语

通过泡沫沥青就地冷再生技术在滦赤路大修工程的应用，缩短了工程工期，减少了施工占路时间，施工质量满足规范要求。就地冷再生的混合料很好地平衡了刚柔度，克服了现有半刚性基层反射裂缝病害过早出现的缺陷。将路面基层转换为柔性基层，更利于面层沥青结合，可有效延缓路面的破损速度。经过持续改进，就地冷再生技术节能高效的优势日益凸显，具有非常高的应用价值。本文对该技术在路面病害治理方面的实效结合工程实例进行了研究，以期促进我国交通事业的可持续发展。