乳化沥青厂拌冷再生技术在路面改造工程中的应用

常浩

（常州市交通规划设计院有限公司，江苏 常州 213022）

厂拌混凝土早已成为路桥施工中的成熟技术，近几年，随着乳化沥青技术的逐渐成熟，厂拌沥青逐渐摆脱沥青凝固时间短、温度控制要求高的问题，使厂拌沥青技术在路桥施工中得以进一步推广应用。乳化沥青是沥青和乳化剂在一定工艺作用下，生成水包油或油包水（具体由乳化剂的种类决定）的液态沥青，是将通常高温使用的道路沥青，经过机械搅拌和化学稳定的方法（乳化）扩散到水中，液化成常温下黏度较低、流动性较好的一种道路建筑材料。可以常温使用，也可以和冷、潮湿的石料搭配使用。

一、厂拌沥青的工艺架构特征

乳化沥青厂拌工艺和路拌工艺的区别表现为，沥青拌和过程从施工现场转移到沥青拌和厂中。而支持该区别的根本原因是乳化沥青拌和工艺本身，乳化沥青无需沥青的加热过程，不需要在高温状态下保持沥青流动性。乳化沥青可以在常温条件下通过乳化保持其流动性，这一过程有效避免了沥青加热过程带来的能耗和污染。

（一）沥青流动性的控制工艺革新

传统的改性沥青工艺，是将沥青加热至熔融态后，加入稳定剂、抗氧化剂、强度控制剂等添加剂，使沥青凝固后与骨料之间的结合更为紧密，氧化风化周期充分延长，在增加沥青工程力学特征的同时，充分延长了沥青路面的使用寿命。

（二）沥青铺设阶段的工艺革新

乳化沥青的流动性具有优势，且其温度较低，塑化过程控制性更强，与传统改性沥青的摊铺工艺相比，乳化沥青多采用喷涂工艺。因此，乳化沥青的铺设机械与传统改性沥青的铺设机械有本质差别。在特殊施工目标下，乳化沥青也可采用摊铺工艺，即乳化沥青在铺设工艺选择方面，有更自由选择技术的空间，可以适应不同工艺需求下的施工场景。

二、工艺接续及经济效益的数据比较

（一）沥青路面承载能力比较

对比分析改性沥青和乳化沥青成型厚度与其抗路面承载能力的关系，可以得出其在路面改造工程中的工程力学价值。此处路面承载能力指固定路基状态下标定车辆通过能力条件下沥青路面的使用寿命。该指标表达式如公式（1）所示：

式中：x、y为考察面积内的有限元单元平面坐标值；M、N分别为x值和y值的最大范围；Y、H、B分别为考察区域内的路面寿命、沥青层厚度、路基抗压强度；该S因子需要在路标标定车辆最大满载重量和车辆通过量的条件下进行讨论。

考察案例为宽度6m的高标准村村通公路，公路路基为夯土路基基础上构建120mm厚度钢筋混凝土路基，其上铺设沥青，车辆最大满载重量15t，通过量为每天180辆。仿真测试平台为BIM-CAE同济路桥版有限元仿真分析平台，仿真结果如图1所示。

图1 沥青路面承载能力指标的仿真结果

由上图可知，乳化沥青路面的承载能力显著高于传统的改性沥青路面，且改性沥青路面在其厚度超过24mm时，开始具备工程学价值，而乳化沥青路面在其厚度超过6mm时，即开始具备工程学价值。传统工程工艺设计理念中，改性沥青路面一般设计厚度不低于80mm，而乳化沥青路面达到等效于改性沥青80mm路面承载能力指标时，其厚度约为47mm。在达到与传统改性沥青路面相同承载能力目标时，乳化沥青路面的设计厚度显著低于前者，该特征可以使乳化沥青节约大量工程材料。

（二）沥青路面施工接续技术特征比较

考察沥青路面的铺设周期、维护周期、日均施工量、现场用工量等数据，铺设周期指铺设每平方米路面沥青与压平平均消耗的工期之和；维护周期指路面压平至达到通行条件的维护周期；日均施工量指一套施工设备支持下的单作业面日均铺设面积；现场用工量指在一套设备支持下的单工作面人员配置数量。在S=2的仿真条件下，即改性沥青设计厚度为80mm，乳化沥青设计厚度为47mm，其比较结果如表1所示。

表1 沥青路面施工接续技术特征比较表

由表1 可知，乳化沥青的铺设周期为改性沥青的18.2%，但维护周期是它的4.6倍，即乳化沥青比改性沥青的铺设过程更为快捷，但铺设后的维护周期较长。在施工效率方面，乳化沥青可以通过更少的现场用工量实现改性沥青近3倍的日均施工量。该施工量增加值，是由于改性沥青的喷涂工艺效率显著高于改性沥青的摊铺工艺，且其用料显著低于传统改性沥青。

（三）沥青路面施工的经济效益分析

在相同S值的设计目标下，同样使用BIM-CAE有限元分析工具软件，分析比较单位面积沥青材料消耗量、单位面积能源消耗量、单位面积能源消耗引起的碳排放量，结果如表2所示。

表2 沥青路面施工的经济效益比较表

由表2可知，乳化沥青与改性沥青相比，在上述3个评价指标中均有显著优势，分别达到后者的57.0%、7.5%和1.3%。其节能效果的优势主要来自铺设过程，无需对沥青进行高温加热，且无需严格控制温度；其碳排放量的优势在于，不仅节约了沥青加热过程中的耗能碳排放，也节约了沥青自身的加热挥发碳排放。

三、结语

本文评价了在多个条件下乳化沥青厂拌技术在道路改造工程中的应用效果。在统计结果中，乳化沥青表现出较强的优势，可以有效节约材料和能源，提升施工效率，增强沥青路面的工程力学稳定性，减少空气污染与噪声污染，但因为乳化沥青的工艺过程仅提升了铺设施工的效率，其养护时间长于改性沥青，所以其在交通出行阻碍评价和总和评价方面，并未表现出较大优势。综合考察以上仿真分析和社会调查分析结果，乳化沥青厂拌技术对道路改造具有积极意义。