干线公路养护中沥青路面冷再生]技术的应用研究

相 磊，张佳伟

(河南长安交通科技发展有限公司，河南 郑州 450000)

0 引言

目前，我国公路建设已逐步从“建养并重”转变为了“以养为主”，公路养护任务艰巨。每年公路维修养护会产生大量废旧沥青材料，且呈逐年递增的趋势。若旧沥青材料弃之不用，不仅会造成资源浪费，还会增加养护成本。为此，冷再生技术得到了广泛应用。冷再生可充分利用路面废旧沥青材料，减少环境污染，降低养护成本，具有良好的经济效益和社会效益。为此，本文针对干线公路养护中沥青路面冷再生技术进行了分析与探讨。

1 工程概况

某公路工程属于南北交通干道，地理位置十分关键，本次养护工程的全长为5.817 km，起止终点为K27+000～K32+817。近年来，随着当地经济的快速发展，沿线交通量与日倍增，作为重要干线公路，发挥着至关重要的作用。但经路面调查发现，本路段出现了许多病害问题，其中局部路段病害极为严重，对于汽车通行而言，严重影响了行车安全性。

2 路况调查及设计方案

2.1 路况调查

本路段属于干线公路，承担着重要的交通任务，是两地区的主要联络线。根据交通量调查数据分析可知，在本路段车辆类型主要为小型客车，但大客车、中型、大型货车所占比例也不容忽视，已经达到了40%左右，日交通量较大，根据交通等级划分标准，可将本路段交通量划分为重交通。

在路面破损状况检测中，通过分析可知，路面的损坏状况指数(PCI)为76.2，路面行驶质量指数(RQI)为89.1，路面质量指数(PQI)为80.2。路面强度系数(SSI)为0.584，路面强度指数(PSSI)为56.91。因此，在路面结构强度评价中，路面强度较差，评价等级为“中”。为了进一步了解路面的实际情况，决定进行钻芯取样，通过分析，很多检测点未取出完整的芯样，针对轻微病害处，基本上都出现了基层松散问题。而对于病害较为严重的位置，基本上都有面层裂缝贯穿情况，且基层松散，无法成形。

2.2 设计方案

第一步，先铣刨原路面，铣刨掉沥青混合料层，厚度为12 cm。

第二步，加铺乳化沥青冷再生下面层，厚度为8 cm，并铺设AC-16热拌沥青混合料，厚度为4 cm。经劈裂强度和马歇尔稳定度试验，保证各项技术指标满足规定要求。

3 冷再生施工技术原理

一般来讲，沥青路面通车运营几年后，便会出现沥青老化、松散、坑槽等病害，路面的使用性能逐渐衰减，通过养护维修，可恢复路面的路用性能，延长道路的使用寿命。相比传统沥青路面养护维修技术，冷再生技术的应用，有利于充分利用旧路废弃沥青材料，节约成本，保护环境，具有良好的经济和社会效益。

随着绿色公路理念的提出，沥青路面再生利用工艺备受人们的青睐。在冷再生工艺中，可分为就地冷再生和厂拌冷再生。本文重点分析就地冷再生技术，该技术是指将一定量的新骨料掺加到现有旧铺层材料内，并根据配合比设计，掺加适量的添加剂、水等材料，在常温作用下，连续地进行材料铣刨、破碎、拌和、摊铺、碾压等一系列工序。冷再生技术可处理绝大多数的路面破坏类型，可以改善路面的行驶质量，恢复路面的使用性能。同时，冷再生技术可全部就地利用旧沥青材料，提高基层强度。有关研究显示，相比传统施工技术，就地冷再生技术可节约成本20%～50%，且对交通影响小，具有良好的施工效果。

4 沥青路面冷再生技术要点

4.1 RAP的性能分析

在路面维修养护施工中会产生大量废旧沥青混合料，即RAP，若弃之不用，不利于环保，且会造成资源浪费，增加养护成本。再生沥青混合料中，RAP掺量较小情况下，RAP自身性能可忽略不计。但RAP掺量较高的情况下，须考虑RAP的含水率、旧沥青老化程度、旧集料性能等指标，为保证再生混合料质量，对废旧沥青混合料RAP性能进行评价分析十分必要。

1)含水量。公路施工属于露天作业，RAP回收及存放均暴露在空气中，受雨水及空气湿度等因素影响，RAP含水率有一定变化。为保证再生混合料级配及施工质量，在配合比设计前，须考虑RAP含水率问题，并按照公路工程集料试验规范要求进行RAP含水率检测。在废旧沥青混合料含水率检测中，平均含水率为2.01%，可满足含水率小于等于3%要求。

2)旧沥青老化程度。经研究表明，沥青老化的主要原因在于大气环境下沥青材料内轻质油分氧化挥发，即便路面投入使用后，沥青老化问题仍在加剧。沥青老化的成因还包括温度变化、压实度、空隙率等。沥青老化之后，沥青的性能指标会逐步劣化，主要体现在针入度、延度下降，及黏度、软化点增高，进而影响沥青混合料的耐久性，出现路面裂缝、松散等病害。经试验分析，相较于新沥青，回收旧沥青的软化点、黏度、延度及针入度都产生了极大的改变，表明旧沥青存在严重老化现象，沥青老化后，又脆又硬，在行车荷载和自然因素的反复作用下，沥青老化速度加快，路面开裂、松散等病害频繁。再生利用旧沥青材料可以实现材料再利用，减少资源浪费，降低养护成本。

3)旧集料性能。在行车荷载与自然环境的作用下，沥青路面混合料内部集料粒径、级配等均会发生一定变化。研究表明，长期车辆碾压作用下，随着通车运营时间的不断增加，路面混合料集料粒径变小细化，级配也会随之改变。造成集料细化的原因很多，常见有集料自身力学性能改变、交通量大、使用时间长等。在废旧沥青混合料再生利用时，应了解其自身性能，尤其是旧集料的级配、压碎值等。在离心抽提旧沥青混合料过程中，先将集料表面的沥青去除，获取纯净的集料，随后作相关物理力学试验。经检测，旧集料的各项技术指标均在规定范围内，说明在通车运行过程中沥青混合料虽细化，但对其自身的物理力学性能影响不大，可用于沥青混合料再生施工，具有可行性。

4.2 目标配合比设计

结合上述RAP性能分析情况，在本工程设计级配范围确定前，可先了解乳化沥青的再生条件，并确定乳化沥青的准确用量。最终确定乳化沥青冷再生混合料目标配合比设计，即旧料(0～10 cm)：旧料(10～25 mm)：石灰岩(10～20 mm)：水泥：矿粉：乳化沥青=57:20:20:1.5:1.5:3.7。

4.3 拌和施工

就地冷再生拌和施工中，须经过专用料仓将回收料运送到高位，拌和时，还须确定目标配合比，准确计量各个矿料供料的速度，待稳定之后，方可进行试拌。要求按照筛分结果及时调整生产配合比内的矿料级配，保证合成级配尽可能与目标级配一致，在允许范围内合理控制误差。按照目标配合比所计算的沥青用量最佳值进行成型马歇尔试件的制作，最终确定生产最佳沥青用量。与此同时，还要控制好拌和时间、拌和温度，保证无离析，确保拌和施工和易性满足施工规定。

4.4 混合料运输

混合料运输环节，材料若被污染了，很容易影响混合料的路用性能，因此，在材料运输前，先要清理干净运料车的车厢内壁，确保洁净、无杂物。此外，还要将隔离液均匀涂抹到车辆内壁和底部，但不得存在多余液体，通过涂抹隔离剂，可避免材料与内壁粘连。在装料时，通过3次装料，可避免混合料离析。

4.5 摊铺施工

摊铺混合料时，不宜在雨天施工，若气温在10℃以下，同样不宜施工。混合料摊铺施工前，冷再生施工无需加热熨平板，只需要均匀喷洒防粘材料。在整个摊铺环节，须严格按照施工原则，保证摊铺连续、均匀施工，在施工过程中不允许随意更换行驶速度，同时，为了保证材料质量，应保证螺旋布料器转动速度一致，摊铺速度可控制在2～4 m/min，若出现混合料离析问题，须及时寻求原因，并根据原因及病害实际情况，采取科学、有效的措施进行处理。在冷再生混合料摊铺时，松铺系数为1.3，施工时，详细检查摊铺厚度等技术指标，若与设计不符，须及时进行调整，保证摊铺质量。摊铺工艺也直接影响沥青路面的平整度，主要包括基准线控制、摊铺机速度以及摊铺机操作。基准线控制不当主要是水准点沉降、施工放样精度不足、钢丝绳张拉力不当、水准点设置不合理等造成。摊铺机速度过快时，将会使铺面更加粗糙，进而影响最终路面的平整度。

4.6 碾压施工

在冷再生施工中，碾压质量是保障工程质量最重要的因素。因此，必须合理控制碾压质量。碾压施工可分3个阶段完成：初压时，可采用双钢轮压路机，碾压速度控制在1.5～3.0 km/h，碾压遍数为2～3遍；复压时，可采用双钢轮压路机和胶轮压路机，采取“高频低幅”的作业方式，碾压速度控制在2～4 km/h，碾压遍数为3～5遍；终压时，为了消除明显轮迹，碾压时可根据实际情况，确定碾压遍数，直至轮迹消除。在整个碾压施工阶段，压路机不允许调头、转向、停留。

4.7 养护施工

冷再生沥青混合料施工中，铺设前，须做好上层结构养护施工，一般来讲，养护周期须控制在7 d以上，养生结束时，应保证满足再生层取出的芯样具有完整性；再生层含水率符合规定要求，在2%以内。

在养护施工中，须先封闭交通，可采取自然养护法，无需其他养护。若条件不符合，无法封闭交通，则需要在碾压施工结束后1 d以上，才能开放交通，同时，做好车速、车型控制，严禁重载车辆通行，车速控制在40 km/h以内。在施工完成路段，严禁车辆急转弯、急刹车及掉头。同时，可适当喷洒慢裂型乳化沥青，保证养护质量。

5 沥青路面冷再生现场检测和质量评定分析

施工结束后，需要对乳化沥青冷再生施工材料及质量情况进行详细检测，真实了解路面施工的质量情况，查看是否存有破乳情况，铺筑施工质量是否符合规定。在RAP混合轧制过程中，可通过3 m直尺对其接头等位置进行详细检查，查看是否满足紧、平、直等需求。轧制之后，还须检测路面的压实度和总湿度，可采用150 mm或以上的充砂筒量测。除此之外，还要检测地基厚度及基层各项技术指标。待养护施工后，须通过钻芯取样法，检查是否能够取出完整的芯样，是否满足施工要求。经试验检测，具体检测结果如下。

1)经检测，路面压实度实测值为96.7%，相比规定要求(≥94%)，可满足施工需要。

2)经试验检测，平整度最大间隙实测值为3.7 mm，相比规定要求(≤5 mm)，可满足施工需要。

3)通过试验可知，15℃芯样劈裂强度实测值为0.68 MPa，相比规定要求(≥0.45 MPa)，可满足施工需要。

4)在路面芯样整体性方面，经钻芯取样结果可知，实测值为95%，相比规定要求(≥90%)，可满足施工需要。

根据上述分析可见，冷再生施工后，路面的各项技术指标均可达到施工需要，表明冷再生用于路面维修养护施工具有良好的应用效果。

6 结语

近年来，我国公路交通量日益倍增，车辆荷载持续加重，公路网逐步完善，公路养护任务越来越重，在公路维修养护中，会产生大量废旧沥青料，若弃之不用，将会造成严重的资源浪费。冷再生技术的出现，可充分利用废旧沥青材料，实现材料再生利用，不仅可以节约资源，还可以改善路面的使用性能，延长道路使用寿命。