高速公路工程建设中的沥青路面就地冷再生技术

苗涛

（中铁十一局集团第四工程有限公司，武汉 430000）

1 引言

就地冷再生技术一般是针对道路的基层状况良好， 但是面层存在一定的质量缺陷，导致正常的交通受到较大的影响，从而对沥青面层进行修补的一种施工技术。 即对旧路面的基层病害部位进行修整，再使用专用的就地冷再生设备对旧沥青路面进行铣刨、破碎，如旧沥青料质量过差，可适当掺加一定数量的新沥青混合料，然后将新旧集料、水、活性填料进行搅拌，搅拌完成后进行摊铺、碾压，养护期结束后即可恢复交通。

2 工程概况

本文以某高速公路沥青路面就地冷再生工程作为研究案例，该高速公路的既有路面面层设计为沥青混凝土（厚度为8 cm），基层设计为水泥稳定碎石（厚度为20 cm）。 当前，该高速公路的路面质量缺陷包括推移、车辙、起包等。 结合原路面结构、路面质量缺陷的成因、交通量等因素对存在问题进行全面的分析，施工单位编制出以下施工方案：先对路基进行处理，处理完成以后，使用再生设备将既有的沥青混凝土面层与水泥稳定碎石基层同时进行就地冷再生处理，将再生层作为路面结构中的下面层，上面层设计为加铺4 cm 厚度的沥青混凝土。

3 施工前准备工作

3.1 取样和试样分析

为保证给沥青混合料配合比设计提供精准、可靠的数据，施工单位应使用再生设备对不同类型的质量缺陷进行取样，并测量出路面结构层的具体厚度。

按照JTG/T 5521—2019 《公路沥青路面再生技术规范》、JTG E42—2005《公路工程集料试验规程》，对样品RAP（沥青混合料回收料）进行塑性指数试验、砂当量试验、筛分试验，根据试验结果确定出沥青混合料的最佳配比∶RAP∶碎石∶石屑∶水泥=55∶30∶13.5∶1.5。

3.2 泡沫沥青的最佳发泡条件

在对沥青的发泡质量进行评价时， 可使用膨胀率与半衰期作为评价指标，试验人员将试验室内的温度控制在20 ℃左右，对90 号沥青进行发泡试验。 为保证试验的科学性，应准备3 种发泡温度：150 ℃、160 ℃和170 ℃。同时，将每种发泡温度的用水量设置4 种：1%、1.5%、2%和3%，对不同技术参数下的沥青发泡质量的膨胀率与半衰期指标进行试验， 最后取平均值。 试验后整理的数据如图1 所示。

图1 90 号沥青发泡特性曲线

结合图1 中的信息可以发现，90 号沥青的最佳技术参数如下：发泡温度为160 ℃，用水量为1.5%，膨胀率为16 倍，半衰期为11 d。

3.3 试件成型与养护

泡沫沥青混合料拌和与碾压过程中需要掺加一定的水，应通过试验的方式确定沥青混合料的用水量， 保证最终的碾压效果。 具体情况如表1 所示。

表1 击实试验结果与拌和用水量

经初步试验后，将沥青用量的中值设置为3%，按照一定的时间间隔，其会自动化为5 个泡沫沥青的用量。 保证沥青料的含水量处于稳定状态，并准备马歇尔试验的试块。

3.4 气候条件

施工现场的最低温度不得低于10 ℃，如在低温环境下施工，无法有效保证沥青混合料的碾压质量。 并且严禁在雨天施工，如施工完成后的24 h 内可能出现低温天气，也不得施工，需保证沥青混合料的养护质量。

4 沥青路面就地冷再生技术

4.1 施工程序

对基面进行预处理→再生作业之前的准备工作→洒布添加料→再生作业→混合料摊铺→混合料碾压→混合料养护→开放交通→罩面施工。

4.2 施工准备

1）裂缝位置统计。 对于使用就地冷再生施工技术的路段，施工人员确定出质量缺陷的具体位置，精准标记出纵、横方向的裂缝起点与终点。

2）挖补处理。 对旧路面出现严重质量缺陷的区域进行修补[1]，例如，龟裂、大面积的网裂等。 需要注意的是，二灰基层应使用冷料或水稳料进行修补。

3）清洁原路面。 使用鼓风机清理路面的灰尘、碎块，保证道路面层足够洁净[2]。

4）放样划线。 结合再生设备的宽度确定出旧路面纵向摊铺机的作业宽度，将其作为再生设备的施工导向线。

4.3 材料准备

乳化沥青、骨料、水泥等原材料必须检验合格以后才能使用在项目中[3]。 沥青混合料的集料与含水量需通过试验进行确定，这是保证施工质量的前提。

4.4 机械准备

1）在使用再生机、提升机之前，施工人员对设备的运行状况进行调试，保证实际作业过程中的稳定性。

2）使用高精准度的计算机控制系统对再生机乳化沥青进行计量， 施工人员可直接在再生设备的控制面板上设置铣刨深度、坡度，然后按照设计图纸要求施工。 还应该检查循环系统的运行状况， 可使用试作业的方式对沥青喷洒系统的运行状况进行标定。

3）使用自动化的再生机组进行施工，混合料摊铺完成后，使用压路机进行碾压。 施工单位应准备充足的配套设施，保证项目顺利竣工。

4.5 再生作业

1）结合沥青混合料面层的再生厚度、再生宽度及混合料的干密度计算出每平方米再生料需要的水泥掺加量及集料掺加料。

2）如需向再生料中掺加新集料，应使用洒布机进行布料，新集料可分多次进行洒布，需保证其计量精准。

3）再生施工使用CIR900 系统，按照规范流程进行再生施工， 保证各施工设备有序运行。 施工人员结合实际状况在CIR900 系统的控制面板上输入各项技术参数，例如，沥青掺加量、RAP 密度、摊铺厚度、摊铺宽度等，再生设备的运行速度保持在2~10 m/min。

4）当使用再生机对旧沥青路面进行铣刨作业时，将乳化沥青与水均匀洒布在旧料表面，确保再生混合料搅拌均匀，再生作业完成以后，保证其形成1 m 左右高度的堆料。

5）施工人员手动连接WP 800 提升机、摊铺机，提升机将1 m 左右高度的堆料提升至摊铺机的料斗中。提升再生混合料的过程中可以进行二次搅拌，避免出现离析现象。

6）再生设备与摊铺设备之间的距离应结合施工现场的再生料搅拌时间确定，正常情况下，二者之间的间距不宜过远，避免施工现场出现突发状况，导致施工中断。

4.6 摊铺

摊铺过程中，必须保证摊铺机匀速前进，摊铺作业不得随意中断，摊铺后的路面平整度应满足设计及规范要求。 摊铺机的运行速度保持在2~5 m/min。

摊铺时，严格控制再生料的摊铺厚度、宽度以及坡度。 存在于旧沥青路面的质量缺陷可能会导致面层的厚度不均匀，此时可使用再生控制面板对出料量进行控制， 保证出料量始终保持一致。 在调整摊铺厚度时，应严格控制横坡的坡度，避免摊铺作业完成后路面出现积水现象。

4.7 碾压

施工单位根据施工量及摊铺速度配备充足的碾压设备，严格按照规范要求对摊铺成型的再生料进行碾压， 确保再生料碾压后的平整度、压实度符合设计及规范要求。 碾压作业可分为3 个阶段完成：初压阶段、复压阶段和终压阶段，各碾压段落的长度结合再生设备的运行能力确定， 正常情况下控制在40 m 左右比较合适。 在经过全面的研究分析以后得出：

（1）对于已经摊铺成型的再生料，在混合料尚未破乳之前，使用钢轮压路机进行碾压，保证乳化沥青黏度不会增加。（2）初压：使用钢轮压路机进行碾压，碾压次数控制在2~3 遍，碾压过程中， 再生混合料的含水量适当高于最佳含水量1%~2%。再生料表面应处于湿润状态，若现场温度过高，导致混合料内的水分蒸发速度过快，则适当洒水。 （3）复压：使用胶轮压路机进行碾压，碾压的遍数根据混合料的性能、虚铺厚度、施工环境确定，正常情况下，复压阶段的碾压遍数保持在3~6 遍。 （4）终压：使用胶钢轮压路机进行碾压，碾压次数控制在1~2 遍，碾压方式根据现场情况确定。 （5）碾压作业完成后，及时封闭交通，2 h 内不得通行任何车辆。 （6）碾压过程中可适当喷洒水雾，避免压路机的车轮黏结再生料。 碾压时不得随意掉头、刹车。（7）碾压速度：初压阶段的碾压速度保持在1.5~3 km/h，复压、终压阶段的碾压速度保持在2~4 km/h。

4.8 接缝

1）纵向施工缝：接缝部位的10 cm 范围内可作为后高程的基准面，还需要留置不低于5 cm 的重叠量，在对第二幅进行再生作业时，其重叠范围内的水、沥青按照原有的设计量进行喷洒，无须额外掺加新集料。 严格控制好纵向施工缝部位的摊铺厚度，保证表面的平整度。

2）横向接缝：使用3 m 直尺对施工缝进行测评，并确定出再生作业的起点部位。 每日摊铺之前，摊铺机停靠在横向施工缝的端部，熨平板与已经摊铺好的路面端部对准后，方可开始摊铺作业。 先对横向施工缝进行碾压，再进行纵向碾压。

4.9 养护

在对封层或罩面施工之前， 施工单位需对冷再生层进行养护，养护时间控制在3~7 d。 养护期间，再生料的强度会逐渐增长。 养护期间应封闭交通，严禁任何车辆通行。

4.10 开放交通

封闭24 h 交通以后，在检测合格的情况下才能开放交通。严禁重型车辆通行。

5 沥青冷再生技术应用优势

1）冷再生施工可节约能源和资源，利用旧路材料改造路面，可降低工程成本，节省材料费与运费，有极大的经济效益。

2）冷再生施工可改善施工条件，减少环境污染，有利环境保护， 利用旧路材料可避免因废弃旧料污染施工现场环境从而避免浪费大量的路面材料。

3）冷再生施工可不受阴湿或低温季节的影响，可以适应严冬以外的各种施工季节，可以大大加快施工进度而缩短工期。

6 结语

综上所述，本文以某高速公路改扩建项目作为研究案例，对路面冷再生技术的应用进行研究， 介绍了路面就地冷再生技术的具体工艺，并对再生料的配合比进行分析。

整体而言，使用就地冷再生技术可以实现旧料再利用，通过试验的方式确定出再生料的配合比及新料的掺加量， 可以获取最佳配合比及含水量。 经过实践论证后得出，在高速公路工程建设中沥青路面使用就地冷再生技术能够取得理想的经济效益与社会效益。