农村公路沥青混凝土路面就地冷再生养护技术

摘要 由于传统的养护技术对农村公路进行维修养护的工艺复杂且所用材料较多，导致农村公路的养护成本一直居高不下。针对上述问题，文章研究提出农村公路沥青混凝土路面就地冷再生养护技术。通过建立公路沥青混凝土路面性能评价模型，设计沥青混凝土冷再生配合比，确定沥青混凝土形成强度并采用就地冷再生技术对路面裂缝等病害进行维修养护，保证了混合料的质量和性能均符合标准要求。在充分利用旧沥青路面材料的基础上，既减少了对养护材料的消耗，也降低了公路养护成本。

关键词 农村公路；沥青混凝土路面；冷再生；性能评价模型；养护技术

中图分类号 TH12 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）04-0144-03

0 引言

近年来，随着我国社会主义新农村的建设不断迈向深层次发展，农村地区的经济社会发展取得长足进展，对农村地区的道路通行质量和标准也提出了新要求。面对农村公路的通行标准和不断增长的通行压力，要及时开展对农村公路的维修及养护。沥青混凝土路面就地冷再生养护技术是一种具有较高价值的养护施工技术，具有较高的环保性和经济性等优点，该技术利用原有的沥青混凝土路面材料进行原地再生，可以在短时间内完成路面的改造，既提高了施工效率、避免了旧路面材料的浪费，也大幅降低了施工成本^[1]。基于此，该文展开了对就地冷再生技术在农村公路沥青混凝土路面维修养护中的应用研究。

1 路面性能评价模型构建

根据《公路沥青路面养护技术规范》要求，建立了公路沥青混凝土路面性能评价模型，将农村公路路面使用状况评估为五个单项指标，分别是通行质量指数（RQI）、路面状态指数（PCI）、路面强度指数（SSI）、侧向力系数（SFC）和摆值仪摆值（BPN），以此构成一种综合指标路面质量指数（PQI）^[2]。其性能评价体系结构如图1所示。

传统的道路平整度测量主要是利用车载快检装置，而小型路面抽样可以利用连续型平坦机或3 m尺测量，将多种测试手段的测量结果转换成国际平直度指数（IRI），由RQI和IRI的对应关系得到RQI的值，RQI可以通过以下公式计算。

RQI=11.5?0.75IRI （1）

式中，RQI的取值通常应在0～10之间的范围内。当IRI为负数时，RQI为0；大于10时，RQI为10，IRI与其他设备检测值的标定關系为：

IRI=a+b×BI （2）

式中，BI——平直度试验装置的试验结果；a、b——校准因子。按照《公路沥青路面养护技术规范》中的规定，评定方法如表1所示。

在《公路技术状况评定标准》中，以PCI、PQI、路面车辙深度（RDI）、路面抗滑性能（SRI）和抽样评定指标（PSSI）五项指标来衡量沥青混凝土路面的综合使用性能^[3]，单独计算与评定PSSI公式如下。

式中，ω₁、ω₂、ω₃、ω₄——路面分项指标权重系数，由此农村公路沥青混凝土路面性能评价模型构建完成。

2 确定沥青混凝土形成强度

建立农村公路沥青混凝土路面性能评价模型后，再确定沥青混凝土的形成强度。在常规室温下，由于沥青具有较好的流动性，能够与湿集料直接结合形成沥青混凝土，然后碾压成型。沥青混合料的强度主要由内摩擦阻力和内摩阻力组成，但其内部黏聚力、内摩擦阻力随时间的推移而变化，对混凝土强度的影响也不尽相同，内摩阻力以集料间的嵌挤与摩擦为主要特征^[4]。利用摩尔—库仑包络线公式，可由三轴实验法得到混合料的剪切强度，公式计算如下。

τ=C+σtanφ （5）

式中，τ——混合料的剪切强度；C——水泥砂浆的粘合强度；φ——内摩阻力；σ——正应力。进行碾压成型时，由于沥青黏着力差而出现裂缝，导致混凝土的内聚性较差。混凝土的早期强度主要来自混合料内部的摩擦阻力，而内摩阻力对混凝土的作用要比内摩阻力大得多。在其他条件相同的前提下，粗级配混凝土的早期强度要比密级配高，但在后期的强度要比细级配差得多。为了提高沥青混凝土的早期强度，要选择一定的矿料组成，使其具有良好的内摩擦性能。掺入水泥后，水泥—沥青混合料的抗压强度（含稳定度、无侧限抗压强度，均低于水泥—乳化沥青混合料），其早期强度增幅较低，在于早期水泥胶结与水泥石的生成已基本完成。因此，其强度构成了混合物强度的很大一部分，后期由于沥青黏结的持续作用，其强度也会不断增加^[5]。在农村公路沥青混凝土路面养护过程中，确定沥青混凝土形成强度至关重要，该强度的确定有助于评估路面承载能力和使用寿命，为农村公路的维修养护提供科学依据。

3 设计沥青混凝土冷再生配合比

采取随机抽样方式获得足量铣刨料，采用低温干燥法测定原料含水率。选取具有代表性的铣刨料试样，通过离心泵送到试验室进行抽提及筛分，得到铣刨料级配、沥青含量及原料含水率。如果老料级配不能达到规定的级配，就需要添加一些新的材料，使其达到所需的级配范围，最后得到设计级配合比。以5种不同含水率的铣刨料（或铣刨/水）为研究对象，采用土工压实方法测定试样的干密度，通过对试样干密度—含水量关系曲线的线性回归，获得最大干密度和相应的最优液含率（以最优液含率为控制指标）。在此基础上，以最优含水量为控制指标，选择5种不同比例的沥青，根据最优含水量计算得到相应掺入量^[6]，采用马歇尔击实试验确定沥青的掺量，按以下方法确定乳化沥青用量：

（1）制备低温干燥的铣刨料试样，根据以上5种沥青掺量，在保证最优含水量的基础上将其掺入到铣刨料和新集料中，再搅拌均匀。混合料中应加入水量按下式计算：

将充分拌和的材料称量，得到63.5±1.5 mm的压实高度（一般1 150 g），置于试验箱内，在常温养护24 h后用插刀环向内插15下，中间10下，将其平整为凸弧，按照马歇尔试样的成形工艺（每侧75个）。采用脱料板将试样取下并放置于40 ℃通风炉中72 h^[7]。根据规范进行劈裂强度测试，测试数据即为沥青混凝土冷再生配合比。冷再生混合料配比工艺流程如图2所示。

4 裂缝填封养护

通过裂缝填封方式开展对路面的维修养护，提高了路面的平整度和使用寿命，为农村公路的安全运行提供了保障。

施工前要做好裂缝检查，如果路段出现裂缝、网裂较为严重的病害，要对其进行挖补处理。在对沥青混凝土进行配合比设计的基础上，对其进行铺筑量控制，洒水1 h后即可进行现场冷再生施工，要确定适宜的用水量再进行摊铺，摊铺施工要遵循连续性和平稳性原则，确保各个部位的平整度，还要有效控制摊铺机的转速，一般在2～5 m/min为宜，不能有过快的加速，也不能急停，要密切观察路面的再生层厚度，调整松铺厚度时，要注意横坡的控制，避免出现局部积水。

碾压施工分三个压实阶段，一次压实的长度应控制在40 m左右，采用单钢轮振动压路机，连续进行2～3次的碾压，碾压过程中的最优含水量要比实际含水量高1%～2%，在施工中如果出现水分蒸发过快，可以采用喷水的方法进行处理。使用橡胶轮压路机对路面进行复压施工，要对混合料性能和现场环境决定碾压遍数，一般需要3～6次。最后，采用钢轮压路机进行终压施工，采用静力压密的方式连续碾压1～2次。在振动过程中，如果路面结构能够一直保持稳定，则可以采用振型碾压方式。最后进行接缝处理，在进行二次再生施工时，要严格控制水和沥青等物料的用量，按照既定的用量进行连续喷洒，控制纵向重叠区的厚度，避免出现高低差异，同时对横向接缝进行处理。最后，对再生层的养护，冷再生路面的养护周期一般为7 d，在养生期内要用养生袋对路面进行遮盖并禁止通行。

5 实验论证分析

5.1 工程概况及实验准备

以贵州省赫章县一条总长度为36.25 km的乡村公路路面改建工程为例，改建后的路基长度为24 m，宽度为23.4 m，在原路基上铺设天然砂垫层20 cm、水泥稳定碎石20 cm、沥青混凝土5 cm。自通车运行以来，此公路在通车荷载、降雨及材料性能退化等多种因素影响下，部分路段沥青路面产生了多类型的质量缺陷问题，对公路通行造成了极大影响。为了提高乡村公路的使用质量，对老旧沥青路面进行维修养护，并在某些路段进行了冷再生技术处理。施工开始前，对原铺面料进行了配合比设计，利用冷再生方法对材料进行车削处理，在不添加新料的情况下，磨碎料级配符合设计要求，其抗压强度为9.6%，水泥掺量4.6%（掺入骨料后的0.5%），最大干重为2.247 kg/m³，含水率为5.5%。施工所需机械设备如表2所示。

5.2 实验结果及分析

为了验证农村公路沥青混凝土路面就地冷再生养护技术在养护成本中的优势，开展对比实验分析。选取三组路段，一组为使用该文技术进行养护的路段，一组为使用稀浆封层技术进行养护的路段，一组为使用热再生技术进行养护的路段，实验结果如表3所示。

通过实验结果可以看出，采用就地冷再生养护技术对农村公路进行维修养护过程中，仅使用了20%新料，80%是基于旧料；稀浆封层技术在对农村公路进行养护时，使用了100%新料；热再生技术在对农村公路进行养护时，50%为新料，50%为旧料。通过材料成本对比，可以看出该文的公路养护技术使大部分旧的沥青混合料得以回收并重新利用，大幅节省了材料成本。而在公路养护施工成本方面，该文养护方法为30～50元/m²，结合材料成本和施工过程中产生的成本综合来看，路面就地冷再生养护技术可以大幅降低公路维修养护成本。

6 结语

就地冷再生施工技术是公路沥青混凝土路面施工中的关键技术，与传统路面施工技术相比更具经济性和环保性，为农村公路沥青混凝土路面施工质量控制提供可靠的基础。沥青混凝土路面就地冷再生养护技术具有显著的节能环保和成本降低的优势，在实际施工过程中，应结合技术的基本原理和特点制定更加科学规范的施工方案及工艺流程，全面提升农村公路沥青混凝土路面的施工质量，进一步延长农村公路的使用寿命。

参考文献

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[7]修晓利. 公路沥青混凝土路面施工中就地冷再生施工技术的应用研究[J]. 运输经理世界， 2021（2）： 135-136.

收稿日期：2023-12-04

作者简介：聂闯（1985—），男，本科，工程师，从事农村公路或桥梁养护工作。