肖 飛，高壯元，王 宇（.徐州市公路管理處，江蘇 徐州 00；.蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 ；.鹽城市鹽都區(qū)交通運輸局，江蘇 鹽城 4055）

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水泥-乳化瀝青冷再生混合料在G205國道大修工程中的應用

肖 飛1，高壯元2，王 宇3
（1.徐州市公路管理處，江蘇 徐州 221002；2.蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 211112；3.鹽城市鹽都區(qū)交通運輸局，江蘇 鹽城 224055）

結合G205國道新沂北段大修工程實踐，從原材料選擇、混合料設計、拌和、攤鋪、碾壓、養(yǎng)生、質量控制等方面，系統(tǒng)分析了水泥-乳化瀝青半柔性廠拌冷再生混合料及施工技術，并對關鍵施工環(huán)節(jié)提出了控制建議，可為同類工程提供借鑒。

大修工程；廠拌冷再生；混合料；質量控制；施工技術

G205新沂北段位于新沂境內蘇、魯交界處，是連接山東與江蘇的重要通道，為雙向4車道一級公路，路面類型為半剛性基層瀝青路面，其結構為兩層半剛性基層+5 cm瀝青混凝土AC-20下面層+4 cm瀝青混凝土AC-13上面層。該路段于2009年進行中修養(yǎng)護，加鋪4 cm瀝青砼AC-13。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通量增加迅速，近年來部分路段出現(xiàn)了縱橫裂縫、龜裂病害，嚴重影響車輛通行。為了更好地解決原瀝青路面車轍、反射裂縫和水損壞等病害，管養(yǎng)部門擬對部分路段采用水泥-乳化瀝青半柔性廠拌冷再生混合料技術進行大修養(yǎng)護。

水泥-乳化瀝青半柔性廠拌冷再生混合料理念是采用高性能微膨脹特種乳化瀝青和水硬性膠結料組成的雙膠結料，當微膨脹專用的乳化瀝青遇到水泥后，不會像一般乳化瀝青那樣立即破乳，而能保持一段時間，使之能與水泥和骨料充分混合，發(fā)生化學反應，然后再破乳并與水泥一起形成半柔性膠結料，且初始強度形成快，后期強度仍會不斷。

這種混合料的生產(chǎn)工藝主要以工廠冷拌再生實現(xiàn)，也可進行現(xiàn)場冷再生，具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點，此外在現(xiàn)有水泥路面上加鋪這種混合料和瀝青面層，形成從剛性→半柔性→柔性的新型白加黑路面結構，還具有應力吸收層的作用，較傳統(tǒng)的白加黑結構從剛性→柔性更有利于避免和減緩反射裂縫的出現(xiàn)。

本文主要結合205國道新沂北段大修養(yǎng)護項目介紹水泥-乳化瀝青廠拌冷再生技術的應用。

1　路面結構方案

考慮工程經(jīng)濟性并結合工程經(jīng)驗，G205新沂北段大修工程路面面層結構方案為：首先銑刨9 cm舊瀝青面層，對破損的基層、底基層進行局部修補；然后在修補后的基層頂面加鋪改性乳化瀝青下封層；最后，在改性乳化瀝青下封層上鋪筑8 cm廠拌冷再生下面層+4 cmSMA-13瀝青上面層。

2　配合比設計

2.1原材料

2.1.1微膨脹高性能乳化瀝青

本項目采用的高性能微膨脹特種乳化瀝青，其檢測結果及技術要求見表1。該種乳化瀝青具有較高的殘留物含量，以保證混合料具有足夠的早期強度；此外還具有極佳的儲存穩(wěn)定性，保證在生產(chǎn)拌和過程中提供足夠的拌和時間而不破乳。

表1　特種乳化瀝青檢測結果及技術要求

2.1.2水泥

水硬性膠結料可采用常規(guī)水泥，優(yōu)先采用道路普通硅酸鹽水泥，沒有道路硅酸鹽水泥的情況下，可采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。本項目采用P.O32.5道路硅酸鹽水泥。

2.1.3集料

冷再生混合料配合比設計時用的粗細集料取自新沂北溝仲莊瀝青拌和廠的玄武巖，其各項指標均能滿足技術要求。再生混合料配合比設計時用的銑刨料取自G205新沂北段路面大修的瀝青上、下面層混合銑刨料，并篩分成0～10 mm和10～25 mm兩檔。

2.1.4水

混凝土攪拌和養(yǎng)生用水直接采用飲用水，水質滿足下列指標要求。

（1）硫酸鹽含量（按SO42-計）小于0.002 7 mg/mm3；

（2）含鹽量不得超過0.005 mg/mm3；

（3）PH不得小于4.0；

（4）不得含有油污、泥和其他有害雜質。

2.2目標配合比設計

2.2.1設計原則

高性能半柔性冷再生混合料級配曲線應設計成骨架-密實型（“S”型），通過空隙率、劈裂強度、馬歇爾穩(wěn)定度、水穩(wěn)定性、無側限抗壓強度等各指標試驗檢驗，確定最佳乳化瀝青用量、水泥用量和用水量。其確定原則如下：

（1）試件規(guī)定養(yǎng)生后混合料的空隙率為6%～9%；

（2）試件規(guī)定養(yǎng)生后的15 ℃劈裂強度≥0.5 MPa，干濕劈裂強度比≥75%；

（3）試件規(guī)定養(yǎng)生后的60℃馬歇爾穩(wěn)定度≥6.0 kN，浸水殘留穩(wěn)定度≥75%。

水泥-乳化瀝青半柔性混合料，既具有瀝青穩(wěn)定類性質，又具有水泥穩(wěn)定類的性質，但乳化瀝青為混合料主要的膠結料，在評價性能時，應當以瀝青穩(wěn)定類材料的設計、試驗方法和標準為主，同時兼顧水泥穩(wěn)定類材料的設計、試驗方法和標準。設計方法采用修正的馬歇爾方法，即在試驗過程中按照馬歇爾試件成型，并按馬歇爾試驗方法和半剛性材料試驗方法分別進行指標驗證。

2.2.2微膨脹專用乳化瀝青用量

微膨脹專用乳化瀝青作為混合料主要的膠結料，設計時應作為主要的變量討論。在確定乳化瀝青用量時，主要通過馬歇爾穩(wěn)定度和劈裂強度兩項指標進行控制。

2.2.3用水量

用水量以及液體用量對混合料的流動性和施工和易性有著顯著影響。用水量小，混合料拌合困難，難于壓實，也不利于乳化瀝青在集料表面上的分散；用水量過多，易產(chǎn)生粗細集料的離析，以及乳液的跑漿。采用重型擊實試驗方法，根據(jù)測得的最大干密度來確定最佳用水量，一般用水量為集料總重量的3%～6%。

2.2.4水泥用量

添加水泥利于調節(jié)乳化瀝青的破乳以及凝結速度，對乳化瀝青混合料的強度起到了早強作用，利于快速開放交通。水泥用量主要通過無側限抗壓強度指標進行控制。但也不宜一味強調抗壓強度，當水泥用量超過3%時，易引發(fā)混合料的收縮裂縫等問題。而當水泥用量低于1%時，又不能起到有效的加筋作用。根據(jù)無側限抗壓強度測試結果，結合以往工程經(jīng)驗，水泥用量一般為1.5%～2%。

2.2.5設計結果

根據(jù)相關室內目標配合比試驗研究最終確定水泥-乳化瀝青高性能半柔性混合料配合比設計。其原材料組成比例，配合比設計結果以及體積性能指標見表2～表4。設計結果表明該混合料具有較高的早期強度和高溫穩(wěn)定性［1］。

表2　目標礦料級配的原材料組成比例

表3　配合比設計結果

表4　體積指標及力學性能試驗結果

3　廠拌冷再生鋪筑工藝關鍵環(huán)節(jié)控制

與常規(guī)瀝青混合料相比，廠拌冷再生混合料鋪筑工藝簡單，不需要專用設備，對瀝青拌和樓添加一套加水系統(tǒng)即可拌制，常溫拌制，不需要加熱、節(jié)省大量燃油；攤鋪采用瀝青攤鋪機，壓實采用半剛性基層和瀝青路面施工的常規(guī)設備進行組合碾壓［2］。

3.1下承層處理

舊基層裂縫處理如下：裂縫寬度超過5 mm時，采用乳化瀝青砂進行灌縫；裂縫寬度在3～5 mm時直接采用熱瀝青灌縫；裂縫寬度小于3 mm時不進行處理，舊基層裂縫處理后再做碎石下封層，舊基層局部挖補處，可采用廠拌冷再生混合料進行填補，并采用小型壓路機壓實后，再整體鋪筑廠拌冷再生下面層［3］。

3.2拌合樓改造及生產(chǎn)穩(wěn)定性控制

（1）設備改造及生產(chǎn)效果

廠拌冷再生混合料的拌制采用4000型瀝青拌和樓，并添加一套加水計量系統(tǒng)，其信號接入瀝青拌和樓控制室，能準確地控制加水量。

按配合比設計方案對廠拌冷再生混合料進行拌合，各種原材料經(jīng)過傳送帶和滾筒預混，不需要二次過篩，直接到達拌缸攪拌，拌制的混合料均勻，瀝青裹覆效果好，無超粒徑大塊或集料。

（2）礦料級配控制

從原材料級配、冷料倉進料速度和干燥滾筒混勻（開啟轉動）3個方面控制廠拌冷再生混合料拌和時的礦料級配。嚴格控制銑刨料和新集料級配的變異性，每天拌和前對銑刨料和新集料進行取樣篩分，并定期標定各冷料倉下料口滾軸轉速與下料質量的關系，使廠拌冷再生混合料生產(chǎn)配合比礦料級配滿足目標配合比設計礦料級配的允許偏差范圍。

同時，根據(jù)設計礦料級配，結合每天拌料前對銑刨料取樣的篩分結果，微調各冷料倉下料口的滾軸轉速。

（3）連續(xù)生產(chǎn)防堵料

銑刨料和細集料要始終保持干燥，對易堵塞處（冷料倉下料口、干燥滾筒、提升筒、熱料倉下料口）預先處理，當天拌和結束后應清理拌和設備，包括冷料倉下料口、滾筒進入提升部位，用水沖洗拌缸和提升斗。

（4）拌合過程檢查

拌和過程中，目測檢查廠拌冷再生混合料的均勻性，及時分析出現(xiàn)異常的原因并予以糾正。外加水量在配合比設計基礎上，結合施工天氣（溫度、濕度和風力等）予以適當增減。

3.3前后場聯(lián)系

拌和速度應與現(xiàn)場攤鋪的速度相協(xié)調，廠拌冷再生混合料不允許長時間存放，更不得儲存過夜，各個臺班的混合料產(chǎn)量預先計算好，并與現(xiàn)場攤鋪組保持緊密聯(lián)系，防止出料過多，造成浪費。每天生產(chǎn)結束后，對特種乳化瀝青用量進行復核以保證其用量，且拌和樓應沖洗干凈。

3.4卸料及運輸

拌和機向運料車放料時，汽車應前后移動，分幾堆裝料，裝料不宜太多、太滿，以減少粗、細集料的分離現(xiàn)象，廠拌冷再生混合料運輸車應采用篷布覆蓋，減少水份蒸發(fā)。

運輸車輛的車廂應清掃干凈，嚴禁有泥沙或其它雜物殘留車廂。為防止混合料與車廂板粘結導致卸料困難，在車廂側板和底部涂1∶3的少量植物油水混合液，拌和至壓實結束時間為6～8 h。

3.5攤鋪工藝

攤鋪時緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪，攤鋪速度控制在2～4 m/min，松鋪系數(shù)取1.25。攤鋪機的螺旋布料器旋轉時保持勻速、布料高度不超過2/3以減少離析，攤鋪局部離析處應人工清除后用新料填補、撒料。

3.6碾壓方案

對廠拌冷再生混合料采用碾壓方案：初壓雙鋼輪壓路機靜壓1遍、振壓1遍+復壓大噸位單鋼輪壓路機振壓2遍+終壓膠輪壓路機3～4遍。

嚴格控制廠拌冷再生混合料的初壓、復壓和終壓速度，碾壓時先起步后振動，先停振后停機，變向緩慢平穩(wěn)，將驅動輪朝向攤鋪機，壓路機折返應呈階梯形。出現(xiàn)推移或泌水現(xiàn)象時應停止碾壓，待水分合適時再啟動，嚴禁壓路機在剛碾壓完或正在碾壓的路段上掉頭、急剎車及停放。

3.7壓實度控制

采用現(xiàn)場灌砂法測得壓實度和養(yǎng)生3～7 d鉆芯法測得壓實度雙指標控制，通過測試現(xiàn)場壓實，結合專人指揮碾壓確保壓實度達到設計要求。

3.8接縫處理

對于隔天鋪筑的橫向接縫采用垂直切平，即平接縫方法，順接攤鋪前采用改性乳化瀝青（同粘結層材料）涂刷，相鄰兩幅及上、下面層橫向接縫均應錯位1 m以上；對于縱向接縫也采用垂直平接縫方法，攤鋪前也采用改性乳化瀝青（同粘結層材料）涂刷，上、下面層縱向接縫應錯位30～40 cm，且壓實后同一層縱向接縫兩側高度務必齊平。

3.9開放交通

開放輕交通控制車速不得超過40 km/h，養(yǎng)生24 h表面干燥后攤鋪瀝青上面層。

4　施工質量檢測分析

對正式鋪筑壓實后廠拌冷再生下面層，采用現(xiàn)場灌砂法測得壓實度和養(yǎng)生7 d鉆芯法測得壓實度雙指標控制，見表5～表6［4］。由表得知，鋪筑的路面有較好的高溫穩(wěn)定性，且室內設計結果與現(xiàn)場鋪筑效果具有較好的一致性，表明該混合料的變異性較小?，F(xiàn)場兩種方法測得的壓實度均大于98%，但均超過100%，究其原因是擊實試驗和馬歇爾試驗測得的密度偏小，也可能是現(xiàn)場原材料級配偏細等。

表5　施工過程性能檢驗結果

表6　現(xiàn)場壓實度檢測結果

5　結語

半柔性水泥-乳化瀝青廠拌冷再生混合料具有“高RAP摻量、高性能、高附加值，低能耗、低排放、低造價”特點，在G205新沂北段大修工程中鋪筑驗證，取得了良好的應用效果。

（1）半柔性廠拌冷再生混合料具有突出的抗車轍性能，添加了高性能乳化瀝青后，提高了早期強度，用于下面層抵抗車轍，提高了利用附加值。

（2）水泥-乳化瀝青廠拌冷再生膠結料及其混合料具有微膨脹特性，可起到抑制裂縫擴展的預應力效應，可有效延緩半剛性基層瀝青路面反射裂縫。

（3）水泥-乳化瀝青廠拌冷再生混合料施工工藝簡單，常溫拌和、攤鋪、碾壓，是一種低碳減排型施工技術，具有較好的社會和環(huán)境效益［5］。

［1］ JTG F14—2008公路瀝青路面再生技術規(guī)范［S］.

［2］ JTG F40—2004公路瀝青路面施工技術規(guī)范［S］.

［3］呂偉民，嚴家伋.瀝青路面再生技術［M］.北京：人民交通出版社.1989.

［4］拾方治，馬衛(wèi)民.瀝青路面再生技術手冊［J］.北京：人民交通出版社.2006.

［5］丁柯，陳炳生.淺議瀝青路面舊料再生利用［J］.中國市政工程，2003（3）：5-6.

Application of Cement-emulsified Asphalt Cold Recycling Mixture in Overhaul Engineering of National Highway No. 205

Xiao Fei1，Gao Zhuangyuan2， Wang Yu3
（1. Xuzhou Highway Administration Department，Xuzhou 221002， China； 2. JSTI Group， Nanjing 211112， China；3. Yandu District Transportation Bureau of Yancheng City， Yancheng 224055， China）

Based on the overhaul engineering for the northern Xinyi section of G205 national highway， this paper analyzed cement-emulsified asphalt semi-flexible cold in-plant recycling mixture and construction technique， including material selection，mixture design， mixing， paving， rolling， curing and quality control. Control suggestions on the key points during construction were also given， which could be provided as reference for similar projects.

overhaul engineering； cold in-plant recycling； mixture； quality control； construction technique

U414

A

1672-9889（2016）02-0019-04

肖飛（1972-），男，江蘇豐縣人，高級工程師，主要從事公路與橋梁建設管理工作。

（2015-07-23）