黨彥榮

（山西省公路局 朔州分局，山西 朔州 036002）

為積極響應(yīng)交通運(yùn)輸部提出的“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”行業(yè)發(fā)展政策，進(jìn)一步做好交通運(yùn)輸部重大科技專項(xiàng)“半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)性破損診斷與修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”項(xiàng)目研究與應(yīng)用驗(yàn)證，山西省公路局朔州公路分局省道平朔線K32+000—K41+200段路面改造工程汲取了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和課題的成果，充分采用最新的養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)和大修養(yǎng)護(hù)理念，以期在充分考慮養(yǎng)護(hù)工程特點(diǎn)和要求條件下，有效延長(zhǎng)重載交通條件下的路面結(jié)構(gòu)的使用性和壽命。

平朔線K32+000—K41+200段路面改造工程方案：首先銑刨回收現(xiàn)有10 cm厚瀝青面層結(jié)構(gòu)，對(duì)原基層進(jìn)行17 cm水泥就地冷再生作為新結(jié)構(gòu)層的底基層，在其上加鋪20 cm水泥穩(wěn)定碎石上基層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，然后依次設(shè)置乳化瀝青透層、改性瀝青封層，加鋪8 cm半柔性廠拌冷再生瀝青混合料下面層，噴灑黏層油后鋪筑5 cm改性瀝青AC-16瀝青混凝土上面層。半柔性廠拌冷再生瀝青混合料下面層經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證確定生產(chǎn)配合比為：新碎石摻量為38%，回收舊瀝青路面材料摻量為60%，水泥劑量為2.0%，最佳含水量為5.7%，特種乳化瀝青用量4.2%。項(xiàng)目累計(jì)拌制半柔性廠拌冷再生面層材料約42 040 t，循環(huán)利用舊瀝青路面材料約25 800 t，原路面面層材料的回收率為100%，利用率為60%以上，節(jié)省拌和用燃油約270 t。

1 半柔性廠拌冷再生技術(shù)介紹[1]

半柔性廠拌再生技術(shù)是指回收瀝青路面材料（RAP）運(yùn)至拌和廠（場(chǎng)、站），經(jīng)篩分后以一定比例與新礦料、再生膠結(jié)料、水進(jìn)行常溫拌制再生混合料，常溫鋪筑形成路面結(jié)構(gòu)層的路面再生技術(shù)。目前的路面再生技術(shù)中，可用作面層的廠拌熱再生混合料，舊料摻量往往較低，一般都在30%以上，就地?zé)嵩偕矁H能處理4～5 cm厚度以內(nèi)的表面層，瀝青路面冷再生技術(shù)具有舊料摻量高、利用層位高、綜合性能高、低能耗和低排放等優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)公路養(yǎng)護(hù)建設(shè)中具有重要的推廣意義。

1.1 半柔性廠拌冷再生技術(shù)特點(diǎn)

高性能半柔性路面再生技術(shù)已具備“高摻量、高價(jià)值、高性能、低能耗、低排放”等技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。

a）高摻量 半柔性廠拌冷再生技術(shù)可使混合料中舊路面材料摻量達(dá)50%～80%。

b）高價(jià)值 半柔性廠拌冷再生混合料可直接應(yīng)用于瀝青路面的中、下面層或水泥路面“白加黑”聯(lián)結(jié)層，相比其他再生技術(shù)，大大提高了舊路面材料的利用價(jià)值。

c）高性能 半柔性廠拌冷再生混合料可完全滿足瀝青中下面層混合料的技術(shù)規(guī)范要求，并且具有突出的抗車轍性能和良好的低溫抗裂性和柔韌性，其收縮系數(shù)不及半剛性材料的50%；半柔性廠拌冷再生特種微膨脹乳化瀝青在再生面層中的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)，可有效抑制基層反射裂縫；鋪筑的結(jié)構(gòu)層具有較高的承載能力，達(dá)到目標(biāo)設(shè)計(jì)使用年限。

d）低能耗 半柔性廠拌冷再生混合料采用常溫拌和，與熱拌料相比，每噸瀝青混合料在拌和過程中，可節(jié)約燃油消耗6～6.5 kg。

e）低排放 整個(gè)生產(chǎn)施工過程只有運(yùn)輸、攤鋪及碾壓機(jī)械存在廢氣排放，半柔性廠拌冷再生混合料生產(chǎn)為零排放、零污染。

1.2 半柔性廠拌冷再生施工工藝

半柔性廠拌冷再生混合料的施工工藝流程如圖1所示。由圖1可看出，半柔性廠拌冷再生混合料施工流程主要分為以下幾個(gè)階段：

a）舊路面瀝青混合料的回收及處理 挖除瀝青面層材料不得混入雜質(zhì)，減少材料的變異性；應(yīng)對(duì)回收料進(jìn)行預(yù)破碎及篩分。

b）混合料拌制 通常冷料和水硬膠結(jié)料先干拌，與水拌和至均勻后，噴灑特種乳化瀝青拌和均勻，可采用連續(xù)式拌和或者間歇式拌和工藝。

c）混合料的運(yùn)輸 拌和至壓實(shí)結(jié)束4 h內(nèi)完成。

d）混合料攤鋪與壓實(shí) 采用常規(guī)工藝進(jìn)行攤鋪，攤鋪過程應(yīng)符合行業(yè)相關(guān)規(guī)范要求，攤鋪與碾壓時(shí)間在0～3 h之間為宜。

e）再生結(jié)構(gòu)層的養(yǎng)生 對(duì)碾壓完成路段進(jìn)行嚴(yán)格交通封閉管制，3 d內(nèi)避免車輛駛?cè)?，?duì)路面早期強(qiáng)度形成造成損害，自然養(yǎng)生3 d后，可開放輕交通，嚴(yán)格限制重載車通行。

f）因養(yǎng)生3 d后，半柔性冷再生下面層的后期強(qiáng)度仍在形成過程中，加之路面結(jié)構(gòu)層厚度、整體強(qiáng)度并未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，故半柔性冷再生下面層結(jié)構(gòu)層自然養(yǎng)生7 d后應(yīng)噴灑黏層油（用量0.6 L/m2），然后立即鋪筑5 cm改性瀝青混凝土上面層。

圖1 半柔性廠拌冷再生混合料的施工工藝流程圖

2 半柔性廠拌冷再生原材料選擇[2]

半柔性廠拌冷再生混合料的材料由再生膠結(jié)料、回收舊料、新粗細(xì)集料、水泥、水等組成。由于半柔性廠拌冷再生技術(shù)與工藝特點(diǎn)，上述材料在滿足技術(shù)規(guī)范要求外，還應(yīng)結(jié)合具體的施工條件進(jìn)行重點(diǎn)控制，省道平朔線對(duì)回收舊料、新粗細(xì)集料、水泥的選用還應(yīng)遵循以下原則：

a）回收舊瀝青路面材料RAP 須避免摻入基層材料，保持潔凈，回收后宜篩分成粗細(xì)兩檔，并篩除超粒徑顆粒，同時(shí)要盡量使篩分后的舊料顆粒粒徑均勻；平朔線舊料各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均能滿足技術(shù)要求，具體檢測(cè)指標(biāo)見表1。

表1 舊料各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

b）新粗細(xì)集料 須潔凈、干燥、顆粒表面粉塵越少越好。由于舊料摻量高，因此在滿足規(guī)范相關(guān)要求的前提下，應(yīng)選用強(qiáng)度高的新集料，同時(shí)，新粗細(xì)集料的粒徑范圍應(yīng)穩(wěn)定。如果新集料巖性雜質(zhì)多，粉塵含量高，會(huì)直接影響瀝青裹覆效果。故項(xiàng)目組事先應(yīng)對(duì)集料生產(chǎn)廠進(jìn)行充分調(diào)研，選擇物理力學(xué)性能、黏附性符合規(guī)范要求，產(chǎn)品性能和數(shù)量供應(yīng)穩(wěn)定的集料供應(yīng)商。施工過程中重點(diǎn)控制集料的級(jí)配、壓碎值、含泥量、針片狀含量，尤其是細(xì)集料含泥量等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。

c）水泥 水泥應(yīng)采用32.5緩凝道路硅酸鹽水泥，由于平朔線沒有全封閉交通施工，因此，選用水泥時(shí)可以在滿足設(shè)計(jì)要求前提下，考慮初凝時(shí)間長(zhǎng)，終凝時(shí)間與初凝時(shí)間間隔小的。

3 半柔性廠拌冷再生技術(shù)在應(yīng)用中的問題與分析

平朔線路面改造工程實(shí)施過程中，冷再生下面層也出現(xiàn)了一些問題，有的問題是多年來尚未解決的難題，有的問題甚至是2010年推廣應(yīng)用半柔性乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)以來首次出現(xiàn)的新問題，下面對(duì)實(shí)施過程中出現(xiàn)的具體問題進(jìn)行分析與總結(jié)，以期為進(jìn)一步推廣應(yīng)用半柔性廠拌冷再生技術(shù)積累經(jīng)驗(yàn)。

3.1 機(jī)械設(shè)備方面

客觀而言，目前生產(chǎn)半柔性廠拌冷再生混合料的拌和設(shè)備存在一定的問題，尤其是在級(jí)配控制、石料裹附瀝青效果、含水率控制、乳化瀝青用量、再生混合料均勻性、生產(chǎn)效率等方面需要改進(jìn)。

3.1.1 石料除塵方面

由于現(xiàn)有間歇式瀝青拌和樓本身無法對(duì)乳化瀝青冷再生混合料中的石料進(jìn)行除塵和二次篩分，因此生產(chǎn)期間需將原有設(shè)備的振動(dòng)篩拆除，這影響了設(shè)備使用效率。而且，從石料裹覆瀝青效果角度而言，有必要對(duì)原材料進(jìn)行除塵處理，這一點(diǎn)在現(xiàn)有間歇式瀝青拌和樓幾乎是無法實(shí)現(xiàn)的。

連續(xù)式拌和站，如帶有二級(jí)拌缸的連續(xù)式拌和機(jī)等對(duì)新舊石料更是無法實(shí)現(xiàn)除塵。

乳化瀝青冷再生瀝青混合料的乳化瀝青用量通常不超過4.5%，其純?yōu)r青含量約60%，這樣折合純?yōu)r青用量也就2.7%，因此，單從純?yōu)r青用量而言，新瀝青對(duì)石料的裹覆效果顯然不能與熱拌瀝青混合料相比，再加上大部分料場(chǎng)的石料加工工藝使得石料本身不潔凈，這種情況下除塵對(duì)于乳化瀝青冷再生混合料而言顯得尤為必要。

解決措施：由于冷工藝，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有做法是對(duì)冷再生混合料幾乎都沒有進(jìn)行除塵。目前來看，對(duì)于間歇式瀝青拌和樓也好，連續(xù)式拌和站也好，最簡(jiǎn)單可行的是在冷料倉上做些文章，增強(qiáng)一套吸塵裝置，具體如何添加，則需要從技術(shù)角度與拌和設(shè)備廠商進(jìn)行深入的探討。

3.1.2 級(jí)配控制方面

由于不進(jìn)行二次篩分，級(jí)配控制對(duì)于乳化瀝青再生混合料而言，缺乏足夠的理論與技術(shù)支撐。然而從技術(shù)角度而言，級(jí)配控制對(duì)于乳化瀝青冷再生混合料均勻性、路用性能、耐久性等起到?jīng)Q定性的影響。那么如何實(shí)現(xiàn)半柔性廠拌冷再生混合料級(jí)配控制，途徑有三，一是想辦法實(shí)現(xiàn)二次篩分，二是對(duì)原材料進(jìn)行篩分預(yù)處理，三是按照更合理、科學(xué)的試驗(yàn)方法評(píng)價(jià)礦料級(jí)配，進(jìn)而加強(qiáng)級(jí)配控制。

分開來講，首先實(shí)現(xiàn)像生產(chǎn)熱拌瀝青混合料那樣的二次篩分幾乎不可能；其次，對(duì)原材料預(yù)處理，目前也只是停留在對(duì)銑刨料的破碎、篩分預(yù)處理，如果對(duì)新碎石也進(jìn)行篩分預(yù)處理，生產(chǎn)成本和效率不僅會(huì)降低，對(duì)于施工單位來講，往往也難以接受，而且，即使進(jìn)行了銑刨料、新碎石的篩分預(yù)處理，由于級(jí)配控制是通過冷料倉的皮帶轉(zhuǎn)速控制，受冷料倉下料口大小、石料干濕程度、皮帶轉(zhuǎn)速等因素影響，級(jí)配控制也是不準(zhǔn)確的；再者，目前規(guī)范要求對(duì)冷再生礦料級(jí)配驗(yàn)證是通過抽提的方式，這顯然不符合實(shí)際情況，而干篩法實(shí)際上更符合銑刨料的實(shí)際存在狀態(tài)。就篩分方法而言，間歇式瀝青拌和樓可以將剛拌和的乳化瀝青冷再生混合料泡水，過0.075 mm篩后烘干篩分，對(duì)于連續(xù)式拌和機(jī)相對(duì)簡(jiǎn)單，可以從未加水前的皮帶上直接取樣，烘干后干法篩分。篩分獲取礦料級(jí)配后，關(guān)鍵是對(duì)變異性大的礦料級(jí)配組成進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，這是一個(gè)難題，設(shè)想一下，如果能在連續(xù)式拌和機(jī)邊上設(shè)置一臺(tái)全自動(dòng)篩分機(jī)，每半個(gè)小時(shí)或一個(gè)小時(shí)自動(dòng)篩分，篩分后各篩孔質(zhì)量通過率經(jīng)過程序計(jì)算，得出生產(chǎn)合成級(jí)配，通過與設(shè)定的目標(biāo)級(jí)配對(duì)比自動(dòng)校正，那么級(jí)配控制將得到最大程度的實(shí)現(xiàn)。

3.2 石料裹覆方面

良好的石料裹覆瀝青效果是實(shí)現(xiàn)瀝青混合料使用性能、耐久性能的重要因素，平朔線施工時(shí)，出現(xiàn)的最大問題就是石料裹覆瀝青效果差。項(xiàng)目組對(duì)其進(jìn)行深入分析，具體原因分析及問題解決如下。

3.2.1 銑刨料

銑刨回收的舊瀝青路面材料（RAP）的質(zhì)量好壞直接決定著乳化瀝青冷再生混合料的使用性能，RAP料應(yīng)不含基層材料和泥土、淤泥等特質(zhì)。RAP料應(yīng)嚴(yán)格控制破碎后的尺寸和級(jí)配，定時(shí)進(jìn)行篩分試驗(yàn)，掌握級(jí)配變化情況，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)混合料級(jí)配組成；同時(shí)RAP料堆放過程中應(yīng)注意堆放高度，避免在自重作用下材料再次黏結(jié)形成尺寸較大的顆粒；對(duì)于較小粒徑的材料，應(yīng)盡量采取覆蓋措施，以減少RAP料含水量對(duì)再生混合料質(zhì)量的影響。

主要問題：銑刨機(jī)銑刨出的回收料顆料二次破壞明顯，粗集料部分片狀含量較多，細(xì)集料粉塵含量高。

問題解決，半柔性廠拌冷再生混合料中的銑刨料摻量達(dá)到60%以上，因此其質(zhì)量尤為重要。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，不同品牌的銑刨機(jī)作業(yè)效果差別顯著，推薦使用維特極根Wirtgen冷銑刨機(jī)，同時(shí)注意控制銑刨速度，減少片狀顆料的出現(xiàn)。

3.2.2 特種乳化瀝青

不同于熱拌瀝青混合料，半柔性拌冷再生混合料中的特種乳化瀝青的瀝青含量為60%，而且采用的是冷裹覆，特種乳化瀝青是由多種特種乳化劑、改性劑和基質(zhì)瀝青一同經(jīng)過膠體磨生產(chǎn)而成。針對(duì)平朔線半柔性廠拌冷再生混合料瀝青裹覆效果差的情況后，也從特種乳化劑、改性劑的配方上進(jìn)行了調(diào)整，增強(qiáng)了乳化劑A（由1.2%增至1.4%）、改性劑B的用量（增強(qiáng)了一倍），更換了提高瀝青黏附性的原材料成分。在一定程度上改善了半柔性廠拌冷再生混合料的石料裹覆效果。

3.2.3 添加石灰水或石灰粉

消石灰在瀝青混凝土內(nèi)部以鈣離子的狀態(tài)存在于集料與瀝青的界面上，一方面與瀝青酸反應(yīng)，一方面牢牢地吸附瀝青，同時(shí)在使用過程中接觸空氣和水，它非但不會(huì)被溶解，反而會(huì)逐漸變?yōu)樘妓徕}，石灰真正變成碳酸鈣以后，便成為十分穩(wěn)定的物質(zhì)，集料被一層碳酸鈣包裹，轉(zhuǎn)變?yōu)閴A性巖石一樣，因而與瀝青之間具有很好的親和力與黏附性。因此，項(xiàng)目組通過兩種試驗(yàn)直接添加消石灰和添加石灰水兩種方法進(jìn)行了嘗試，試圖改善石料的瀝青裹覆效果。

3.2.4 調(diào)整原材料組成比例

以原目標(biāo)設(shè)計(jì)級(jí)配為基礎(chǔ)，增加銑刨料含量、減少新集料0～5 mm含量、微調(diào)粗細(xì)集料用量比例等方法對(duì)原材料組成比例進(jìn)行了調(diào)整，一定程度上改善了石料裹覆瀝青的效果。

3.2.5 瀝青的“二次分配”理論

半柔性廠拌冷再生技術(shù)雖然經(jīng)過多年的開發(fā)與應(yīng)用，但尚有一些理論難題尚未解決。平朔線半柔性冷再生下面層開放輕交通一定時(shí)間，乳化瀝青破乳后，在形成作用下，經(jīng)過“二次分配”對(duì)石料進(jìn)行了良好的裹覆，見圖2所示。

圖2 新集料瀝青黏附性試驗(yàn)

3.3 試驗(yàn)檢測(cè)方法方面

半柔性廠拌冷再生技術(shù)是交通運(yùn)輸部重大科技養(yǎng)護(hù)專項(xiàng)“西部地區(qū)高等級(jí)公路技術(shù)研究（2007 318 223 02）”重要技術(shù)成果之一，不同于傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料或水泥穩(wěn)定類材料，半柔性廠拌冷再生下面層混合料膠結(jié)料由特種乳化瀝青和水泥雙膠結(jié)料組成，現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中部分指標(biāo)或試驗(yàn)方法與設(shè)計(jì)文件中存在一定差異。

a）根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）、《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG F41—2008），對(duì)“無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（養(yǎng)生 7 d，25 ℃）”均無要求，7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度很少用作瀝青混合料控制指標(biāo)，現(xiàn)有的7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法，包括土的7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、無機(jī)結(jié)合料的7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等，這些試驗(yàn)方法養(yǎng)生均需要放置恒溫濕箱，而半柔性廠拌冷再生下面層是自然養(yǎng)生，現(xiàn)有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生法缺乏權(quán)威養(yǎng)生。

b）養(yǎng)生方法方面?？紤]到半柔性廠拌冷再生下面層混合料膠結(jié)料由特種乳化瀝青和水泥雙膠結(jié)料組成，試驗(yàn)成型后試件養(yǎng)生方法應(yīng)為“先連同試模自然養(yǎng)生24 h，置入60℃烘箱中養(yǎng)生40 h，然后取出室溫冷卻8 h脫?！?。

c）根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG F41—2008）及半柔性拌冷再生技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)乳化瀝青冷再生下面層取芯時(shí)間一般也不做要求，若需現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)路面芯樣強(qiáng)度，根據(jù)平朔線具體的交通條件、氣候條件，建議取芯時(shí)間宜為28 d以上。

4 結(jié)語

隨著公路網(wǎng)建設(shè)的日趨完整，路網(wǎng)維修與養(yǎng)護(hù)已成為新課題，瀝青路面再生技術(shù)的研究與應(yīng)用引起了大家的關(guān)注。乳化瀝青具有無毒、無臭、不易燃燒、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、原料低廉易得、便于施工等特點(diǎn)，乳化瀝青路面冷再生不僅能夠利用舊路面的廢棄材料節(jié)省筑路材料，還解決了廢棄材料對(duì)空間的占用及對(duì)環(huán)境的污染，可節(jié)省投資，獲得直接的經(jīng)濟(jì)效益，并可保證生態(tài)環(huán)境獲得社會(huì)效益。高性能半柔性廠拌冷再生技術(shù)通過在省道平朔線的成功鋪筑，積累了路面回收材料循環(huán)利用技術(shù)在山西省應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，有利于進(jìn)一步提高舊料循環(huán)利用的技術(shù)水平和應(yīng)用規(guī)模。