北京首發(fā)公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司 / 趙寶心

一、技術(shù)應(yīng)用研究的背景和必要性

目前的瀝青混凝土路面大修工程，幾乎都是將原路面的表面層或者表面層和中面層徹底銑刨掉，然后鋪筑新的瀝青混合料。對(duì)于銑刨掉的瀝青混合料，以往的處置方式一般都是當(dāng)做建筑垃圾直接處理掉。在當(dāng)今我國(guó)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的大背景下，如何處置這些舊的瀝青混合料，能否被循環(huán)利用，進(jìn)而節(jié)省礦產(chǎn)和石油資源、降低對(duì)環(huán)境的污染，是我們公路行業(yè)需要深入探索研究的課題。如能對(duì)廢舊瀝青混合料進(jìn)行歸集，通過(guò)技術(shù)加工后，成為新的瀝青混合料用于路面結(jié)構(gòu)，這樣，在滿足瀝青混合料路用性能的同時(shí)，既可節(jié)省大量的建設(shè)資金，又能保護(hù)生態(tài)環(huán)境，響應(yīng)國(guó)家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排的要求。

二、技術(shù)應(yīng)用研究

（一）原材料

1.對(duì)舊料（RAP）取樣進(jìn)行材料評(píng)價(jià)。為了保證取樣具有代表性，舊料取樣前，應(yīng)除去料堆表面20cm深度范圍內(nèi)的舊料。舊料的評(píng)價(jià)內(nèi)容包括含水率、砂當(dāng)量、材料級(jí)配及性質(zhì)、瀝青含量及性質(zhì)等，依據(jù)RAP評(píng)價(jià)的具體情況，合理選配新集料等其它原材料的用量。

2.冷再生混合料作為研究依托工程的路面下面層，設(shè)計(jì)按照中粒式瀝青碎石混合料的級(jí)配范圍要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，屬半開(kāi)型級(jí)配，空隙率要求在10%-12%之間，新添集料主要是直徑在19mm--26.5mm之間的粗集料，級(jí)配設(shè)計(jì)中26.5mm的篩孔通過(guò)率為100%，19mm的篩孔通過(guò)率不低于90%。

3.乳化瀝青作為再生料的結(jié)合料，其品質(zhì)和質(zhì)量要求至關(guān)重要，本技術(shù)應(yīng)用研究對(duì)乳化瀝青的質(zhì)量要求見(jiàn)表1。

表1 廠拌冷再生瀝青混合料用乳化瀝青的技術(shù)指標(biāo)要求

4.水泥作為再生料的活性添加劑，與乳化瀝青發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，減少了乳化瀝青的破乳時(shí)間，同時(shí)在一定程度上也提高了混合料的初期強(qiáng)度和高溫穩(wěn)定性。

本研究選用普通硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度等級(jí)為42.5MPa，初凝時(shí)間不小于3.5小時(shí)，終凝時(shí)間不小于7小時(shí)。

5.水作為制作乳化瀝青用水，需盡可能地保持其中性性質(zhì)，選用可飲用水，如果選用非飲用水，應(yīng)通過(guò)拌和試驗(yàn)驗(yàn)證其可靠性，試驗(yàn)合格方可使用。

（二）配合比設(shè)計(jì)

采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型試驗(yàn)得到的再生混合料試樣的劈裂強(qiáng)度更接近工程實(shí)際的壓實(shí)功率，因此，采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型試驗(yàn)進(jìn)行混合料的配合比設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)技術(shù)要求見(jiàn)表2。

表2 混合料設(shè)計(jì)技術(shù)要求

具體設(shè)計(jì)步驟為：

1.舊瀝青混合料（RAP）隨機(jī)取樣→2.抽提試驗(yàn)（判定瀝青含量和性質(zhì)）→3.粗細(xì)集料拌和→4.預(yù)估乳化瀝青用量→5.裹覆試驗(yàn)確定總液體用量范圍→6.旋轉(zhuǎn)壓實(shí)確定最佳液體用量→7.不同乳化瀝青用量制作試件→8.試件劈裂試驗(yàn)和馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)→9.不合格則調(diào)整水泥用量重復(fù)4至8的步驟，合格則繼續(xù)下一步→10.確定乳化瀝青和拌和用水量→11.進(jìn)行設(shè)計(jì)瀝青含量高溫車轍和低溫抗裂及疲勞等混合料性能試驗(yàn)→12.確定生產(chǎn)配合比

（三）拌和及運(yùn)輸

拌合前，要檢測(cè)RAP的含水率，不應(yīng)大于3%。RAP混合料轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，為防止混合料產(chǎn)生離析現(xiàn)象，鏟運(yùn)機(jī)要注意從料堆的一端在料堆全高范圍內(nèi)鏟料。拌和樓的料倉(cāng)數(shù)量不應(yīng)少于兩個(gè)，拌和設(shè)備應(yīng)設(shè)置乳化瀝青和水的精確計(jì)量裝置。

拌和過(guò)程中，拌和時(shí)間應(yīng)保證混合料拌和均勻，不能時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)造成乳液破乳時(shí)間的提前。拌和時(shí)乳化瀝青與粗細(xì)集料的黏附性、裹覆面積不小于三分之二即可，對(duì)于沒(méi)裹覆的部分，在瀝青混合料的攤鋪和壓實(shí)過(guò)程中，乳液會(huì)進(jìn)一步地對(duì)粗細(xì)集料進(jìn)行裹覆。

再生混合料出廠運(yùn)輸時(shí)間要合理控制，以防止在現(xiàn)場(chǎng)攤鋪前混合料就出現(xiàn)破乳現(xiàn)象，否則會(huì)影響攤鋪和壓實(shí)質(zhì)量，從材料出廠到現(xiàn)場(chǎng)攤鋪，時(shí)間間隔原則上不超過(guò)兩個(gè)小時(shí)。

（四）攤鋪及碾壓

為了增加下承層與再生混合料攤鋪層的粘接性能，在下承層表面噴灑1kg/m2的乳化瀝青透層油（乳化瀝青殘留物含量以50%為基準(zhǔn)），待其破乳后攤鋪冷再生瀝青混合料。

冷再生瀝青混合料攤鋪采取到場(chǎng)即鋪方式，減少料車的候場(chǎng)時(shí)間。一般混合料層鋪厚度控制在70mm--150mm之間。我們應(yīng)用研究所依托工程的攤鋪壓實(shí)厚度均為80mm，攤鋪工序攤鋪機(jī)速度控制在2至4米每分鐘。雨天不可攤鋪，氣溫低于10度時(shí)應(yīng)停止作業(yè)。

因?yàn)槭菗郊恿嘶钚蕴盍系脑偕旌狭希虼嗽跀備伜笠皶r(shí)跟進(jìn)碾壓，以防止混合料上部出現(xiàn)硬殼而增加壓實(shí)難度。

（五）養(yǎng)生

在鋪筑上層結(jié)構(gòu)前對(duì)冷再生混合料鋪筑層必須進(jìn)行養(yǎng)生。養(yǎng)生方法為：一是在封閉交通情況下進(jìn)行自然養(yǎng)生，一般養(yǎng)生7天，當(dāng)含水量低于2.5%，鉆芯取樣能夠取出很完整的芯樣時(shí)，說(shuō)明攤鋪壓實(shí)和養(yǎng)生效果良好，可以進(jìn)行上層結(jié)構(gòu)的攤鋪；二是在開(kāi)放交通情況下養(yǎng)生，冷再生混合料攤鋪層在完成壓實(shí)至少1天后方可開(kāi)放交通，但須限制超載載車輛的通行，車輛正常的行車速度不得超過(guò)60km/h，為了保證再生攤鋪層的質(zhì)量，最好在其表面噴灑一層乳化瀝青。

瀝青用量折合純?yōu)r青后為0.3kg/m2。養(yǎng)生完成后鋪筑上層結(jié)構(gòu)前需再噴灑一遍乳化瀝青粘層油。

三、研究成果

我們于2018年實(shí)施的兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在冷再生瀝青混合料結(jié)構(gòu)層養(yǎng)生結(jié)束后，我們對(duì)壓實(shí)度、劈裂強(qiáng)度、馬歇爾穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比、含水率等技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)，均達(dá)到了規(guī)范要求。工程結(jié)束正式通車后，經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)行，我們對(duì)路面平整度、彎沉、車轍等進(jìn)行了檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了各結(jié)構(gòu)層全部為非冷再生瀝青混合料的瀝青混凝土結(jié)構(gòu)路面的水平，尤其車轍指標(biāo)要好于同期實(shí)施的瀝青混凝土路面。

四、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益

廠拌冷再生瀝青混合料無(wú)論是用于路面的中面層還是下面層，都可以百分百的得到循環(huán)利用，相對(duì)于新拌瀝青混合料，節(jié)省材料費(fèi)在20%至30%之間，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

由于冷再生混合料的拌合生產(chǎn)是常溫拌合，無(wú)需加熱源，與常規(guī)熱拌瀝青混合料的生產(chǎn)相比，可以節(jié)省大量的燃油或燃?xì)赓Y源，有效降低碳排放，減少對(duì)大氣環(huán)境的污染，社會(huì)效益同樣非常明顯。

五、未來(lái)發(fā)展前景

瀝青混合料的冷再生技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展應(yīng)用多年，各項(xiàng)技術(shù)控制指標(biāo)和施工工藝也在逐步完善，但此技術(shù)目前只是應(yīng)用在路面的中面層和下面層，而不能應(yīng)用于表面層，同時(shí)材料成本相對(duì)于新的瀝青混合料還有進(jìn)一步的節(jié)省空間。

下一步我們將在優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、科學(xué)選型穩(wěn)定劑種類、提高再生料路用性能、優(yōu)化施工工藝、降低生產(chǎn)成本、完善技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)體系、冷再生料應(yīng)用于路面表層等方面進(jìn)行進(jìn)一步的探索研究。

我們相信，隨著經(jīng)驗(yàn)的不斷積累、技術(shù)的不斷完善、拌和工藝的不斷提高，廢舊瀝青混合料的冷再生技術(shù)一定會(huì)在以后的公路建設(shè)中得到更為廣泛的應(yīng)用，開(kāi)創(chuàng)出更為廣闊的市場(chǎng)空間，為國(guó)家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)做出更大的貢獻(xiàn)。