延麗麗，孫 超

（1.撫順市交通運輸綜合行政執(zhí)法隊，遼寧 撫順 113006；2.撫順市交通運輸發(fā)展服務中心）

1 引言

截至2019 年，我國公路總里程已達484.65 萬km，在路網(wǎng)日臻完善的同時，公路建養(yǎng)過程中對生態(tài)環(huán)境的破壞也日趨嚴重，目前我國每年因公路維修養(yǎng)護產(chǎn)生近2億t的廢舊瀝青路面材料。廢料處置不僅占用大量土地，造成環(huán)境污染，更是一種資源的浪費。為保護生態(tài)環(huán)境，發(fā)展綠色交通，公路建養(yǎng)過程中應積極推動廢舊瀝青路面材料的再生利用[1～3]。國外瀝青路面再生利用研究始于20世紀，其中美國最早在1915年就開始了相關(guān)研究，到20世紀80年代美國再生瀝青混合料用量幾乎為全部路用瀝青混合料的一半；德國、日本等發(fā)達國家高度重視瀝青路面再生技術(shù)的研究，廢舊瀝青路面材料再生利用率達到70%以上；我國在20世紀50～80年代曾不同程度的對廢舊瀝青路面再生利用進行研究，近年來隨著大量高等級瀝青路面進入維修、升級和改造階段，廢舊瀝青路面再生技術(shù)重新得到重視和推廣，為指導和規(guī)范瀝青路面再生技術(shù)應用，交通運輸部于2008 年發(fā)布實施了第一版《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》[4～8]。目前我國瀝青路面再生主要采用廠拌熱再生、廠拌冷再生、就地熱再生、就地冷再生四種技術(shù)，其中廠拌冷再生以能耗低、環(huán)境污染小、廢料利用率高、質(zhì)量易于控制等特點，在二級及以上公路維修改造中的中、下面層得到應用[1]。

2 原路調(diào)查

G229 饒蓋線（新賓段）路面改造工程，起點位于新賓縣葦子峪鎮(zhèn)（對應樁號K175+000），終點位于本溪市交界處（對應樁號K187+000），路面寬度12m。該段公路于2001 年進行過一次升級改造，路面結(jié)構(gòu)為4cm 普通瀝青混凝土＋20cm 水泥穩(wěn)定砂礫＋20cm 砂礫墊層。2011年進行過一次路面維修，在原路面上加鋪3cm改性瀝青混凝土。經(jīng)原路取芯驗證，面層累積厚度7cm，基層已不能整體取出。該公路作為新賓縣境內(nèi)的一條干線公路，交通量日益增大，重載交通日益增多，通過原路調(diào)查發(fā)現(xiàn)路面已出現(xiàn)大量橫縱裂縫、坑槽、車轍等病害，原路技術(shù)狀況評定[9]結(jié)果見表1。

表1 原路技術(shù)狀況評定表

3 工程再生實施方案

該路面改造工程維持原路二級公路等級，路面設(shè)計采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性層狀體系理論，以路表設(shè)計彎沉值作為路面整體強度控制指標，設(shè)計年限為12年，目前雙向年平均日交通量AADTT為1739 輛/日，設(shè)計年限內(nèi)交通量的年平均增長率γ 為0.02，設(shè)計年限內(nèi)設(shè)計車道上的累計當量軸次Ne 為3637879次，交通等級屬于中等交通，經(jīng)計算，路表設(shè)計彎沉值為32.0（0.01mm）。結(jié)合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50-2017）和《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521-2019）的相關(guān)要求，為實現(xiàn)RAP零廢棄，該工程再生方式宜選擇乳化瀝青廠拌冷再生，并將再生層用作路面的下面層，最后確定路面改造方案為：5cm溫拌SBR 改性瀝青混凝土（AC-20）上面層+粘層油+10cm乳化瀝青廠拌冷再生下面層+稀漿封層+38cm 4%廠拌水泥穩(wěn)定碎石基層+原瀝青路面銑刨。

4 原材料基本要求

4.1 水泥

水泥強度等級宜為32.5 或42.5，不應使用快硬、早強水泥，水泥指標應符合《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521-2019）要求。本工程選用水泥為礦渣硅酸鹽水泥P·S 32.5，試驗檢測結(jié)果見表2。

表2 水泥試驗檢測結(jié)果

4.2 水

飲用水或潔凈無有機物的非飲用水可用來生產(chǎn)乳化瀝青及再生混合料。

4.3 集料

粗、細集料質(zhì)量應符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）有關(guān)規(guī)定，本工程選用工程所在地石料，集料試驗檢測結(jié)果見表3和表4。

表3 碎石試驗檢測結(jié)果

表4 石屑試驗檢測結(jié)果

4.4 乳化瀝青

廠拌冷再生宜采用慢裂型陽離子乳化瀝青，其技術(shù)指標應符合《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521-2019）要求，乳化瀝青使用時溫度不宜高于60℃，本工程選用乳化瀝青為道路用陽離子乳化瀝青BC-1，試驗檢測結(jié)果見表5。

表5 乳化瀝青試驗檢測結(jié)果

5 乳化瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計

5.1 RAP取樣分析

以不損傷原路基層為控制條件，對原瀝青路面進行銑刨，然后將瀝青混合料回收料（RAP）運至拌和廠，按試驗規(guī)程對RAP進行取樣分析，檢測結(jié)果見表6。

表6 RAP取樣檢測結(jié)果

5.2 冷再生混合料級配設(shè)計

因銑刨過程中會使RAP 部分骨料破碎，不滿足實際工程設(shè)計級配范圍要求，需要再添加部分新集料。另外，還需外摻水泥提高冷再生混合料的早期強度和水穩(wěn)定性能，水泥劑量不宜超過1.5%，過多水泥用量會對混合料性能產(chǎn)生負面影響，結(jié)合已有工程經(jīng)驗確定采用強度等級32.5 的礦渣硅酸鹽水泥，劑量為1%[10]。按《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521-2019）級配要求，結(jié)合RAP篩分結(jié)果，擬定冷再生混合料中各種礦料級配組成見表7，合成級配曲線見圖1。

圖1 合成級配曲線

表7 礦料級配組成

5.3 確定最佳含水率

參照《公路土工試驗規(guī)程》（JTG 3430-2020）試驗方法，對合成級配礦料進行擊實試驗，根據(jù)擊實曲線（見圖2），確定混合料的最佳含水率為6.2%，最大干密度為2.189 g/cm3。

圖2 擊實曲線

5.4 確定最佳乳化瀝青用量

乳化瀝青用量取4.0%、4.3%、4.6%、4.9%、5.2%，根據(jù)已確定的最佳含水率6.2%和水泥劑量1%，按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）和《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521-2019）相關(guān)要求制作試件，分別進行馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗及浸水馬歇爾試驗，試驗結(jié)果見表8、表9 及表10。綜合馬歇爾試驗、劈裂強度試驗和凍融劈裂強度比等結(jié)果，確定最佳乳化瀝青用量為4.9%。

表8 馬歇爾試驗結(jié)果

表9 劈裂強度試驗結(jié)果

表10 凍融劈裂強度比

綜上所述，確定該工程的乳化瀝青冷再生混合料最佳配合比為RAP：碎石（10mm～20mm）：碎石（5mm～10mm）：石屑：水泥=70：16：7：6：1，最佳乳化瀝青用量為4.9%。

6 施工工藝

①銑刨。銑刨應分層刨除原有的瀝青路面，且以不損傷原路基層為控制條件，銑刨料運輸過程中應采用防雨布覆蓋，嚴格控制銑刨料含水量。

②拌和。廠拌冷再生應采用專門拌和設(shè)備，需具備配料精準、拌和均勻、生產(chǎn)效率高、易于操作等特點，通過控制系統(tǒng)嚴格按設(shè)計配合比進行拌和，確?；旌狭喜怀霈F(xiàn)花白料、結(jié)團、離析等問題。

③攤鋪。可采用傳統(tǒng)攤鋪機攤鋪，但熨平板不需加熱，應按試驗段確定的松鋪系數(shù)進行均勻連續(xù)攤鋪，速度控制在2 m/min～4 m/min范圍內(nèi)。

④碾壓。碾壓要在混合料最佳含水率條件下進行，避免出現(xiàn)彈簧、松散、起皮等問題，初壓速度宜為1.5 km/h～3 km/h，復壓、終壓速度宜為2 km/h～4 km/h，按試驗段確定的碾壓遍數(shù)進行碾壓，確保達到設(shè)計壓實度。

⑤養(yǎng)生。養(yǎng)生宜在封閉交通下進行自然養(yǎng)生，養(yǎng)生時間應不少于7d，當滿足再生層可取出完整芯樣或含水率低于2%時，可進行下道工序施工。

7 經(jīng)濟與社會效益

G229 饒蓋線（新賓段）路面改造工程，乳化瀝青廠拌冷再生下面層配合比設(shè)計中RAP 占礦料比例為70%；舊瀝青路面累計厚度7cm，改造后再生路面厚度10cm，舊路面與再生路面厚度比為70%，該值與再生路面配合比設(shè)計中RAP 占礦料比例相等，RAP 實現(xiàn)全部利用。本次路面改造產(chǎn)生RAP 10080m3，約23889.6t（原路瀝青混凝土密度2.37t/m3），其中瀝青1242.3t（原路面RAP瀝青含量5.2%），碎石集料22647.3t，RAP全部利用意味著少開采碎石集料22647.3t。

為避免污染環(huán)境，RAP需要建倉存儲，料倉安全堆放的最大高度5m，粒料最大堆積角度45°，RAP 堆放近似圓錐臺，料倉近似占地面積3883.9m2。據(jù)此可知，RAP全部利用能減少耕地占用約5.8畝。

另外，乳化瀝青再生路面可利用原路老舊瀝青1242.4t，同時還需要摻配新的乳化瀝青，乳化瀝青折合成基質(zhì)瀝青用量為1006.5t（乳化瀝青蒸發(fā)殘留物含量62.02%）。而相同厚度的普通瀝青混凝土路面瀝青用量約為1722.2t（瀝青含量5.2%），再生路面相比普通瀝青混凝土路面能夠減少新瀝青用量715.7t。可見舊瀝青路面的再生利用能夠節(jié)約部分新碎石和瀝青，減少生態(tài)破壞，具有良好的經(jīng)濟與社會效益。

8 結(jié)語

在對饒蓋線原路調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際路況進行乳化瀝青廠拌冷再生配合比設(shè)計，再生路面的成功鋪筑驗證了原舊路面經(jīng)過乳化瀝青廠拌冷再生用做公路下面層，能實現(xiàn)RAP的全部利用，節(jié)約部分新石料和瀝青，在公路維修養(yǎng)護中應用前景廣闊。