張?zhí)煜?，程?/p>

（山西路橋第七工程有限公司，山西 晉城 048000）

0 引言

隨著公路事業(yè)的發(fā)展，車流量逐年遞增，對現(xiàn)有公路等級及路面狀況進(jìn)行改造已成為必然趨勢。瀝青混凝土路面耐久年限為10～15年，在瀝青混凝土路面改造過程中，應(yīng)本著節(jié)約資源、環(huán)保優(yōu)先的理念。目前路面舊料利用已在我國大力推廣，舊路瀝青混凝土面層經(jīng)加工與改性乳化瀝青等材料進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁糜跒r青混凝土下面層，能大幅降低施工成本，所以有必要對改性乳化瀝青廠拌冷再生施工工藝進(jìn)行研究。

1 工程概況

國道208 線莊里至背蔭段全長41.789km，路基寬度為12m。原路面結(jié)構(gòu)層為3cm 細(xì)粒式瀝青混凝土+5cm 中粒式瀝青混凝土+30cm水泥穩(wěn)定碎石，歷年交通量統(tǒng)計本路段貨車約占61.16%，客車約占38.81%。根據(jù)未來年平均日交通量預(yù)測，對現(xiàn)狀路面狀況進(jìn)行評定，設(shè)計面層采用4cm 細(xì)粒式改性瀝青混凝土+10cm改性乳化瀝青廠拌冷再生。

2 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備主要包括圖紙會審、現(xiàn)場調(diào)查、施工組織設(shè)計、工地試驗室建設(shè)、工程測量、材料及設(shè)備進(jìn)場、冷再生混合料配合比設(shè)計等工作。

2.1 工地試驗室建設(shè)

工地試驗室是保證工程質(zhì)量、指導(dǎo)生產(chǎn)的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，項目開工前應(yīng)嚴(yán)格按照《公路水運試驗檢測管理辦法》的規(guī)定，建立滿足現(xiàn)場試驗檢測的標(biāo)準(zhǔn)試驗室，經(jīng)當(dāng)?shù)刭|(zhì)監(jiān)部門驗收通過，頒發(fā)“臨時工地試驗室資格證書”后投入使用。

2.2 材料準(zhǔn)備

2.2.1 改性乳化瀝青

改性乳化瀝青采用現(xiàn)場加工或購買成品，其性能應(yīng)符合《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521—2019）中表5.2.1的規(guī)定。

2.2.2 水泥

水泥作為再生結(jié)合料，初凝時間應(yīng)在3h 以上，終凝時間宜在6h 以上且不超10h，可采用普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥，水泥強度等級選用32.5或42.5。

2.2.3 瀝青混合料回收料（RAP）

（1）RAP 一般采用銑刨方式，由自卸汽車運至拌和場地，銑刨前應(yīng)將路面標(biāo)線、雜物清理干凈，銑刨過程中時刻觀察銑刨厚度，嚴(yán)禁將水穩(wěn)基層混入RAP內(nèi)。

（2）RAP 在利用前應(yīng)進(jìn)行破碎、篩分等預(yù)處理，不同料源、品種、規(guī)格的RAP 宜分類進(jìn)行預(yù)處理；對于粒徑超過26.5mm 的RAP、聚團(tuán)的RAP，應(yīng)使用破碎機(jī)進(jìn)行破碎。根據(jù)RAP 的最大公稱粒徑合理選擇篩網(wǎng)尺寸，將破碎后的RAP篩分成不少于2檔。

（3）對于粗粒式或中粒式RAP，宜采用9.5mm 作為分界篩孔，預(yù)處理為0～10mm、10～30mm兩檔。

（4）用于下面層的RAP 瀝青含量不宜小于3%，應(yīng)檢驗的項目見表1、表2。

表1 RAP檢測項目

表1（續(xù)）

表2 預(yù)處理后的RAP檢查項目與技術(shù)要求

2.2.4 新集料

當(dāng)RAP 級配無法滿足設(shè)計及規(guī)范要求時，需添加相應(yīng)規(guī)格的新集料。新集料要求表觀相對密度不小于2.45g/cm3，細(xì)集料砂當(dāng)量不小于60%，粗集料針片狀顆粒含量不大于20%。

2.2.5 水

配制乳化瀝青用水以及冷再生用水均應(yīng)為可飲用水。使用非飲用水時，應(yīng)經(jīng)試驗驗證，不影響產(chǎn)品和工程質(zhì)量時方可使用。

3 改性乳化瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計

改性乳化瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計應(yīng)按目標(biāo)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比驗證三階段進(jìn)行，在滿足各項技術(shù)要求的前提下，盡可能加大RAP 在再生混合料中的比例。

3.1 目標(biāo)配合比設(shè)計

3.1.1 RAP取樣與試驗分析

RAP 取樣前應(yīng)去除料堆表面150～250mm 深度范圍內(nèi)的部分，取樣數(shù)量一般不少于500kg，要一次性取足。試樣存放、試樣縮分、RAP 評價嚴(yán)格按照《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521—2019）、《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG E42—2015）進(jìn)行操作。

3.1.2 確定工程設(shè)計級配范圍

乳化瀝青冷再生混合料用作柔性基層時，宜采用粗粒式級配，用作中、下面層時，宜采用粗粒式或中粒式級配。本工程設(shè)計為10cm 改性乳化瀝青廠拌冷再生下面層，采用中粒式級配，在《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521—2019）規(guī)定的級配范圍內(nèi)。

3.1.3 材料選擇與試驗

配合比設(shè)計所用機(jī)制砂、10～20mm 碎石、RAP（12～25mm、0～12mm）以及水泥，從工程實際使用的材料中選取有代表性的樣品進(jìn)行檢測，各項指標(biāo)均應(yīng)符合設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求。

3.1.4 礦料配合比設(shè)計

（1）測得RAP、新集料、水泥等各組成材料的級配。

（2）以RAP 為基礎(chǔ)，摻加不同比例的新集料、水泥等，使合成級配滿足工程設(shè)計級配的要求。

（3）合成級配曲線應(yīng)平順，不宜有鋸齒形交錯。

AC-20冷再生混合料礦料級配設(shè)計試驗結(jié)果見表3。

表3 AC-20冷再生混合料礦料級配設(shè)計試驗結(jié)果

3.1.5 確定最佳含水率

參照《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40—2007）T0131的方法，對合成礦料進(jìn)行擊實試驗，確定本工程最佳含水率為5.3%。

3.1.6 確定最佳改性乳化瀝青用量及水泥用量

（1）以預(yù)估的瀝青用量為中值，按照一定間隔變化，形成4～5個乳化瀝青用量，取1～3個水泥用量，保持冷再生混合料最佳含水率OWC 不變，制備馬歇爾試件，測定試件的毛體積相對密度γf，宜采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2019）T0707蠟封法。

（2）在成型馬歇爾試件的同時，采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2019）T0711 真空法實測各組再生混合料的理論最大相對密度γt。

（3）將各組油石比試件進(jìn)行15℃劈裂試驗、浸水24h的劈裂試驗。

干濕劈裂強度比是浸水24h的劈裂試驗強度與15℃劈裂試驗強度的比值，按照下式計算干濕劈裂強度比。

式（1）中：PW為試件浸水24h 劈裂試驗強度（MPa）；Pd為試件15℃劈裂試驗強度（MPa）；RW/d為試件干濕劈裂強度比（%）。

（4）通常情況下可按照15℃劈裂強度試驗和干濕劈裂強度比試驗結(jié)果達(dá)到最佳化（出現(xiàn)峰值）、同時空隙率在8%～12% 范圍內(nèi)對應(yīng)的乳化瀝青用量和水泥用量作為最佳乳化瀝青用量（OEC）和水泥用量。當(dāng)遇到試驗結(jié)果無明顯峰值時，應(yīng)結(jié)合工程經(jīng)驗綜合確定最佳乳化瀝青用量（OEC）和水泥用量。

（5）最佳乳化瀝青用量（OEC）時的混合料空隙率應(yīng)滿足要求，不滿足時應(yīng)重新進(jìn)行設(shè)計。

3.1.7 配合比設(shè)計檢驗

成型試樣進(jìn)行凍融劈裂試驗。凍融劈裂試件成型的擊實次數(shù)，小型馬歇爾試件規(guī)定為雙面各擊實50 次，大型馬歇爾試件規(guī)定為雙面各擊實75 次，按照本規(guī)范規(guī)定的方法養(yǎng)生，然后按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2019）T0729 凍融劈裂試驗方法對混合料性能進(jìn)行檢驗，試驗結(jié)果應(yīng)滿足要求見表4。

表4 乳化瀝青冷再生混合料性能檢驗指標(biāo)要求

3.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計

（1）本工程目標(biāo)配合比設(shè)計時使用的RAP 是拌和廠料堆取樣，可采用目標(biāo)配合比作為生產(chǎn)配合比。

（2）若目標(biāo)配合比設(shè)計使用的RAP 是現(xiàn)場取樣，應(yīng)按照目標(biāo)配合比使用拌和廠料堆取樣的RAP 進(jìn)行生產(chǎn)配合比設(shè)計。

3.3 生產(chǎn)配合比驗證

通過試拌、試鋪試驗段，取樣檢測混合料各項指標(biāo)是否滿足設(shè)計及規(guī)范要求，最終確定生產(chǎn)用的標(biāo)準(zhǔn)配合比。

4 鋪筑試驗段

施工前應(yīng)鋪筑試驗段，長度不宜小于200m。通過鋪筑試驗段應(yīng)完成下列工作內(nèi)容：

（1）檢驗再生設(shè)備的性能是否滿足施工需要。

（2）確定施工工藝和參數(shù)。

（3）驗證混合料配合比設(shè)計。

（4）檢測壓實度、滲水系數(shù)等性能指標(biāo)。

（5）建立設(shè)備儀表顯示值與實際值的相關(guān)關(guān)系，檢驗質(zhì)量控制方案的可行性。

5 施工工藝

5.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程

5.2 工藝控制要點

5.2.1 施工前準(zhǔn)備工作

冷再生混合料鋪筑之前，必須對其下承層進(jìn)行病害調(diào)查，出現(xiàn)病害的區(qū)域應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的處理，對于強度不能滿足設(shè)計要求的必須進(jìn)行補強處理，清除下承層表面雜物和浮料，保持表面潔凈。半幅施工半幅通車時，應(yīng)在中縫部位支立模板。

5.2.2 拌和

（1）廠拌冷再生設(shè)備使用前應(yīng)進(jìn)行調(diào)試，完成計量系統(tǒng)標(biāo)定。冷再生各種材料拌和順序為：先將RAP、新集料、水泥干拌，再加水拌和，最后加改性乳化瀝青拌和。

（2）拌和前檢測RAP 及新集料的含水率，確定外加水量。

（3）改性乳化瀝青應(yīng)無結(jié)團(tuán)、破乳現(xiàn)象，溫度不超過50℃。

（4）礦料從進(jìn)入攪拌罐到最后出料，整個拌和過程在15～35s完成。

5.2.3 運輸

（1）混合料選用自卸車運輸，自卸車數(shù)量應(yīng)滿足連續(xù)攤鋪施工的需要。

（2）混合料運輸及等待攤鋪過程中，宜采用厚苫布等覆蓋車廂，避免混合料污染、雨淋、水分損失提前硬結(jié)等。

5.2.4 鋪灑透層油、稀漿封層

混合料攤鋪前，按設(shè)計要求鋪灑透層油、稀漿封層。

5.2.5 混合料攤鋪

（1）攤鋪前應(yīng)檢查攤鋪機(jī)的刮板輸送器、螺旋布料器、振動梁、熨平板、厚度調(diào)節(jié)器等工作裝置和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，確認(rèn)處于正常工作狀態(tài)。熨平板振頻振幅以高頻低幅為宜，初始密實度宜調(diào)整至85%以上。

（2）攤鋪厚度根據(jù)試驗段確定的松鋪系數(shù)確定。

（3）攤鋪應(yīng)均勻、連續(xù)，速度宜控制在2～4m/min，中途不得隨意變換速度或停頓，應(yīng)避免明顯離析、波浪、裂縫、拖痕等現(xiàn)象。施工過程中，攤鋪機(jī)前方應(yīng)有運輸車等候。

5.2.6 壓實

（1）混合料宜在最佳含水率情況下碾壓（碾壓時以冷再生面層表面出現(xiàn)輕微泛漿為最佳），避免出現(xiàn)彈簧、松散、起皮等現(xiàn)象。

（2）根據(jù)試驗段及冷再生混合料自身材料特點建議壓實工藝為：雙鋼輪初壓（靜1+振1 遍）+單鋼輪復(fù)壓（振壓2～3遍）+膠輪終壓（4～6遍）。

5.2.7 接縫處理

半幅施工留下的冷接縫可在混合料碾壓完成后采用人工切齊，再次鋪筑時將縫邊緣清掃干凈，并刷黏層瀝青。攤鋪時先在已壓實的路面上行駛，碾壓新鋪層10～15cm，然后再逐漸移動跨過縱縫，將縱縫碾壓緊密。

因停料造成的橫向施工縫，先用3m 直尺檢測平整度，再由工人將端部厚度不足和存在質(zhì)量缺陷部分鑿除，形成垂直面。再次鋪筑時將接茬清掃干凈，并刷黏層瀝青。碾壓時先在已壓實的路面上橫向行駛，碾壓新鋪層10～15cm，然后再逐漸移動跨縫碾壓，每碾壓一遍向新鋪混合料移動15～20cm，直至全部在新鋪層上為止，再改為縱向碾壓，充分將接縫壓實緊密。

5.2.8 養(yǎng)生

冷再生面層在封閉交通條件下自然養(yǎng)生，養(yǎng)生時間不宜少于3～7d。滿足用150mm 的鉆頭的鉆芯即可取出完整的芯樣或再生層含水率低于2%時，可提前結(jié)束養(yǎng)生。

6 質(zhì)量控制

6.1 原材料質(zhì)量控制

原材料質(zhì)量直接影響工程質(zhì)量和工程后期的耐久性，項目部材料、質(zhì)檢、試驗檢測等部門應(yīng)嚴(yán)把原材料進(jìn)場關(guān)，加大原材料檢驗頻率。預(yù)處理后的RAP 在堆放時應(yīng)將其沿水平方向攤開，逐層堆放，高度不應(yīng)超過2m，且不宜長期存放，應(yīng)避免離析、結(jié)團(tuán)。

6.2 施工質(zhì)量控制

（1）拌和設(shè)備計量系統(tǒng)精度符合設(shè)計及規(guī)范要求，嚴(yán)格按照驗證的生產(chǎn)配合比進(jìn)行混合料拌和。

（2）運料車裝料時宜前后移動位置，平衡裝料，避免混合料離析。

（3）拌和好的冷再生混合料應(yīng)及時運至施工現(xiàn)場，在水泥凝結(jié)和乳化瀝青破乳前完成攤鋪和壓實。

（4）綜合考慮施工過程的氣候條件，對冷再生混合料的含水率可增減0.5%。

（5）現(xiàn)場鋪筑時，隨時對再生混合料的質(zhì)量進(jìn)行檢測，檢查攤鋪層厚度、橫坡，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整。

（6）攤鋪過程中，局部有缺陷時，及時安排工人進(jìn)行找補或更換混合料。

（7）對大型機(jī)具無法壓實的局部部位，應(yīng)選用小型振動壓路機(jī)或者振動夯板配合碾壓。

7 安全、環(huán)保措施

7.1 安全措施

開工前進(jìn)行系統(tǒng)安全教育，開工后抓好安全教育和定期培訓(xùn)。通過安全競賽、現(xiàn)場安全標(biāo)語、圖片等宣傳形式增強職工的安全意識和安全生產(chǎn)的自覺性。同時做好施工期間的保通措施，尤其是加強施工現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備及車輛安全管理。

7.2 環(huán)保措施

依據(jù)國家相關(guān)的法律法規(guī)，對全體參建人員進(jìn)行環(huán)境保護(hù)教育，行駛在既有公路上的運料車必須裝載適量，嚴(yán)禁沿途漏灑和污染路面。運送混合料時進(jìn)行必要的覆蓋，以免污染既有道路。

施工現(xiàn)場設(shè)置足夠的臨時衛(wèi)生設(shè)施， 做好施工現(xiàn)場的衛(wèi)生管理工作，生活垃圾堆放在指定地點， 按規(guī)定及時清理或處理。為了防止噪音，靠近居民區(qū)的工點選擇低噪音的機(jī)械設(shè)備，合理安排施工時間，減少對居民的干擾。

8 結(jié)論

本文通過研究乳化瀝青廠拌冷再生混合料的配合比設(shè)計及施工工藝，得出以下結(jié)論：

（1）乳化瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計包括原材料分析、配合比（乳化瀝青及水泥用量）設(shè)計和檢驗，用改性乳化瀝青和水泥作為再生劑對廢舊瀝青混合料再生，無需加熱，施工簡便，易于控制。

（2）乳化瀝青廠拌冷再生基層施工工藝易于控制，可全部回收利用原路面銑刨的瀝青混合料，能夠保證工程質(zhì)量并大大降低路面的維修周期，改善了施工條件，延長了可施工時間。乳化瀝青廠拌冷再生混合料可用于高速公路的中下面層基層或低一級的瀝青混凝土路面的面層，從技術(shù)創(chuàng)新、降低能耗和保護(hù)環(huán)境角度講，乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)在我國公路改擴(kuò)建及養(yǎng)護(hù)工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。