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，進一步做好交通運輸部重大科技專項“半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)性破損診斷與修復關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”項目研究與應(yīng)用驗證，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)標準和課題的成果，充分采用最新的養(yǎng)護設(shè)計和大修養(yǎng)護理念，以期在充分考慮養(yǎng)護工程特點和要求條件下，有效延長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)，對原基層進行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)定碎石上基層進行補強，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)試驗驗證確定生產(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%。項目累計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）運至拌和廠（場、站），經(jīng)篩分后以一定比例與新礦料、再生膠結(jié)料、水進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，就地熱再生也僅能處理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，在我國公路養(yǎng)護建設(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

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

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50%～80%。

b）高價值 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，達到目標設(shè)計使用年限。

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 整個生產(chǎn)施工過程只有運輸、攤鋪及碾壓機械存在廢氣排放，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)對回收料進行預破碎及篩分。

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）混合料的運輸 拌和至壓實結(jié)束4 h內(nèi)完成。

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

e）再生結(jié)構(gòu)層的養(yǎng)生 對碾壓完成路段進行嚴格交通封閉管制，3 d內(nèi)避免車輛駛?cè)耄瑢β访嬖缙趶姸刃纬稍斐蓳p害，自然養(yǎng)生3 d后，可開放輕交通，嚴格限制重載車通行。

f）因養(yǎng)生3 d后，半柔性冷再生下面層的后期強度仍在形成過程中，加之路面結(jié)構(gòu)層厚度、整體強度并未達到設(shè)計要求，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，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行重點控制，省道平朔線對回收舊料、新粗細集料、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兩檔，并篩除超粒徑顆粒，同時要盡量使篩分后的舊料顆粒粒徑均勻；平朔線舊料各項指標檢測結(jié)果均能滿足技術(shù)要求，具體檢測指標見表1。

表1 舊料各項指標檢測結(jié)果

b）新粗細集料 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)選用強度高的新集料，同時，新粗細集料的粒徑范圍應(yīng)穩(wěn)定。如果新集料巖性雜質(zhì)多，粉塵含量高，會直接影響瀝青裹覆效果。故項目組事先應(yīng)對集料生產(chǎn)廠進行充分調(diào)研，選擇物理力學性能、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。施工過程中重點控制集料的級配、壓碎值、含泥量、針片狀含量，尤其是細集料含泥量等關(guān)鍵技術(shù)指標。

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，選用水泥時可以在滿足設(shè)計要求前提下，考慮初凝時間長，終凝時間與初凝時間間隔小的。

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，下面對實施過程中出現(xiàn)的具體問題進行分析與總結(jié)，以期為進一步推廣應(yīng)用半柔性廠拌冷再生技術(shù)積累經(jīng)驗。

3.1 機械設(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。

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乳化瀝青冷再生混合料中的石料進行除塵和二次篩分，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，有必要對原材料進行除塵處理，這一點在現(xiàn)有間歇式瀝青拌和樓幾乎是無法實現(xiàn)的。

連續(xù)式拌和站，如帶有二級拌缸的連續(xù)式拌和機等對新舊石料更是無法實現(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，再加上大部分料場的石料加工工藝使得石料本身不潔凈，這種情況下除塵對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，國內(nèi)外現(xiàn)有做法是對冷再生混合料幾乎都沒有進行除塵。目前來看，對于間歇式瀝青拌和樓也好，連續(xù)式拌和站也好，最簡單可行的是在冷料倉上做些文章，增強一套吸塵裝置，具體如何添加，則需要從技術(shù)角度與拌和設(shè)備廠商進行深入的探討。

3.1.2 級配控制方面

由于不進行二次篩分，級配控制對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，級配控制對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。那么如何實現(xiàn)半柔性廠拌冷再生混合料級配控制，途徑有三，一是想辦法實現(xiàn)二次篩分，二是對原材料進行篩分預處理，三是按照更合理、科學的試驗方法評價礦料級配，進而加強級配控制。

分開來講，首先實現(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，對原材料預處理，目前也只是停留在對銑刨料的破碎、篩分預處理，如果對新碎石也進行篩分預處理，生產(chǎn)成本和效率不僅會降低，對于施工單位來講，往往也難以接受，而且，即使進行了銑刨料、新碎石的篩分預處理，由于級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，級配控制也是不準確的；再者，目前規(guī)范要求對冷再生礦料級配驗證是通過抽提的方式，這顯然不符合實際情況，而干篩法實際上更符合銑刨料的實際存在狀態(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，對于連續(xù)式拌和機相對簡單，可以從未加水前的皮帶上直接取樣，烘干后干法篩分。篩分獲取礦料級配后，關(guān)鍵是對變異性大的礦料級配組成進行實時調(diào)整，這是一個難題，設(shè)想一下，如果能在連續(xù)式拌和機邊上設(shè)置一臺全自動篩分機，每半個小時或一個小時自動篩分，篩分后各篩孔質(zhì)量通過率經(jīng)過程序計算，得出生產(chǎn)合成級配，通過與設(shè)定的目標級配對比自動校正，那么級配控制將得到最大程度的實現(xiàn)。

3.2 石料裹覆方面

良好的石料裹覆瀝青效果是實現(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，出現(xiàn)的最大問題就是石料裹覆瀝青效果差。項目組對其進行深入分析，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)嚴格控制破碎后的尺寸和級配，定時進行篩分試驗，掌握級配變化情況，及時調(diào)整生產(chǎn)混合料級配組成；同時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料含水量對再生混合料質(zhì)量的影響。

主要問題：銑刨機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到60%以上，因此其質(zhì)量尤為重要。根據(jù)以往工程經(jīng)驗，不同品牌的銑刨機作業(yè)效果差別顯著，推薦使用維特極根Wirtgen冷銑刨機，同時注意控制銑刨速度，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、改性劑的配方上進行了調(diào)整，增強了乳化劑A（由1.2%增至1.4%）、改性劑B的用量（增強了一倍），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，同時在使用過程中接觸空氣和水，它非但不會被溶解，反而會逐漸變?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，項目組通過兩種試驗直接添加消石灰和添加石灰水兩種方法進行了嘗試，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

以原目標設(shè)計級配為基礎(chǔ)，增加銑刨料含量、減少新集料0～5 mm含量、微調(diào)粗細集料用量比例等方法對原材料組成比例進行了調(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間，乳化瀝青破乳后，在形成作用下，經(jīng)過“二次分配”對石料進行了良好的裹覆，見圖2所示。

圖2 新集料瀝青黏附性試驗

3.3 試驗檢測方法方面

半柔性廠拌冷再生技術(shù)是交通運輸部重大科技養(yǎng)護專項“西部地區(qū)高等級公路技術(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)標準中部分指標或試驗方法與設(shè)計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“無側(cè)限抗壓強度（養(yǎng)生 7 d，25 ℃）”均無要求，7 d無側(cè)限抗壓強度很少用作瀝青混合料控制指標，現(xiàn)有的7 d無側(cè)限抗壓強度試驗方法，包括土的7 d無側(cè)限抗壓強度、無機結(jié)合料的7 d無側(cè)限抗壓強度等，這些試驗方法養(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)標準養(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?！薄?/p>

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，對乳化瀝青冷再生下面層取芯時間一般也不做要求，若需現(xiàn)場檢測路面芯樣強度，根據(jù)平朔線具體的交通條件、氣候條件，建議取芯時間宜為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)工藝簡單、原料低廉易得、便于施工等特點，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空間的占用及對環(huán)境的污染，可節(jié)省投資，獲得直接的經(jīng)濟效益，并可保證生態(tài)環(huán)境獲得社會效益。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，有利于進一步提高舊料循環(huán)利用的技術(shù)水平和應(yīng)用規(guī)模。