乳化沥青厂拌冷再生技术在济临线大修工程的应用

摘要: 以S103济临线化马湾至新泰辉城段大修工程为依托,进行了原材料、混合料性能等试验,同时对施工工艺及质量控制等方面进行了探讨。总结了乳化沥青冷再生技术的配合比设计、施工工艺及质量控制措施。

关键词: 道路工程;乳化沥青;拌和机改造;施工工艺

中图分类号：U41文献标识码： A

1、工程概况

S103济临线化马湾至新泰辉城段是济临公路的重要组成部分，是连接泰安城区和新泰的主要通道。本次大修路段采用二级公路标准设计，设计速度60Km/h，路面宽度为14米。

随着沿线经济的快速发展，该路段交通量增长迅速，在汽车轴载重型化日益严重、煤炭采空区深陷、排水不畅等多重不利因素的共同作用下，全线路面出现大面积坑槽、沉陷、松散、龟裂等多种病害，交通阻塞及安全事故时有发生。

冷再生段原有路面结构为15cm沥青砼+18cm原水泥路面打裂压稳，路面状况较差，反射裂缝严重，且缝宽较大，部分路面沥青面层已脱落。改造方案为4cm细粒式沥青混凝土AC-13+6cm中粒式沥青混凝土AC-20+10cm沥青混凝土冷再生+18cm水泥混凝土碎石化（原有打裂压稳路面碎石化）并对部分沉陷路段进行挖补处理。

2、乳化沥青冷再生混合料的设计

2.1 级配设计

通过对各种材料进行级配检测，确定各种材料用量为20-30mm：RAP：0-5mm：水泥=15：73.3：10：1.7，符合乳化沥青冷再生沥青混合料级配设计要求，试验结果见表1。

表1 合成级配表

筛孔尺寸 37.5 26.5 13.2 4.75 2.36 0.3 0.075

合成级配 100 98.1 76.2 50.7 33.3 6.0 3.2

设计要求 上限 100 100 80 60 45 20 7

下限 100 80 60 25 15 3 1

2.2 确定最佳含水量

乳化沥青用量为3.5%，变化用水量，对合成矿料进行击实试验，得最大干密度为2.08g/cm3，最佳含水量为3.4%。

2.3 确定最佳乳化沥青用量OEC

按照3.5%沥青用量间隔0.5%进行试拌，含水量3.4%，按规范要求进行拌合，先加水拌合1min，再加乳化沥青拌合1min。

进行马歇尔击实时，双面击实50次后，连同试模放入60℃烘箱内养生至恒重，养生时间不少于40h后，取出双面各击实25次，侧放，在室温下冷却至少12h，然后脱模，采用蜡封法测试件的毛体积相对密度，进行15℃劈裂试验和浸水劈裂试验。（试验结果见表2）。

表2 劈裂试验结果汇总

乳化沥青用量（%） 毛体积相对密度 空隙率（%） 劈裂强度（MPa） 浸水劈裂强度（MPa）

3.0 2.192 12.7 0.90 82.2

3.5 2.204 12.0 0.94 83.8

4.0 2.212 11.5 0.99 85.3

设计值 9―14 ≥0.4 ≥75

确定乳化沥青用量的混合料进行马歇尔和冻融劈裂试验结果符合设计要求。（结果见表3）。

表3 试验结果汇总

乳化沥青用量（%） 毛体积相对密度 空隙率（%） 冻融劈裂强度比（%） 马歇尔稳定度（KN）

3.5 2.204 12.0 72.6 5.3

设计值 9―14 ≥70 ≥5.0

选用空隙率为12%，最佳乳化沥青用量为3.5%。

2.4、确定乳化沥青冷再生沥青混合料配合比

通过以上各项指标对比分析，确定乳化沥青冷再生沥青混合料配合比为：

20-30mm：RAP：0-5mm：水泥=15：73.3：10：1.7，乳化沥青用量OEC为3.5%，最佳用水量为3.4%。

乳化沥青实际配方：沥青：乳化剂：盐酸：水=62%：1.86%：6.2%：29.94%

3、乳化沥青冷再生施工工艺与质量控制

3.1 下承层表面清理

在再生沥青混合料铺筑前，清扫下承层表面的杂物和浮料。

3.2 洒透层、封层

乳化沥青装车后，洒布车自动加热装置开启，使乳化沥青的温度始终保持在40℃-50℃，确保洒布的均匀性；在喷洒前，对乳化沥青洒布车进行标定并进行试洒，检查每个喷头是否能够均匀喷洒，对堵塞的喷头及时清理，以确保洒布量的准确性。现场依次喷洒均匀，保证乳化沥青均匀一致的喷洒在路面上，不产生滑移和流淌，并透入下承层一定深度。透层油洒布后，如有遗漏的地方，及时进行人工补洒。喷洒过量的乳化沥青立即洒布石屑吸油，并将吸油后的石屑清扫干净。确保透层油均匀的覆盖在路面范围内。

3.3 冷再生沥青混合料的拌和

本工程拌和设备采用传统水稳拌和设备进行改装：

（1）加装水计量系统及乳化沥青计量系统

水计量采用PLY系列-750配料称重自动控制仪及靶式流量计实现自动控制，计量精度高可达0.2%。乳化沥青计量同样采用PLY系列-750配料称重自动控制仪及双层保温靶式流量计实现自动控制。通过合理设置喷嘴位置，使搅拌时间达到最佳。

（2）对乳化沥青罐及原机粉料计量系统进行改造

乳化沥青罐采用外层保温及内部盘管加热，并设置搅拌装置防止乳化沥青离析破乳，延长保存时间。粉计量采用方圆集团减法称。两个计量仓均采用三个压力传感器，计量稳定精确。整机骨料、水、乳化沥青与粉料输送均采用变频调速控制，稳定性好，可靠性高，控制精确。

（3）对主机进行再生化改造

主机采用强制连续式双卧轴搅拌机，搅拌均匀。整机结构维修方便，生产稳定高效。最高产量每小时达400吨，最佳产量每小时280~360吨。

改装后的设备较传统设备组合形式更为方便，便于布置、拆卸、装运，且拌和后再生料均匀一致，无结团成块现象。

3.4 冷再生沥青混合料的运输

运输车辆的车厢内应清洗干净，防止污染混合料。每辆汽车在装料前在车厢侧板和底板喷洒少量隔离液进行润湿，避免混合料粘结车厢板，但不得有余液积聚车厢底部。拌和机向车厢内卸料时，应从车厢前部、后部、中部分三次装料，每次汽车应至少移动两次位置，以减少混合料离析现象。汽车运输混合料时，必须用不透光的棉被或厚帆布严密覆盖住车厢，防止混合料见光破乳、污染、中途遭受雨淋，影响混合料施工质量或造成浪费。卸料时，汽车在后轴轮胎与摊铺机接触前10-30cm处停车，严防撞击摊铺机。此时汽车应挂空挡等候摊铺机推动前行。

3.5 冷再生沥青混合料的摊铺

摊铺前不必将熨平板加热，只需涂少量防粘剂即可。其他小型工具可用水洁净。在摊铺过程中，应合理选择熨平板的振幅和夯锤震动频率。一般情况碾压冷再生混合料采用“低频高幅”的方式，以提高RAP混合料的初始压实度。熨平板加宽铰接处的缝隙应仔细调节紧密，防止摊铺后路表面留有痕迹。冷再生混合料的松铺系数为1.3。在开铺后，进行虚铺厚度的测试，以确保路面摊铺厚度和横坡度得到准确控制。摊铺机在施工过程中，起步速度要慢，平稳匀速前进，不得随意变换速度或者中途停顿。摊铺速度在3m/min。

摊铺现场与拌和站应加强联系，根据施工现场具体情况，及时通知拌和站。如摊铺机发生故障、中途遇雨、拌和料质量异常，需要调整生产时间或产量等。

3.6 冷再生沥青混合料的压实成型

乳化沥青冷再生施工，按以下碾压组合方案进行：

初压：采用双钢轮压路机稳压2遍，振压3遍。

复压：采用胶轮压路机压实5遍。

终压：用双钢轮压路机光面1遍，以消除轮迹。

碾压速度：压路机应以慢而均匀的速度碾压，初压速度为2.5km/h，复压、终压速度为3km/h。严禁压路机在刚完成碾压或正在碾压的路段上掉头、急刹车及停放。在回程过程中，做到慢起步、慢回程、慢停。振动压路机必须先停振回程后再起振，防止再生料在碾压过程中形成推移、印痕和拥包等病害。

纵缝碾压，以1/2轮宽进行跨缝碾压以消除缝迹。当分成两个半幅施工形成接缝时，先在已压实路面上行走，只碾压新铺层10-15cm，随后将压实轮伸过已压实面的10-15cm、压实新铺层，充分将纵缝压密实。

横缝碾压，用钢轮压路机垂直于路线进行横向碾压。开始压路机在已铺面层上，按间隔15cm逐渐重叠压实至新铺面层1.5-2.0m宽后，再顺路方向进行正常碾压。此时边碾压边用三米直尺测量和人工用细料找补。为防止压路机在碾压过程中粘轮现象，可向碾轮喷洒雾状水液，但不宜过多或流淌。

3.7 冷再生沥青混合料的养生

1）在封闭交通的情况下养生时，可进行自然养生，一般无需采取措施。

2）在开放交通的条件下养生时，再生层在完成压实至少1d后方可开放交通，但应严格限制重型车辆通行，行车速度应控制在40km/h以内，并严禁车辆在再生层上掉头和急刹车。为避免车轮对表层的破坏，可在再生层上均匀喷洒慢裂乳化沥青，稀释至30%左右的有效含量。

3）工地现场根据具体情况配备足够数量的彩条布，在下雨前将养生路段再生层覆盖严密，并做好路肩排水。

3.8 开放交通

再生混合料基层在加铺上层结构前进行养生，养生时间为2-5d。当满足以下两个条件之一时，可以开放交通：

1）再生层可以取出完整的芯样；

2）再生层含水率低于2%。

4、结语

乳化沥青厂拌冷再生沥青混合料一般应用于沥青路面的养护维修或大修改造方案中，其目的是实现路用材料资源的可持续利用。结果表明，乳化沥青厂拌冷再生技术能够在保证路面性能的同时减少废弃材料的环境污染和处理费用，达到良好的经济、环保效益。

对传统水稳拌和机的有效改装较传统设备组合形式更加适用于乳化沥青冷再生技术的拌和，且拌和后再生料均匀一致，无结团成块现象。具有很高的实用价值。