乳化沥青冷再生技术在高速公路大修工程中的应用

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[摘 要]在公路大修工程中，乳化沥青冷再生技术是一种常用的施工技术，本文重点对该施工技术进行分析，以供参考。

[关键词]乳化沥青冷再生 公路 机理 施工

中图分类号：TV442+.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0020-01

一、前言

高速公路在使用一段时间之后会出现一些病害影响正常的行车安全。冷再生技术是公路大修中常用的重要技术，具有施工速度快、施工材料省、成本低等特点，受到施工单位的青睐。

二、冷再生混合料强度机理

1、混合料强度形成机理

乳化沥青在常温下呈液态，并具有很好的流动性，可直接与集料进行拌和摊铺碾压。其强度形成过程与热拌沥青混合料不同，乳化沥青是由基质沥青、水以及稳定剂形成的稳定乳液，与集料拌和后，乳化沥青与集料发生裹附、破乳分解、水分蒸发等过程，在压实功作用下紧密粘结在一起形成强度。值得关注的是，在混合料成型初期，由于混合料中水分含量仍较高，此时混合料的强度主要来源于内摩阻力，随着车辆的不断碾压，水分的不断蒸发，乳化沥青破乳程度越来越高，沥青微粒逐渐聚合成沥青模，提高了集料之间的粘结性，同时混合料的密实度进一步增加，强度也随之提高，因此，乳化沥青厂拌冷再生混合料的强度形成是比较长的过程。当混合料中乳化沥青完全破乳稳定后，混合料与热拌沥青混合料具有同样的路用性能。

2、混合料强度影响因素

（1）乳化沥青。乳化沥青的质量以及含量，影响着乳化沥青厂拌冷再生混合料的早期强度和后期强度。

（2）含水量。适应的含水量可提高再生混合料的压实度，提高早期强度，延长可施工时间。

（3）水泥。在乳化沥青厂拌冷再生过程中掺入适量的水泥，可促进乳化沥青破乳，提高混合料的早期强度以及高温性能，根据已有研究结论，水泥掺量超过1%，对强度的贡献较大，因此建议水泥掺量不低于1%。

三、乳化沥青力学性能和路用性能评价指标

1、力学性能评价指标

（1）无侧限抗压强度

抗压强度是材料性能的基本指标，从试件的制备到试验本身都比较简单易行。本文主要采用无侧限抗压强度试验来评价冷再生材料的强度。

（2）劈裂强度

路面的开裂对道路的使用带来很大的负面影响。水泥稳定类混合料抗拉强度通常采用弯拉试验和劈裂进行评定。两种方法相比较而言，劈裂试验更为简便，因此许多国家将劈裂强度作为评定混合料的抗拉强度指标，并把它应用于路面设计的应力检验中。本文也将采用劈裂强度作为评定冷再生混合料力学性能的一个指标。

（3）回弹模量

路面结构建立的目的就是为保护路基，路面直接接触车辆荷载并将应力扩散到路基。在路面设计时，设计的原则是控制路基的顶面压力和垂直位移量防止出现过大的沉降。在道路病害的研究中发现，路面损坏很大程度上是因为土基强度不足、稳定性差引起的，因此控制土基的变形，提高土基抗变形的能力是提高路面使用性能的主要措施。土基回弹模量作为路面设计的重要指标对整个路面结构有很大的影响，所以本文采用回弹模量作为评定其力学性能的指标之一。

2、路用性能评价指标

（1）高温稳定性

沥青路面的车辙或永久变形就是沥青及沥青混合料粘弹特性的直接反映。沥青混合料的高温稳定性通常以车辙试验来测定，以评价沥青混合料的高温抗车辙能力。

（2）水稳定性

水稳定性主要是指沥青混合料抵抗水损害的能力。水损害是沥青路面的主要病害之一，本文主要采用浸水马歇尔试验来评价沥青混合料的水稳定性。

（3）干缩特性

处于自然条件下的基层材料在经历温度和湿度变化时，会产生一定量的收缩。在收缩比较严重的情况下，往往基层表面会出现有规律的横向裂缝，并进一步发展到面层形成反射裂缝，从而缩短道路的使用寿命，因此必须重视基层材料的干温缩性能。本文主要采用收缩系数评价基层材料的收缩特性。

四、冷再生施工工艺

某公路全长为65km、设计行车速度为100km/h。从该公路开通之后，进行十多年的运营使用。病害的出现已经影响到了公路的正常运行。针对这一情况，决定对本公路进行相应的改造维修。本工程进行公路的改造维修采用的是冷再生技术。对旧路面的水泥稳定碎石衔刨料进行处理，之后进行重新的铺筑。

1、混合料的拌和和运输

当在进行混合料的拌和时，应确保其颗粒组成满足要求，同时其含水量应控制在最佳含水量附近。混合料运输车辆的数量应满足要求，从而确保施工的连续进行。

2、混合料的摊铺

在混合料摊铺施工之前，为了确保混合料的松浦厚度，需要选取一段路段进行试铺施工，从而确定摊铺施工中各种施工参数。本工程进行摊铺施工所采用的机械为RP951摊铺机。在进行混合料的摊铺施工时，应确保摊铺宽度满足要求。在摊铺施工时，混合料中的水分会出现一定量的蒸发，因此为了对施工中所损失的水分进行补偿，混合料含水量应比最佳含水量高出0.5%～1%。本工程进行碾压施工采用分层碾压的方式。当采用12t～15t的压路机进行碾压施工时，应将每层的压实厚度控制在150mm以内；当采用18t～20t的压路机进行碾压施工时，应将每层的压实厚度控制在200mm以内。同时每层的最小压实厚度应控制在100m以上。在混合料的摊铺施工中，还应对气温有一定的要求。当气温在5℃以下时，应暂停施工，同时在下雨天也应暂停施工，对于已摊铺完成的混合料应进行覆盖保护。

3、混合料的碾压

混合料的碾压施工紧跟在混合料的摊铺施工之后。混合料的碾压分成三个阶段，在初压阶段，采用先静压1遍、后振压2遍的方式；在复压阶段，采用振压的方式进行3遍～4遍的施工；在终压阶段，则采用静压方式进行1遍～2遍的施工。在碾压施工过程中，应保持均匀缓慢的速度，避免施工速度过快或者过慢。在施工中，还应经常对混合料的含水量进行测定，并根据测定结果决定是否补充适量的水分，这样可以避免混合料表面出现水分蒸发过快的问题。

4、养生

当碾压施工完成之后，需要及时对路面进行养生处理。根据工程的具体情况选择合适的养生方法，一般情况下可以采取的养生方法包括洒水、覆盖砂、洒热沥青粘结层等措施。在养生期间应对交通进行封闭，严禁重型车辆在路面上行驶。

五、经济效益分析

该工程采用乳化沥青冷再生层替代下面层热拌沥青混合料Sup-25，厚度均为8cm。采用再生工程同期的当地沥青混合料单价，Sup-25单价为1100元/m3，乳化沥青冷再生混合料单价以650元/m3估算。乳化沥青冷再生沥青路面的价格相对传统的热拌沥青路面，具有明显的价格优势，其价格较Sup-25低450元/m3，整个冷再生工程相比Sup-25节省成本为360万元，降低成本约41%。

此外，冷再生工艺充分利用旧路材料，不仅能够减少废料给环境带来的污染，而且也避免了更多的开采矿物材料对环境的破坏，从环境效益方面来讲，冷再生工艺产生的社会价值是无价的。与此同时，冷再生工艺的施工还带来一些其他方面的社会效益：

1、工期的大大缩短，将减少

交通中断时间，也就降低了发生交通事故的概率；

2、冷再生施工不存在沥青烟气，对施工人员带来极大的切身利益，不用担心有害物质对人的伤害，同时也不像热沥青摊铺工作给施工人员带来恶劣的高温作业环境，减少了改善施工环境方面的开支，也减少了因职业病而引发的社会福利方面的费用；

3、冷再生工艺基本是就地取材，减少了开山取石的需求量，能够有效地节约资源、保护资源，同时也降低了因运输材料向大气中排放的货车尾气，从而避免了一定程度的空气污染。

六、结束语

综上所述，乳化沥青冷再生技术具有明显的经济效益和社会效益，因此受到了施工单位的广泛应用，也将具有广阔的发展空间。

参考文献

[1] 孙长军.沥青路面就地冷再生施工质量控制[J].交通世界，2014，05.