厂拌乳化沥青冷再生技术在城市道路中的应用研究

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摘要： 文章通过对西安市厂拌乳化沥青冷再生配合比设计及西安市学院路厂拌乳化沥清冷再生工程实施方面的叙述，主要介绍了沥青路面厂拌乳化沥青冷再生技术在西安市城市道路中的应用研究。经过项目检测及分析，该技术适用于西安城市道路的修建与养护，可以充分循环利用旧路面回收材料（RAP），消纳建筑垃圾，减少大量新材料的使用和开山取石，具有显著的环保及资源循环利用效益，值得大力推广。

Abstract： Through the introduction of plant mixed emulsified asphalt cold recycled mixture ratio design plant mixed emulsified asphalt cold regeneration project implementation of xueyuan road in Xi'an， this paper carried out research on the application of asphalt pavement plant mixed emulsified asphalt cold regeneration technology in city roads of Xi'an. After project detection and analysis， the technology can be applied in Xi'an urban road construction and maintenance， can make full use of old pavement recycled materials（RAP）， digest construction waste， reduce the use of a large number of new materials， has significant environmental protection and resource recycling benefits， which is worth promoting.

关键词： 厂拌冷再生；乳化沥青；沥青路面；城市道路

Key words： plant mixed cold regeneration；emulsified asphalt；asphalt pavement；city road

中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）09-0067-03

0 引言

道路冷再生的主要目的是使旧路材料得以重复利用，显著的优点是节省资源、环保和缩减投资。在高等级公路的大修改造中，一般会产生大量的沥青路面回收料。这些回收料在公路沿线进行就地冷再生或者工厂冷再生后，可以作为新路面结构的基层加以利用。以西安为例，冷再生技术的应用可以将西安市每年由于旧路维修和改造产生的数十万立方的旧沥青混合料充分利用。每年可减少开山采石20～50万立方。节省10～30万方填埋场地，减少对环境的污染，经济和社会效益显著。与热再生相比，对道路基层的冷再生可以从根本上解决我国大量采用的半刚性基层所造成的病害，这是热再生所不能达到的，这是由我国道路的结构现状决定的，因此冷再生在我国推广前景广阔。同时，除了经济效益外，由废旧材料再生利用所产生的环境效益将更为巨大。沥青混合料的再生利用，有利于处治废料，节约能源，保护环境。冷再生技术节约资源、保护生态环境，符合持续发展的要求。施工中对环境污染小，开放交通早，社会效益巨大，其应用前景必然广阔。本文结合相应的工程设计及应用情况，主要介绍沥青路面厂拌乳化沥青冷再生技术在西安市城市道路中的应用研究。

1 旧料收集、堆放与破碎筛分

沥青路面铣刨回收旧料（RAP）是厂拌冷再生的主要原材料，对其性能的有效掌握直接是设计高性能冷再生混合料的前提与基础。

通常，经过道路铣刨设备回收或人工回收的RAP均有不同程度的结团，并且粒径大小差异甚大，为了保证厂拌冷再生混合料的性能，不适合直接使用这些RAP进行冷再生的拌合生产，在生产前，应将RAP进行破碎筛分，并按照粒径不同分开堆放，一方面，保证了生产的冷再生混合料的级配一致性，同时，破碎的过程中，将RAP中的结团进一步的消除，保证了RAP作为再生集料的物理性能，这一厂内破碎环节是冷再生混合料质量的保障。

在西安市厂拌冷再生工程实施过程中，RAP破碎采用的是西安市市政设施管理局自主研发的、具有自主知识产权的废旧沥青混合料破碎筛分设备。该设备的破碎工艺原理如下：

由装载机将废旧沥青混合料装入料仓，经过输送皮带将旧料送入一级破碎系统（注：输送带上方有磁铁装置，可将旧料中的铁性物质除去），一级破碎系统利用撕裂破碎原理，将鄂式板作为定子，锥型高合金刀头作为转子，将较大颗粒旧料进行撕裂性破碎成60到80mm的一级碎料，而旧料中小于80mm的料块为可直接通过破碎腔体而不被进行撕裂，从而保证了旧料团中原石料的结构的完整性。再由输送皮带将此料送入二级破碎系统，二级破碎是利用挤压破碎原理，将一级碎料挤压破碎为小于40毫米的二级碎料。紧接着由输送皮带将二级碎料送入筛分系统进行筛分，最后将筛分出的不同碎料由输送皮带分别输出。筛分后的RAP分为粗细两个档（0-15mm、15-25mm）。

本文对经过破碎筛分的两个粗细等级的RAP分别进行了性能检测，均进行了含水量测试、RAP筛分等指标的测试（见表1、表2），结果如下。

对上述指标进行分析发现，经过破碎后的RAP的级

配、含水量、沥青含量等常规指标适合进行冷再生的工程应用。

2 工程设计

2.1 设计依据 西安市城市道路在进行厂拌冷再生工程设计时，参照《公路沥青路面再生技术规范》中的相应设计方法、指标进行。

2.2 原材料

2.2.1 基质沥青 本文采用SK-90沥青进行乳化沥青的制备，SK-90沥青性能如表3。

2.2.2 乳化沥青 生产乳化沥青的乳化剂选用美德维实伟克公司的PC-55型阳离子慢裂块凝乳化剂。所制备的乳化沥青各项性能均符合《公路沥青路面施工技术规范》拌和用乳化沥青BC-1技术要求（见表4）。

2.3 级配设计 经过对西安市道路结构的调查研究以及破碎旧料的筛分分析，级配设计采用《公路沥青路面再生技术规范》的粗粒式级配进行设计，根据规范要求的粗粒式范围进行合成级配的确定，最终采用细旧料：粗旧料：矿粉=70：30的配比进行，合成级配符合规范要求范围，合成级配曲线如图1。

从图中可以看出，合成级配满足《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）中对乳化沥青混合料的粗粒式级配要求。

2.4 试拌（最佳液体含量与破乳时间确定） 经过试拌，最佳液体用量（乳化沥青用量与外加用水量之和）为6.5%，试拌确定最佳液体用量时，对于破乳时间进行了观察，破乳时间约为1小时40分，适合厂拌混合料的运输。

2.5 试验及结果分析 在初步确定最佳液体用量的情况下，使用不同的乳化沥青用量进行试件的成型及性能测试，本文相邻乳化沥青设计用量相差1%，这样相当于沥青用量相差0.6%。水用量在保证最佳液体用量总量相差不大的情况下根据不同的乳化沥青用量进行调整，实验结果及《公路沥青路面再生技术规范》中对下面层要求见表5。

可以看出，所有配合比的厂拌冷再生混合料试件强度及体积指标均满足《公路沥青路面再生技术规范》的相关要求。本文通过对试验数据的分析，结合西安市城市道路路段道路再生层层位以及西安市城市道路回收旧料料源的分析，最终确定选用粗粒式再生级配、配方中乳化沥青和外加润湿水量分别为3.5%和2.5%，并考虑城市道路早强的需要，外加1.5%的水泥作为外添剂。

3 工程实例

3.1 工程概况 本工程为西安市学院路厂拌乳化沥清冷再生工程，该工程西起潘村寨，东至张李村十字以西，全长200米，宽度6.5米。由于原路面不平，出于找平的目的，乳化沥青冷再生混合料厚度根据原路面情况分布于10cm-25cm之间，用作路面上面层，纵坡0.3%。

3.2 冷再生沥青混合料的摊铺 摊铺前，将原路面清扫干净，并撒铺乳化沥青，做到喷洒均匀，遗漏部位用人工补齐，过多量处人工刮除。喷洒量为纯沥青用量0.2-03kg/m2。

摊铺前，不必将熨平板加热，只需涂少量防黏剂（柴油：水=1：3）即可，其他小型工具用水洁净，摊铺机的运行速度小于3m/min。

在摊铺过程中，技术员随时检查摊铺机的松铺厚度，并及时通知操作手。

在摊铺的面层上，当出现下列情况时，用人工找补或更换RAP混合料：①纵横断面上的新老接茬处和结构物接头部位平整度，当用三米直尺检测不合格时，人工仔细找补。②靠近路侧摊铺带边缘处，当局部缺料时，设置专人找补。③铺面局部有混合料离析或明显不平整及拖痕，可用人工用细料找补。

3.3 冷再生沥青混合料的压实成型

初压：采用1台18T单钢轮压路机静压1遍，紧接着高幅低频3遍，紧跟摊铺机进行碾压，并保持较短的初压区长度（30-50m）。

复压：采用1台18T单钢轮压路机高频低幅2遍，在采用25T以上轮胎压路机（轮胎充气压力不小于0.7Mpa）揉压4-6遍。

复压紧跟在初压后开始，且不宜随意停顿。采用不同型号的压路机组合碾压时宜安排每一台压路机作全面碾压，防止不同部位的压实度不均匀。

在复压过程中，用3米直尺连续监测碾压平整度，当发现有因摊铺机和碾压过程中造成的凸埂时，及时采用振动压路机沿横向顺埂振压消除之。

终压：采用1台18T单钢轮压路机静压2遍，终压应紧跟在复压时，如经复压后已无明显轮迹时免去终压。

补压：由于乳化沥青再生混合料中有大量水分存在，而且水分的发挥是一个逐渐挥发的过程，因此该项目实施中在水分挥发、强度逐渐形成的过程中进行两次补压，每隔24小时进行一次补压，补压采用26T胶轮压路机揉压2-3遍。

手扶式振动压路机对边角及狭窄地段进行处理。

初压碾压速度1.5-3km/h，复压、终压和补压速度宜为2-4km/h。

3.4 养生及开放交通 再生料在加铺面层前必须进行养生，养生时间7d。当满足以下条件时可以提前结束养生：①取出完整芯样；②含水率低于2%。

养生方法：

①开放交通时，再生层压完后4天后开放交通，但严格控制重型车辆通行。行车速度控制在时速40公里/h，严禁车辆掉头及刹车。②为避免车轮对表层的破坏，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），喷洒用量折合纯沥青后宜为0.05-0.2kg/m2。③准备8米宽的塑料布或彩条布200m，遇雨时立即将养生路段再生层覆盖严密，并做好排水工作。

3.5 质量检测

①混合料外观检测，随时目测混合料是否破乳，混合料粗细颗粒均匀，不离析、无轮迹、无推移、无花白料等现象。②平整度检测：用三米直尺检测平整度、接茬等，复压后平整度≤8mm，符合施工要求。③压实度检测：碾压结束后检测压实度。压实度≥90%，符合施工要求。④混合料含水量检测：乳化沥青冷再生混合料出料含水量为5.2%。⑤油石比检测：采用燃烧法进行检测，包括乳化沥青中的油量及原有旧料中油量总和，油石比为7.0%。⑥劈裂强度检测：在设备出料口取混合料样品，成型试块进行劈裂强度检测，劈裂强度为0.7MPa，大于规范要求的0.5MPa，符合设计要求。

4 结论

通过对西安市厂拌乳化沥青冷再生配合比及工程实例的研究可以看出，经过科学设计的厂拌乳化沥青冷再生混合料及严格的施工工艺控制，该技术适用于西安城市道路的修建，可以充分循环利用旧路面回收材料（RAP），消纳建筑垃圾，减少大量新材料的使用和开山取石，具有显著的环保及资源循环利用效益，值得大力推广。

参考文献：

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