泡沫瀝青冷再生下面層在某高速公路改擴建項目中的施工技術(shù)應用

于連杰YU Lian-jie

（中國公路工程咨詢集團有限公司，北京 100089）

0 引言

隨著交通流量的不斷增加，早期修建的許多高等級公路已漸漸不能滿足目前的道路運輸荷載要求，同時瀝青路面各類病害也相繼出現(xiàn)，一定程度上影響了駕駛的安全性及舒適性，眾多公路也已進入到維修和保養(yǎng)階段[1]。為加強對舊路面材料的回收和利用[2]，降低對道路周邊環(huán)境的污染，泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應用前景也越來越明朗。作為一種新型的路面再生技術(shù)，不僅可以有效的對舊路面材料回收利用，還能解決在路面工程中產(chǎn)生的各類病害問題，而且具有養(yǎng)護周期短、開放交通快等優(yōu)點[3]。但目前對該技術(shù)的研究，較多傾向于對泡沫瀝青冷再生技術(shù)的發(fā)泡效果、混合料的配比設(shè)計等方面研究較多，因此有必要對其在實際工程應用中的詳細施工技術(shù)進行深入研究。

1 工程背景

某高速公路改擴建項目地處海南省?？谑?，屬于熱帶海洋性季風氣候，極端最低氣溫為-1.4℃，極端最高氣溫40℃。自2008 年建成通車以來，社會經(jīng)濟的快速發(fā)展促進了交通量快速增長，原有道路的服務水平降低，對原有道路進行擴建以提高交通容量已迫在眉睫。本項目基于“安全、環(huán)保、經(jīng)濟”的設(shè)計理念，按照原路基、路面等專業(yè)處治過程材料循環(huán)利用的設(shè)計原則，充分利用路基挖出土借方、路面銑刨料再生利用技術(shù)等。

按照設(shè)計文件要求，路面采用12cm 厚泡沫瀝青冷再生下面層，在施工過程中，通過進行深入調(diào)查和試驗研究，確定了各類原材料的使用情況及泡沫瀝青冷再生的目標配合比設(shè)計的基本情況，分別見表1、表2 和表3，泡沫瀝青冷再生合成級配曲線見圖1。

圖1 泡沫瀝青冷再生合成級配曲線

表1 原材料情況

表3 瀝青及集料情況表

2 材料技術(shù)要求與特點

本項目在實施過程中對舊瀝青路面銑刨料、新碎石材料、水泥和水等材料具有如下技術(shù)要求及特點：

瀝青面層銑刨料技術(shù)要求：容許范圍內(nèi)，增加銑刨料含量[4]，對強度有益；控制銑刨速度，控制變異性效果較好；增加篩網(wǎng)，可控制超粒徑的顆粒含量。

新碎石材料的技術(shù)要求：實際施工所使用的材料與設(shè)計相符；若石屑偏粗，泡沫瀝青分布不均勻，將嚴重影響路面強度；碰到雨季施工，對石屑防護不到位，將導致含水量偏大。

水泥材料技術(shù)要求：可采用普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰硅酸鹽水泥等，不能采用快硬水泥、早強水泥以及其他受外界影響而變質(zhì)的水泥[5]。采用強度等級為32.5 以上的水泥，水泥各齡期強度、安定性等應達到相應指標要求；要求水泥初凝時顯著增加早期強度和抗水損能力；2%以下的水泥，不會明顯影響疲勞性能和柔性性能；通常為1.5%的水泥，多雨地區(qū)可適當增加至2%；若增加水泥，減少瀝青，容易導致裂縫增多[6][7]。

對水的技術(shù)要求：水的作用是保證泡沫瀝青的分散，形成集料-瀝青砂漿，保證混合料的有效壓實[8][9]。泡沫瀝青冷再生混合料用水應為可飲用水。若使用非飲用水，須經(jīng)試驗驗證，在不影響工程質(zhì)量時方可使用。

3 泡沫瀝青質(zhì)量控制情況

本項目對泡沫瀝青拌和站進行不定期的瀝青用量抽查，經(jīng)總量的核查，泡沫瀝青的瀝青用量可維持在目標配合比2.5%左右，滿足設(shè)計要求。

通過對泡沫瀝青厚度共抽檢49 個點，達到設(shè)計厚度12cm 的有49 個點，合格率為100%，后續(xù)施工應保持對泡沫瀝青厚度的控制。

本項目按照每公里抽檢1 點，對泡沫瀝青壓實度共抽檢14 個點。其中壓實度在98%～99%的8 個點，99%～100%的4 個點，超百的2 個點，壓實度符合設(shè)計要求，對于超百的點，在后續(xù)施工中通過加強對原材料和銑刨料的控制，保持級配的穩(wěn)定，已得到改善。本項目對泡沫瀝青篩分和含水率進行抽檢得知，泡沫瀝青冷再生混合料級配篩分通過率在級配范圍內(nèi)，級配和含水率較穩(wěn)定。

按照規(guī)范的設(shè)計方法成型馬歇爾試件，并對試件進行干濕劈裂強度試驗，劈裂強度和干濕劈裂強度比均滿足設(shè)計要求，可用于路面施工。

4 泡沫瀝青關(guān)鍵控制要點

4.1 原材料控制

①新添加的粗細集料與配合比設(shè)計所用的材料有改變時，需對粗細集料進行重新檢測，并對泡沫瀝青冷再生混合料進行配合比驗證。②為確保泡沫瀝青廠拌冷再生礦料級配穩(wěn)定、混合料均勻及鋪筑質(zhì)量，需增加篩分設(shè)備，采用振動篩或平板篩將銑刨料篩分成1 檔料和2 檔料，大幅提高銑刨料均勻度，并篩除超粒徑銑刨料[10]。③拌和前要對瀝青銑刨料及新加粗細集料首先進行烘干，然后進行含水量測定和篩分試驗。按照篩分試驗結(jié)果及配合比設(shè)計進行調(diào)整，以達到符合設(shè)計要求。

4.2 拌和工藝控制

①為確保泡沫瀝青冷再生混合料拌和的均勻性，宜控制拌和設(shè)備最大生產(chǎn)效率，按照本項目實際情況，混合料拌和產(chǎn)量控制在額定生產(chǎn)能力的75%。②混合料拌和時的加水量要按照設(shè)計配合比確定的最佳含水量來進行調(diào)整，計算新添加的水的用量時要將銑刨料和粗細集料中的含水量考慮在內(nèi)，加水量計算時要充分考慮海南當?shù)貧鉁睾褪┕すば蜚暯忧闆r，對加水量進行適時調(diào)整，需要值得注意的是含水量增加不宜超過最佳含水量的0.5%。③拌和至壓實結(jié)束時間一般不宜超過水泥初凝時間。

4.3 運輸環(huán)節(jié)控制

①運輸前對車輛性能進行檢查，使用性能良好的運輸車，防止運料過程中車輛發(fā)生故障。車廂應清掃干凈，嚴禁有泥沙或其它雜物殘留；為防止瀝青混合料與車廂板粘結(jié)，在車廂側(cè)板和底部涂防粘薄膜劑。②拌和機向運料車放料時，汽車應前后移動，分層裝料，移動次數(shù)盡可能多，以避免集料產(chǎn)生分離現(xiàn)象。③運料車做好保溫、防雨措施。卸料后，對殘余的混合料應及時清除，防止結(jié)硬。

4.4 攤鋪工藝控制

①攤鋪設(shè)備。為保證攤鋪質(zhì)量，確保攤鋪作業(yè)的連續(xù)穩(wěn)定，采用兩臺攤鋪機間隔10～20m 進行階梯式攤鋪，攤鋪機行走前，應嚴格按松鋪標高用木板將熨平板墊好，確保起始攤鋪厚度滿足要求。②攤鋪速度。運料車在攤鋪機前20～30cm 處停穩(wěn)，攤鋪時應緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪，攤鋪速度宜控制在2.5m/min 范圍內(nèi)。卸料過程中運料車應掛空檔，靠攤鋪機推動前進。料車在攤鋪區(qū)灑落的散料必須及時清除。③攤鋪機布料器。攤鋪機布料器旋轉(zhuǎn)時應保持勻速，布料高度不超過最大高度的2/3 以減少離析。如果在攤鋪過程中出現(xiàn)局部離析的情況，要及時采用人工清除，并用新料進行填補，以保證施工質(zhì)量。④松鋪系數(shù)。通過試驗段鋪筑壓實確定，根據(jù)預壓實情況，松鋪系數(shù)取1.25～1.30。⑤接縫處理。對于隔天鋪筑的橫向接縫采用平接縫方法處理，在順接攤鋪前噴灑改性乳化瀝青，此外，要保證在相鄰兩幅及上、下面層橫向接縫處均要保留錯位1m 以上。

4.5 壓實工藝控制

①壓實按照初壓、復壓、終壓三個階段進行，本項目實際碾壓步驟為：雙鋼輪壓路機首先靜壓1 遍，單鋼輪壓路機振動然后復壓3～4 遍，膠輪壓路機復壓3～4 遍，雙鋼輪壓路機終壓1～2 遍。②選擇合理的壓路機組合方式及碾壓步驟，并安排專人在旁邊負責指揮，每次碾壓段長度30～50m。在保證碾壓不推移、不提漿的前提下，要盡早碾壓，同時遵循“慢壓、高頻、低幅”的原則，由低往高方向碾壓。③雙鋼輪壓路機初壓速度按1.5～3km/h 控制，碾壓由邊緣向中間，并注意錯軸寬度且不漏壓；單鋼輪壓路機復壓采用高頻低幅模式碾壓，速度按2～3.5km/h 控制，膠輪壓路機復壓速度按2.5～4km/h 控制；雙鋼輪壓路機終壓收面至沒有輪跡出現(xiàn)為止，速度按3～4km/h 控制。④碾壓時應先起步后振動，先停振后停機，將驅(qū)動輪朝向攤鋪機，碾壓路線及方向不應突然改變，壓路機折返應呈階梯形，不應在同一斷面上。出現(xiàn)推移或泌水現(xiàn)象時應停止碾壓，待水分合適時再啟動，嚴禁壓路機在剛碾壓完或正在碾壓的路段上掉頭、急剎車及停放。

4.6 養(yǎng)生與開放交通

①泡沫瀝青冷再生在鋪筑完成，質(zhì)量檢驗合格后要馬上進行自然養(yǎng)生處理，期間要禁止一切車輛通行，在自然養(yǎng)生滿24h 后可逐步開放輕交通，車輛行駛速度須不超過40km/h，并嚴格禁止車輛掉頭和急剎車。②養(yǎng)生時間不宜小于7d，但是如果能夠符合以下要求時，可提前停止養(yǎng)生并進行瀝青中面層鋪筑：1）泡沫瀝青層可以取出完整的芯樣；2）泡沫瀝青層含水率低于2%。

5 結(jié)語

5.1 均勻性控制建議

以現(xiàn)場施工質(zhì)量情況來看，泡沫瀝青施工現(xiàn)場偶爾會出現(xiàn)離析情況，這對泡沫瀝青后期質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。分析主要由以下原因產(chǎn)生：①銑刨料上料不均勻，存在超粒徑顆粒；②泡沫瀝青裝料出現(xiàn)粗細集料的分離現(xiàn)象；③新料未拌和均勻便上料。

針對以上情況，從以下方面來控制泡沫瀝青均勻性：①為確保泡沫瀝青廠拌冷再生礦料級配穩(wěn)定、混合料均勻及鋪筑質(zhì)量，建議增加篩分設(shè)備，宜采用振動篩或平板篩將銑刨料篩分成1 檔料和2 檔料，大幅提高銑刨料均勻度，并篩除超粒徑銑刨料。②預先將新料預混好作為一檔料加入到拌和機一個冷料倉，預混時應做到均勻，且不要在拌合時才臨時拌和。③對于混合料拌和產(chǎn)量宜控制在額定生產(chǎn)能力的75%左右，并適當增加裝載機，保證拌和工序的連續(xù)性。④裝載機在裝料時，應保持鏟料均勻并緩緩倒入運輸車廂，在拌和機向運料車裝料時，車輛要前后移動幾次，分不同堆裝料，此外要注意裝料不宜過滿，以避免粗、細集料產(chǎn)生分離。

5.2 含水量控制建議

以現(xiàn)場施工質(zhì)量情況來看，施工現(xiàn)場有時存在泡沫瀝青含水量過多的情況，應加強后場含水量控制。

①混合料拌和加水量宜按配合比設(shè)計確定的最佳含水量來控制，外加水時需考慮銑刨料和粗細集料中的水分，加水時應根據(jù)氣溫和施工工序銜接情況進行適當調(diào)節(jié)，即增加不宜超過最佳含水量的0.5%。②混合料運輸車應采用篷布覆蓋，防止水分過分蒸發(fā)。