改性乳化瀝青冷再生技術(shù)及設(shè)備改進(jìn)分析

劉少軍

（山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 262500）

我國(guó)絕大多數(shù)的公路路面為瀝青路面，依據(jù)瀝青路面的實(shí)際應(yīng)用情況和使用生命周期，需定期對(duì)瀝青路面進(jìn)行翻修維護(hù)，舊瀝青路面有著較大的廢棄量，若采取直接拋棄處理的方法，易造成環(huán)境污染與資源浪費(fèi)。通過(guò)采取改性乳化瀝青冷再生技術(shù)及設(shè)備則可以合理利用路面廢料，且改性乳化瀝青冷再生混合料屬于柔性路面結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)大穩(wěn)定的力學(xué)功能。

1 改性乳化瀝青冷再生技術(shù)概述

1.1 技術(shù)簡(jiǎn)介

改性乳化瀝青冷再生技術(shù)與普通的乳化瀝青材料有著較大區(qū)別，其抗低溫、抗列表、高溫穩(wěn)定性與耐疲勞性能都在原有的基礎(chǔ)上得到了進(jìn)一步改進(jìn)，主要應(yīng)用了聚合物改性劑。采取直接噴灑改性乳化瀝青以及級(jí)配集料材料相拌合在微表位置使用的方式，可以對(duì)路面性能加以改善。冷再生技術(shù)就是將舊瀝青路面材料經(jīng)過(guò)銑刨、破碎、回收和篩分處理，在其中加入一定比例的改性乳化瀝青、石灰與水泥等添加劑，再加入適當(dāng)?shù)睦湓偕旌狭稀Ｗ詈?，拌合、攤鋪新材料最終壓實(shí)成型方式得到嶄新的路面結(jié)構(gòu)層。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

改性乳化瀝青冷再生技術(shù)中應(yīng)用的添加劑為改性乳化瀝青材料，其具有很強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性和耐久性，接近于石灰穩(wěn)定粒強(qiáng)度特征，將其應(yīng)用在路面的半剛性基層材料鋪筑基層中，可以使得溫度裂縫有所減少，對(duì)反射裂縫做到有效防范，且改善了早期強(qiáng)度，增強(qiáng)抗車轍能力。拌好改性乳化瀝青冷再生混合料，可以迅速將其用于攤鋪和壓實(shí)操作，在完成施工操作2 h 后就可以恢復(fù)交通，該技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較為明顯[1]。再加上可以在濕、冷的環(huán)境下集料也可以拌合改性乳化瀝青，大大減少了能源投入，是一種綠色環(huán)保的道路材料。改性乳化瀝青冷再生技術(shù)通過(guò)合理利用舊料，相應(yīng)地減少新材料開(kāi)采，而且其屬于封閉形式下的控制添加系統(tǒng)，借助于現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)備，可以獲得高度精確的配比，切實(shí)把控粉塵飛揚(yáng)情況，很好地保護(hù)了周邊環(huán)境。

2 改性乳化瀝青冷再生技術(shù)工藝類型與設(shè)備類別

2.1 改性乳化瀝青冷再生技術(shù)工藝

2.1.1 廠拌冷再生工藝

改性乳化瀝青冷再生技術(shù)工藝中的首要工藝為廠拌冷再生工藝，是將舊瀝青路面舊料銑刨，采取集中運(yùn)輸?shù)姆绞街涟韬蠌S，對(duì)大塊舊材料進(jìn)行二次破碎與級(jí)配分析操作，以各種路面的材料特點(diǎn)為依據(jù)對(duì)再生材料搭配比例加以適當(dāng)選擇，并定好添加劑配比。在拌制機(jī)內(nèi)，按照規(guī)定的配比充分?jǐn)嚢韪男匀榛癁r青、新集料和舊料，獲得嶄新的混合料，均勻地鋪筑在路面上，生成再生瀝青路面。該工藝特點(diǎn)是，能夠依據(jù)不同瀝青層的對(duì)應(yīng)要求合理設(shè)計(jì)瀝青混合料配合比，攤鋪和銑刨都可以采取分層處理，合乎瀝青路面技術(shù)指標(biāo)要求。

2.1.2 就地冷再生工藝

改性乳化瀝青冷再生技術(shù)工藝的就地冷再生工藝，是需要先對(duì)舊瀝青基層與路面進(jìn)行取樣，在經(jīng)過(guò)強(qiáng)度和級(jí)配實(shí)驗(yàn)后，對(duì)再生料配比進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，得到明確的新骨料與改性乳化瀝青添加比例，在此基礎(chǔ)上制定相匹配的施工方案。在該工藝應(yīng)用的施工過(guò)程中，由于舊路面銑刨和再生料拌合環(huán)節(jié)都是就地完成，節(jié)省了傳統(tǒng)模式下的舊料與再生料運(yùn)輸過(guò)程，由此使得施工成本大大減少。就地冷再生工藝的特點(diǎn)是，對(duì)再生料設(shè)計(jì)的過(guò)程中需更加全面地衡量舊路面具體情況以及對(duì)舊路面的級(jí)配加以分析。而且該工藝是一次性完成施工作業(yè)，縮減了施工工序，加快了整體的施工進(jìn)程，并且施工過(guò)程還具有半開(kāi)放的特點(diǎn)，不會(huì)嚴(yán)重影響交通。

2.2 改性乳化瀝青冷再生設(shè)備

改性乳化瀝青冷再生技術(shù)所應(yīng)用的設(shè)備會(huì)直接影響施工質(zhì)量與最終成效，所以在該技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中需確保所使用的設(shè)備具有十分優(yōu)越的性能?，F(xiàn)階段，改性乳化瀝青冷再生設(shè)備主要為冷再生列車和冷再生單機(jī)，可以根據(jù)實(shí)際的施工要求對(duì)各配套機(jī)進(jìn)行合理的優(yōu)化組合[2]。為提高施工效率與質(zhì)量提供條件基礎(chǔ)，從提高冷再生單機(jī)設(shè)備來(lái)看，因其具有改性瀝青噴灑系統(tǒng)及自動(dòng)灑水系統(tǒng)，有助于提升工程施工安全可靠系數(shù)。改性乳化瀝青冷再生設(shè)備如圖1 所示。

圖1 改性乳化瀝青冷再生設(shè)備

3 改性乳化瀝青冷再生技術(shù)及設(shè)備改進(jìn)方法

3.1 合理設(shè)計(jì)配合比

改性乳化瀝青冷再生技術(shù)的改進(jìn)，需依據(jù)施工流程來(lái)進(jìn)行改進(jìn)，這樣才有助于將技術(shù)的優(yōu)勢(shì)最大化發(fā)揮出來(lái)。首先要做到合理設(shè)計(jì)配合比。由于現(xiàn)階段在國(guó)際領(lǐng)域尚未制定出統(tǒng)一的冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)方法，對(duì)于最佳瀝青用量的計(jì)算方法，各個(gè)國(guó)家有所差異，我國(guó)對(duì)于配合比設(shè)計(jì)所應(yīng)用的方法為馬歇爾擊實(shí)法。改性乳化瀝青冷再生混合料包含石屑、水泥、RAP銑刨料及改性乳化瀝青，要基于路面結(jié)構(gòu)層，對(duì)混合料的級(jí)配調(diào)整可以采取加大粗集料的方式，對(duì)細(xì)用料的具體使用量嚴(yán)格把控，水泥中的摻泥量不能高于1.5%。改性乳化瀝青配合比見(jiàn)表1。

表1 改性乳化瀝青配合比

按照擬定的摻加比例混合處于風(fēng)干狀態(tài)的舊瀝青路面銑刨料、水泥與石屑，采取重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)的方式明確再生混合料的最優(yōu)含水量和最大干密度。依據(jù)各瀝青量制作試件，測(cè)量評(píng)定其殘留穩(wěn)定度與干濕劈裂強(qiáng)度，對(duì)其進(jìn)行全面化比較，以此獲得最優(yōu)瀝青用量。以4%改性乳化瀝青用量、控制劈裂強(qiáng)度在0.7 MPa，干濕劈裂強(qiáng)度比是95.7%，馬歇爾穩(wěn)定度是6.5 kN，殘留穩(wěn)定度是88.6%最為優(yōu)良。

3.2 改進(jìn)設(shè)備與技術(shù)流程

當(dāng)明確改性乳化瀝青配合比后，就要開(kāi)展拌合乳化瀝青再生混合料作業(yè)，改性乳化瀝青拌合施工原理等同于傳統(tǒng)模式下的路面施工拌合原理，在該拌合環(huán)節(jié)所使用的機(jī)械設(shè)備為改進(jìn)后的WDB 穩(wěn)定土拌合機(jī)，能夠較改進(jìn)前節(jié)約近78%的拌合費(fèi)用。在拌合過(guò)程中，WDB 穩(wěn)定土拌合設(shè)備的改進(jìn)，是在其中加入變頻瀝青泵和變頻流量計(jì)，同時(shí)變頻流量計(jì)的一側(cè)要和路基穩(wěn)定土攪拌設(shè)備的攪拌裝置在鋼管的作用下連接在一起，另一側(cè)也是借助鋼管和變頻瀝青泵相連。改性乳化瀝青冷再生技術(shù)改進(jìn)流程如圖2 所示。

圖2 改性乳化瀝青冷再生技術(shù)改進(jìn)流程

3.3 科學(xué)應(yīng)用WDB 穩(wěn)定土攪拌設(shè)備

對(duì)改性乳化瀝青冷再生設(shè)備的應(yīng)用，需嚴(yán)格把控多方面內(nèi)容[3]。第一，以傳統(tǒng)的路基穩(wěn)定土攪拌設(shè)備為基礎(chǔ)，通過(guò)應(yīng)用鋼管的方式來(lái)將變頻瀝青泵與變頻流量計(jì)緊密聯(lián)系在一起。第二，在變頻流量計(jì)的作用下來(lái)對(duì)變頻瀝青泵加以嚴(yán)格把控，同時(shí)將變頻流量計(jì)的流量作出清晰標(biāo)定。第三，在進(jìn)行正式的改性乳化瀝青冷再生混合料拌合作業(yè)之前，需提前計(jì)算好每小時(shí)應(yīng)用到的乳化瀝青量，并且將其轉(zhuǎn)化成與變頻流量計(jì)相一致的頻率。第四，對(duì)變頻瀝青泵要采取預(yù)熱處理，同時(shí)由專門的工作人員負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控乳化瀝青冷再生混合料參數(shù)，及時(shí)與前場(chǎng)進(jìn)行溝通。參數(shù)具體包含混合料的實(shí)際含水量、改性乳化瀝青分布均勻性程度以及混料級(jí)配等。改進(jìn)的WDB 穩(wěn)定土攪拌設(shè)備，利用變頻瀝青泵和流量計(jì)拌合乳化瀝青混合料，與應(yīng)用國(guó)外壟斷拌合設(shè)備的對(duì)比來(lái)說(shuō)，有助于節(jié)省施工成本，提高施工效率，更加適合路面維護(hù)。

3.4 做好運(yùn)輸與攤鋪工作

改進(jìn)改性乳化瀝青冷再生技術(shù)，也要從運(yùn)輸與攤鋪環(huán)節(jié)入手。從運(yùn)輸層面來(lái)看，進(jìn)行裝料作業(yè)時(shí)，要嚴(yán)格遵守順序要求，車輛的裝料順序?yàn)榍?、后、中。在運(yùn)輸過(guò)程中，要在改性乳化瀝青冷再生混合料上方覆蓋一層保護(hù)膜，以此防止出現(xiàn)水分流失的情況。每一輛負(fù)責(zé)混合料運(yùn)輸作業(yè)的車輛從裝料到卸料的整個(gè)過(guò)程都要確保帆布保持在嚴(yán)密的覆蓋狀態(tài)下，對(duì)其采取牢固的綁扎措施。在進(jìn)行混合料卸料作業(yè)時(shí)，要由專門的工作人員負(fù)責(zé)卸料指揮工作，和運(yùn)輸司機(jī)做好技術(shù)交底。同時(shí)要對(duì)散落在路面下層位置的混合料及時(shí)清理，避免對(duì)履帶的接地標(biāo)高造成不良影響，進(jìn)而對(duì)攤鋪層的橫坡和平整度把控產(chǎn)生不利干擾。

從攤鋪層面來(lái)說(shuō)，改性乳化瀝青冷再生技術(shù)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)需要使用攤鋪機(jī)，這是拌冷再生施工的關(guān)鍵因素，機(jī)械設(shè)備的性能和操作能力會(huì)直接影響路面的平整度，若攤鋪機(jī)操作不夠規(guī)范，出現(xiàn)路面波浪和“搓板”的概率會(huì)大大增加，因此需對(duì)攤鋪環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，遵循操作規(guī)程進(jìn)行施工作業(yè)。第一，在開(kāi)展正式的攤鋪?zhàn)鳂I(yè)之前，需全面檢查攤鋪機(jī)中的振搗器與夯錘皮帶性能，尤其要關(guān)注皮帶的松弛程度、振搗器頻率和夯實(shí)次數(shù)快慢，避免產(chǎn)生初始夯實(shí)差異，進(jìn)而不利于平整度。需對(duì)攤鋪機(jī)的熨平板光潔情況進(jìn)行檢查，若熨平板的底部區(qū)域以及表面均不光潔的話，將極易產(chǎn)生混合料攤鋪的拉痕現(xiàn)象，在縱橫方向的部分位置產(chǎn)生輕微波浪。第二，要確保攤鋪機(jī)和運(yùn)料車良好配合，可以自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)工作仰角，確保不會(huì)對(duì)路面平整度造成干擾。堅(jiān)決杜絕出現(xiàn)運(yùn)料車和攤鋪機(jī)相撞情況，要由專門的工作人員負(fù)責(zé)倒車指揮。第三，不可隨意更換攤鋪機(jī)的行駛速度，中途停頓也盡可能避免，防止改性乳化瀝青冷再生混合料攤鋪的攤鋪密實(shí)度受到影響[4]。

3.5 保證碾壓與養(yǎng)生質(zhì)量

當(dāng)改性乳化瀝青冷再生混合料的攤鋪有所保證時(shí)，碾壓作業(yè)質(zhì)量與最終的路面平整度成效存在決定性的關(guān)系，對(duì)碾壓機(jī)具的組合與速度加以改進(jìn)，則有助于提升技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量。相關(guān)人員要提前制定碾壓手段與最佳的碾壓設(shè)備組合方案，以此加強(qiáng)瀝青路面的平整度和碾壓密實(shí)度。碾壓作業(yè)要分為初壓、復(fù)壓和終壓3 個(gè)步驟，分別使用雙鋼輪壓路機(jī)、膠輪壓路機(jī)和鋼輪壓路機(jī)。在碾壓過(guò)程中還需嚴(yán)格把控具體量，防止改性乳化瀝青冷再生混合料的細(xì)料出現(xiàn)上浮情況，生成軟弱夾層。同時(shí)對(duì)養(yǎng)生環(huán)節(jié)的改進(jìn)也是必不可少的，改性乳化瀝青冷再生養(yǎng)生不依賴于傳統(tǒng)的覆蓋方式，而是靠自然養(yǎng)生。在鋪筑中面層之前，應(yīng)養(yǎng)生改性乳化瀝青冷再生瀝青過(guò)渡層一定時(shí)間，促使混合料水分得以散失。當(dāng)氣候條件良好時(shí)，養(yǎng)生時(shí)間控制在3 d 左右，并且還要定時(shí)檢測(cè)路面的含水量，在開(kāi)展養(yǎng)生工作時(shí)，改性乳化瀝青冷再生路面要保持封閉。

4 改性乳化瀝青冷再生技術(shù)及改進(jìn)設(shè)備的適用范圍與經(jīng)濟(jì)效益

4.1 適用范圍

做好改性乳化瀝青冷再生技術(shù)與設(shè)備改進(jìn)工作可以在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展其使用范圍。改性乳化瀝青冷再生技術(shù)可以利用各個(gè)等級(jí)公路的舊瀝青路面材料實(shí)現(xiàn)再生利用再生瀝青混合料（RAP），再生之后的混合料考慮到其具有的性能特征和公路工程具體情況，可以被應(yīng)用在一、二級(jí)公路瀝青路面的下面層和基層，三、四級(jí)公路的面層，具有十分良好的適應(yīng)性。

4.2 應(yīng)用前景

應(yīng)用改性乳化瀝青冷再生技術(shù)及相關(guān)設(shè)備改進(jìn)，有助于大大提升再生混合料路面的整體路用性能表現(xiàn)，且通過(guò)了全面驗(yàn)證要求，各指標(biāo)都能夠滿足公路路面標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，沒(méi)有產(chǎn)生過(guò)往常見(jiàn)的裂縫、坑槽及推擠等不良病害問(wèn)題，表現(xiàn)出了穩(wěn)定的路面質(zhì)量，所以該技術(shù)具有廣闊的推廣和應(yīng)用前景。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

改性乳化瀝青冷再生技術(shù)與設(shè)備改進(jìn)在我國(guó)仍處于初步探索階段，還沒(méi)有充足的經(jīng)驗(yàn)，所應(yīng)用的冷再生拌合機(jī)主要為國(guó)外進(jìn)口，不僅具有很高的設(shè)備單價(jià)，同時(shí)拌和能力表現(xiàn)較差，以國(guó)產(chǎn)WDB 型連續(xù)式拌合機(jī)開(kāi)展設(shè)備改進(jìn)工作，其設(shè)備單價(jià)為50 萬(wàn)元，每小時(shí)可以拌合500 t 再生混合料，促使施工進(jìn)度大大提升。再加上應(yīng)用改性乳化瀝青冷再生技術(shù)，瀝青路面所需的燃油和其他原材料投入量大大減少，可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)收益。將改性乳化瀝青冷再生技術(shù)用于公路瀝青路面的擴(kuò)建工程中，能夠做到可持續(xù)利用路用材料和相關(guān)資源，維修成本大幅下降，并且還可以有效解決傳統(tǒng)模式下因廢棄材料未有效處理所引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題，全面提升了原瀝青路面的路用性能，兼顧經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。改性乳化瀝青冷再生技術(shù)的有效應(yīng)用，降低了舊瀝青路面隨意廢棄的銑刨材料總量，同時(shí)再生利用舊瀝青路面材料，對(duì)于石料和瀝青類不可再生資源的使用總量下降，無(wú)需進(jìn)行過(guò)量的新石料開(kāi)采，進(jìn)而保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。再加上改性乳化瀝青冷再生技術(shù)處于常溫條件下生產(chǎn)的混合料，有害物質(zhì)的排放總量大大下降。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，改性乳化瀝青冷再生技術(shù)與設(shè)備在我國(guó)仍處于探索嘗試階段，在原有的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，有助于節(jié)省施工成本、加快施工進(jìn)度、減少燃油與其他原材料投入，進(jìn)而獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。