沥青混合料冷再生施工工法.docx
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沥青混合料冷再生施工工法
乳化沥青处理沥青混合料厂拌冷再生施工工法
安徽开源路桥有限责任公司
1、前言
近年来，我国公路建设迅速发展，随着通车里程的逐年递增，许多高等级公路已进入大面积改造维护期，而路面的大修、重建等常规改造维修方法，耗用大量砂石及沥青等限量资源，占用大量的资金，已逐渐影响到我国高等级公路的建设进程及现代化公路交通网的规划与完善。
沥青属于高分子聚合物范畴，具有溶解、沉淀等热力学可逆过程的性质，而且研究表明，由于旧沥青已经受过氧化作用，性能趋于稳定，再生利用后不会迅速变质，再生路面不易硬化而出现裂缝，能够保持持久的柔韧性，使用寿命长。
这决定了旧沥青混合料是一种可再生利用的材料资源。
因此，进行沥青混合料的再生，蕴含巨大的经济效益，顺应交通事业可持续发展的战略举措，同时更有利于保护生态环境。
安徽开源路桥有限责任公司在合徐高速公路南段沥青混凝土路面的养护施工中，采用了沥青混合料的冷再生技术，在该项施工中，我公司在华南理工大学的研究和指导下，已掌握该施工工法，具备了成功经验，并取得了良好效果。
2、工法特点
沥青混合料冷再生施工工法具备以下特点：
1、对原路面铣刨的沥青混合料，可全部回收利用，既降低了公路维修成本，又不至于对环境造成污染；
2、用改性乳化沥青和水泥作为再生剂，对废旧沥青混合料的再生，无需加热，施工简便，易于控制；
3、对原有拌和设备的改造简单，不需要太大的投入；
4、施工工艺易于控制，能够保证工程质量；
5、对路面的维修周期大大降低，确保车辆的通行；
6、大大改善了施工条件，延长了可施工季节。
3、适用范围
本施工工法目前可适用于沥青混合料经再生后，用于高速公路的中下面层、基层或低一级的沥青混凝土路面的面层。
4、工艺原理
乳化沥青处理沥青混合料冷再生工法原理是用铣刨后的废旧沥青混合料，按照一定的级配，用改性乳化沥青作为再生剂，重新拌和，再使用到路面的基层或面层中，对铣刨后的旧沥青混合料进行再生利用。
5、施工工艺流程及操作要点
本工法主要阐述沥青混合料冷再生后用于高速公路基层的施工工艺。
5.1工艺流程：
5.2沥青混合料冷再生配合比设计
乳化沥青冷再生混合料配合比设计包括原材料分析、配合比（乳化沥青及水、水泥用量）设计和设计配合比检验三项内容，配合比设计步骤如下图所示。
现场铣刨混合料随机取样
抽提试验
预估乳化沥青用量
裹覆试验确定总液体用量范围
击实试验确定最佳液体用量
掺加一定量水泥
或水泥量增加
不同乳化沥青用量
制作马歇尔试件和圆柱体试件
不合格
合格
确定设计乳化沥青及拌和用水量
进行设计沥青含量高温车辙、
低温抗裂、疲劳等性能试验
确定生产配合比
现场调整
5.3施工工艺和操作要点
5.3.1铣刨原有病害路面
冷再生的第一步是在设计厚度下分层刨除现有的沥青路面，然后将铣刨料运至拌和厂。
铣刨过程中，应采取一定措施以控制铣刨料的最大粒径。
要求铣刨料的最大粒径小于31.5mm，拌和厂宜增加筛分和破碎设备，用于破碎超粒径的铣刨料。
由于在沥青面层铣刨料自重和高温的作用下，铣刨料可重新粘结起来形成尺寸较大的颗粒，因此铣刨料料堆的高度不能太高，机械设备也不得在料堆上停留或行走。
对于较小粒径的铣刨料，为了减少铣刨料中的含水量对冷再生混合料质量的影响，粒径较小的铣刨料采取覆盖的措施。
铣刨料的含水量应控制在3.0%以下。
5.3.2在下基层表面喷洒透层油
为增强下基层和冷再生上基层沥青混合料的粘结性能，在摊铺冷再生上基层之前应对下基层表面进行处理。
处理方式一般是在下基层表面喷洒透层乳化沥青，透层油的用量通过试洒确定，一般采用PC-2型或PA-2型乳化沥青，用量不宜超过0.7~1.5kg/m2（其中残留物含量以50%为基准）。
5.3.3拌和
1）厂拌冷再生沥青混合料的拌和楼通常不设置筛分板，因此铣刨料和新鲜集料的用量就由冷料仓进料速度来控制。
可在冷料输送带上取样分析混合料级配。
拌和楼需有乳化沥青和注水的精确计量装置。
2）拌和前，将铣刨料、乳化沥青、水按比例投放到拌和锅中拌和。
冷再生混合料的拌和时间应短于热拌沥青混合料的拌和时间。
乳化沥青混合料若过度拌和可导致乳化沥青提前破乳，使混合料劲度过大；而拌和不充分则可导致集料不能充分地被乳化沥青裹覆。
3）混合料拌和时集料可能不完全均匀地被乳化沥青裹覆，但没有必要来延长拌和时间来提高沥青的裹覆程度。
因为在混合料的摊铺，碾压过程中，沥青可进一步地裹覆集料。
若集料难以被沥青裹覆，则应调整拌和方式以使沥青良好地裹覆在集料表面。
5.3.4摊铺
1）厂拌冷再生过程中最好通过强制通风以减少混合料中水分及易挥发物的含量。
强制通风过程降低了混合料中的液体含量，使混合料足够坚强，能承受压路机的碾压作用。
混合料的液态物质的散失速度主要由沥青改性剂的种类、混合料中的水分含量、集料级配、风速、气温及湿度等因素决定。
2）传统的摊铺机即可摊铺厂拌冷再生沥青混合料，混合料中适度的水分可防止熨平板下的混合料发生“撕裂”、“脱空”等现象，熨平板不必加热，以防止混合料中水分散失过快而影响混合料的和易性。
2）冷再生沥青混合料每层摊铺厚度最好不大于10cm（为压实后的厚度），若需要多层铺筑，则在铺上一层前需养生一段时间（在好的养生条件下一般养生2~4天左右）。
雨天不能摊铺，若气温低于10℃，也应停止摊铺。
5.3.5压实
1）冷再生沥青混合料的压实可用双钢轮振动钢轮压路机和重型轮胎压路机碾压成型。
冷再生沥青混合料比常规热拌沥青混合料（HMA）更稠，所以需要更重的压实设备，且很难将冷再生沥青混合料压实至HMA相同的密度范围。
充分压实的冷再生混合料总空隙率在9%~14%范围。
2）以乳化沥青为再生剂的冷再生沥青混合料的碾压要在乳化沥青开始破乳时（乳化沥青的颜色由褐色变为黑色）进行；掺加水泥的乳化沥青冷再生混合料的碾压可在摊铺后立即开始。
直到混合料完全破乳时才开始压实，可能造成混合料上部形成硬壳，将使压实更困难，如果用钢轮碾压会产生严重的细裂纹。
3）初压可采用双钢轮压路机（11吨左右）静压1~2遍，然后用高频低幅的方式（10吨以上）振动碾压1~2遍。
复压用大吨位（25吨或更高）的轮胎压路机一般需要4~6遍。
终压采用双钢轮压路机碾压，以消除轮迹。
压路机碾压时可喷少量的水雾，以防止压路机粘轮。
冷再生沥青混合料常是“蓬松”状，因此需要增大松铺厚度以保证压实厚度满足要求。
混合料中的含水量对压实至关重要，合适的水分含量可润滑集料，有助于压实。
但过度的水分会导致混合料密度低，且水分会长时间的滞留在结构层中，混合料中过度的水分还会使摊铺后混合料的养生期延长。
5.3.6养护
在铺筑下面层之前，冷再生沥青基层应养护一段时间，使混合料中的水分进一步散失。
在较好的气候条件下，一般养生期为2~4天。
在养生过程中应及时检测路面中的含水量，当路面含水量降低至2%以下时，可铺筑上面的结构层。
通常认为干的钻芯能基本完整地抽取出来，则混合料的养护足以摊铺加铺层。
养生期间应封闭交通。
5.3.7铺筑下封层
由于冷再生沥青混合料基层的孔隙率在9%~14%范围，因此，在铺筑沥青面层前，在该层上铺筑下封层。
下封层宜采用层铺法表面处治或稀浆封层法施工。
下封层的厚度不宜小于6mm，且要做到完全密水。
以层铺法沥青表处铺筑下封层时，通常采用单层式，矿料用量宜为5~8m3/m2，沥青用量为0.9~1.0kg/m2（其中，残留物含量为60%）。
宜采用沥青洒布车及集料撒布机联合作业。
6、材料与设备
6.1原材料要求
检测项目
技术规格
筛上剩余量（%）不大于
0.10
电荷
阳离子带正电荷
破乳速度
慢裂
恩格拉粘度E25
2~30
蒸发残留物含量（%）不小于
55
蒸发残留物性质
针入度（100g，25℃，5S）（0.1mm）
45~150
延度（15℃）（cm）不小于
40
溶解度（三氯乙烯）（%）不小于
97.5
常温储存稳定性
1d，（%）
≤1
5d，（%）
≤5
冷再生沥青混合料所用的原材料主要有乳化沥青、水泥、水及沥青面层铣刨料、路面基层铣刨料。
6.1.1乳化沥青
冷再生沥青混合料基层采用优质拌合型慢裂乳化沥青，其技术要求满足下表的要求。
乳化沥青（BC-1型）技术要求表6.1.1
6.1.2水泥
普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都可以使用，禁止使用外界影响而变质的水泥。
宜采用强度等级为32.5以上的水泥；水泥各龄期强度、安定性等应达到相应指标要求；要求水泥初凝时间3小时以上、终凝时间不小于6个小时。
6.1.3水
普通饮用水，或洁净不含有害物质的水均可使用。
6.1.4沥青面层铣刨料
铣刨料为原沥青面层铣刨料，要求分层铣刨，铣刨料粒径规格基本一致，最大粒径不得超过31.5mm，没有大的团块。
由于铣刨后的沥青混合料极易粘结，因此，混合料的堆放高度不宜过高，更不允许在混合料上停放机械或有机械行走。
6.2施工机械及质量检测仪器
6.2.1施工机械
冷再生沥青混合料必须配备齐全的施工机械和配件，做好开工前的保养、试机工作，并保证在施工期间一般不发生有碍施工进度和质量的故障。
路面基层施工，要求采用集中厂拌、摊铺机摊铺，按层次施工，要求配备足够的拌和、运输、
摊铺、压实机械，配备机械见下表。
机械设备配备表表6.2.1
序号
机械名称
规格、型号
数量
要求
1
拌和机
300T/h
1
装配高精度电子动态计量器
2
摊铺机
7.5m
2
3
双钢轮压路机
DD130
3
4
轮胎压路机
25T
2
5
装载机
ZL50
3
与拌和机的受料斗大小，拌和速度相匹配
6
自卸汽车
20T
15
数量应与拌和、摊铺设备相匹配
7
洒水车
6m3
2
带的能够喷洒成雾状的喷头
8
沥青洒布车
SX5260GLQ
1
9
石料撒布机
SS3000
1
10
水泥罐仓
50T
1
配有水泥破拱器
11
乳化沥青罐
30T
2
配有加温和搅拌装置
6.2.2质量检测仪器
序号
仪器名称
规格型号
数量
备注
1
水泥凝结时间测定仪
新标准
1
2
标准重型击实仪
15cm
2
3
马歇尔击实仪
MJ-IZ
1
4
间接抗拉强度试验仪
1
5
灌砂筒
15cm
1
6
标准筛（方孔）
0.075-37.5mm
2
7
沥青混合料抽提仪
1
8
无核密度仪
1
9
沥青混合料拌和机
LHB-3
1
10
最大理论密度测定仪（TMD）
1
11
路面回弹弯沉测定仪
5.4m
1
12
路面钻芯取样机
一体式
1
13
标准养护室设备
1
14
EDTA滴定化学分析仪
1
15
平整度仪
1
7、质量控制
7.1冷再生沥青混合料质量验收标准
7.1.1室内试验标准
冷再生沥青混合料室内试验主要包括马歇尔稳定度试验和劈裂强度试验等，试验标准见下表：
冷再生沥青混合料基层室内试验标准表7.1.1
试验项目
试验标准
马歇尔试件空隙率
10%~15%
马歇尔试验
马歇尔稳定度
＞7.0KN
残留稳定度
≥80.0%
劈裂强度试验
浸水24h劈裂强度
＞0.30Mpa
浸水24h和空气中养生试件的劈裂强度比
≥80.0%
7.1.2现场质量标准
冷再生沥青混合料基层施工结束后，除按《公路工程质量检验评定标准》检验评定外，还须进行下列项目的检测：
冷再生沥青混合料基层现场检测项目表7.1.2
检测项目
目的
频率
样品来源及数量
混合料的级配
确定混合料的级配和最大尺寸
每1000m每车道一次
料堆、输送带取样
至少10kg
乳化沥青
检测乳化沥青质量
每个品种
一次
沥青车和沥青储罐
取样
混合料中加入的水分
调整混合料中合适的水分以利于拌和压实
每1000m每车道一次
运输卡车或摊铺后，最少10kg
路面养生后
含水量
确定何时可以摊铺
新的沥青层
每1000m
每车道一次
路面全厚样品
至少1.5kg
乳化沥青
添加用量
验证乳化沥青的
用量
每半天一次
储存罐、卡车、
计量器称重
现场压实的混合料的压实度
确定路面压实情况
每200m每车道一次
摊铺机后取样
至少9.1kg
摊铺层厚度
验证层厚是否满足
设计要求
每0.2km每车道一次或另外需要时进行
全路面均匀、
随机取点测量
拌和设备的性能
确定计量称的精度，确定再生剂的合适
用量及温度
工程开工前，或额外需要时进行
再生混合料拌和、卸放到卡车中、沥青储罐、计量称计量
再生混合料的
温度
确定温度对压实和
混合料设计的影响
每天至少4次，上、下午各2次
混合料摊铺后，
压实前
再生路面的
平整度
在指定位置或
连续测量
平整度仪测量
原有路面和再生路面的沥青含量（抽提）
确定新加入的和总的沥青含量以及再生混合料级配
每半天一次
原有路面现场取样或料堆取样，再生路面取样，至少10kg
8、安全措施
本工法严格遵守《中华人民共和国安全生产法》、《公路养护安全作业规程》（JTGH30-2004）及现行高速公路养护施工安全有关规定。
在施工前到路政、交警等相关部门办理《施工许可证》、《施工车辆通行证》，并配置相应的安全装置、设备与保护器及采取其它有效措施，合理摆放、维护、看管标志、标牌设施。
8.1交通标志牌的设置、维护
8.1.1按照《公路养护安全作业规程》规定的规格、尺寸制定清晰醒目并具有反光功能的标志、标牌；
8.1.2在进行交通控制前，事先将预封闭区段起讫桩号、方位上报路政、交警部门；
8.1.3严格按照《公路养护安全作业规程》及有关规定规范设置各种标志、标牌。
放置标志牌时，标志牌设置车辆在紧急停车带上慢行，顺着车流方向进行摆放；
8.1.4在施工作业期间由专人对设置的安全标志牌等做巡回检查，发现标志牌有倒伏、缺损现象，进行及时的扶正、更换、增添。
8.2施工现场安全防范措施
8.2.1现场施工人员着装统一的安全标志服，在施工作业区域内进行作业，严禁施工车辆及人员跨越或超出安全施工区域规定的范围，并不得在车辆通行的车道上停留；
8.2.2在施工现场的所有施工人员必须服从公路路政、交警等相关部门的施工安全监督和安全管理；
8.2.3车辆及设备离开施工作业区时，派一人以上安全员进行警戒和了望，在确保安全的情况下，“一等、二看、三通过”；
8.2.4现场施工人员和施工车辆不得在高速公路范围内有抛、撒、滴、漏杂物及废料现象；
8.2.5为确保高速公路行车安全，施工作业完工后必须将施工现场打扫干净，方可撤离施工现场；
8.2.6在施工作业过程中，如遇有特殊情况，应及时与公路路政及公路管理部门联系。
8.3交通畅通保证措施
8.3.1由现场安全负责人与高速公路交管、路政部门密切配合，精心调配人员，同时在施工现场摆放安全标志，保障车辆正常通行，全力保证施工路段不发生责任事故；
8.3.2在紧急情况下对过往车辆进行交通疏导，保证道路畅通和过往车辆的行车安全；
8.3.3如果施工路段内车辆发生故障时，安全管理员将车辆引导至安全地段，保证车辆通行，并立即通知清障队清障。
8.3.4禁止在雨雪天、雾天、昏暗等不利因素的条件下进行施工；
8.4铣刨现场
8.4.1在原路面铣刨期间，派专职安全员并身配明显安全员袖章距铣刨现场后100米左右手持红旗进行指挥行驶车辆以便提醒驾驶员行车安全，确保现场铣刨技术人员及操作技术人员于安全工作状态；
8.4.2铣刨现场废料运输车必须要有明显的施工作业标志，在进入施工作业安全区前，首先应打开方向灯、双跳灯及警示灯，按照指定的行驶路线进入施工安全区；
8.5冷再生混合料厂拌
8.5.1改性乳化沥青采用沥青罐车运输至拌和现场，由专业人员佩带防毒器具导入沥青储存罐以防有害成份对人体造成伤害；
8.5.2在生产混合料期间投放水泥时，应对其灰尘进行防范处理以防有害成份对人体造成伤害；
8.5.3拌和站操作应严格按照操作规程及用电规定进行；
8.5.4拌和站放料时，应先查看装料车厢及放料斗低部无人时才可进行放料；
8.5.5拌和现场应设有警示标牌以及防火器材。
8.6摊铺现场
8.6.1施工车辆在进入施工作业安全区前，首先应打开方向灯、双跳灯及警示灯，按照规定的行驶路线进入施工安全区；
8.6.2在摊铺现场，派专职安全员并身配明显安全员袖章距摊铺现场后100米左右手持红旗进行指挥行驶车辆以便提醒驾驶员行车安全，确保摊铺现场施工人员处于安全工作状态；
8.6.3摊铺机、压路机必须有专业的操作技术人员进行操作且各机械必须挂有醒目的安全操作规程；
8.6.4摊铺结束后，各类施工机械在施工负责人的安排及专职安全员的统一调度下安全撤离现场，以消除安全隐患的存在；
8.6.5在养生期间由专人看护现场标志标牌，防止行驶车辆驶入工作封闭区域内。
在夜间设有安全反光标志牌及太阳能指示灯，以提醒夜间驾驶员安全行驶，防止安全隐患的发生。
9、环保措施
9.1文明施工措施
9.1.1现场布置
根据场地实际情况合理地进行布置，设施设备按现场布置图规定设置堆放，并随施工不同阶段进行场地布置和调整。
9.1.2施工现场场地清理
各施工作业班组必须做好操作后场地清理，随作随清，物尽其用。
在施工作业中，设有防止尘土飞扬、沥青混合料及废料洒漏、车辆沾带泥土运行等措施。
9.1.3材料堆放
各类材料堆放整齐并设有标识。
9.1.4周转设备存放
施工机具、器材等集中堆放整齐。
9.2环境保护措施
9.2.1重视环境工作
编写施工组织设计时，把环境工作作为施工组织设计要求的组成部分，并认真贯彻执行于施工的全过程。
9.2.2加强环保教育
组织职工学习环保知识，加强环保意识，使大家认识到环境保护的重要性和必要性。
9.2.3贯彻环保法规
认真贯彻各级政府的有关水土保护、环境保护方针、政策和法令，结合本工法特点，制定相应施工项目的环保要求和措施。
9.2.4强化环保管理
定期进行环境检查，及时处理违章事宜，主动联系环保机构，请示汇报环保工作，做到文明施工。
9.2.5美化施工场地
施工上沥青砼废料、土石方废料的处理，应按设计要求并按工程师指定地点处理，防止水土流失。
保持工地干净卫生。
施工中还尽量减少对周围绿化环境的影响和破坏。
9.2.6消除施工污染
施工废水、生活污水源要采取妥善措施处理。
工地垃圾及时运往指定地点深埋，清洗集料机具或含有沉淀油污的操作水，采用过滤的方法或沉淀池处理，使生态环境受损减到最低程序。
9.2.7对材料的运输、堆放应注意避免扬尘等污染。
10、效益分析
10.1节省沥青和砂石材料，节约工程建设与维护资金
我国高等级公路沥青路面中均采用高质量的沥青和砂石材料，造价相当高，但反之，如将这些质地质量较高的旧料进行再生利用，可节约大量高造价的优质沥青及大量砂石材料，节约工程维护资金。
假定沥青路面面层的设计寿命在10到15年，那么现在翻修的高等级沥青路面里程按10年前的通车里程0.8万公里，仅旧沥青混合料就达5000万吨，如加以充分利用，节省费用可达60亿元人民币，而且该数字还在以15%的速度增加。
另外我国相当一部分沥青使用寿命较短，有的仅2~3年，沥青及集料老化程度很轻，再生利用的经济价值很高。
10.2保障道路通行质量，提高服务社会水平
对旧沥青路面进行再生利用，则可将节省的大量资金、大量的筑路材料投入应用于完善整个公路网，提高整个公路网的通行质量与服务水平。
这样，既提高了交通行业的整体形象，也使公路交通在整个社会链中的功能得以更好的发挥。
10.3从环境和资源两方面显现可持续发展战略
遗弃废旧的沥青混凝土，不仅占用大量的土地，还会造成大面积的环境污染。
沥青路面再生利用，可以保护生态环境、节省大量资源，体现社会与生态的可持续性发展战略。
11、应用实例
我公司在合徐高速公路南段养护施工中，于2006年度广泛应用了沥青混合料冷再生施工工法，经分析，利用沥青混合料冷再生基层比水泥稳定碎石基层每方路面结构层节约资金37.2元，共节约资金10万余元。
经检验，各项技术指标均能满足设计和规范要求，取得了良好的效果。
合徐高速公路南段桩号为K0+000~K112+270，全长112.27Km，分别在K45+425~K425+800，K65+680~K66+572等段采用了该工法技术。
原路面结构层和再生后路面结构分别如下图：
原路面结构再生后路面结构
15cm沥青混凝土面层
15cm沥青混凝土面层
35cm水泥稳定碎石基层
18cm沥青混合料冷再生上基层
17cm水泥稳定碎石基层
20cm石灰土底基层
20cm石灰土底基层
土基
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