乳化沥青就地冷再生设计解析

乳化沥青就地冷再生
1就地冷再生概念
采用就地冷再生设备对旧沥青路面面层材料进行处理，RAP级配若需要调整时加入部分新骨料或填料，按比例加入一定量的乳化沥青作为再生剂和活性添加剂（水泥、石灰或粉煤灰），在自然环境温度下完成铣刨、再生、拌和、摊铺及压实成型的连续作业过程。

当前公路工程大、中修路面改造工程中对旧沥青面层再生利用的相关研究不够完善，传统的补强、铣刨加铺等方式存在着一定程度的资源浪费。

就地冷再生是公路工程中一项重要的道路维修养护的重要实用技术之一，相对于目前公路工程大、中修采用的传统方式，能够100%地利用路面废料，对节省养护资金、节约资源、保护环境和提高沥青路面养护改造技术水平具有重要的现实意义。

2乳化沥青冷再生混合料设计要求
2. 1原材料要求
（1）乳化沥青
乳化沥青宜采用慢裂或中裂乳化沥青。

乳化沥青应在常温下使用，其温度不应高于60°C。

其质量应满足表2.1中的要求。

表2.1 冷再生用乳化沥青质量要求
注: 黏度可选择测试标准黏度、恩格拉黏度或赛波特黏度之一
（2）回收沥青路面材料（RAP）
用于乳化沥青冷再生混合料的RAP为路面铣刨后的取料，没有结成的块状和杂物。

RAP 应按照表2.2的各项技术指标进行检测。

表2.2 RAP检测项目与质量要求
（3）新集料
乳化沥青冷再生混合料如果需要添加新集料，集料质量应满足现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的要求。

（4）矿粉
矿粉的质量应符合现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）技术要求。

（5）水泥
水泥作为活性添加剂时，可以采用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥，不应使用快硬水泥、早强水泥。

水泥应疏松、干燥、无聚团，结块、受潮变质。

水泥强度等级可为32.5或42.5，根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTG F30-2003）水泥性能应满足表2.6质量要求。

表2.6水泥质量技术要求
（6）水
乳化沥青冷再生过程中外加水应为可饮用水，使用非饮用水，应经试验验证，不影响产品和工程质量时方可使用。

2.2配合比设计
（1）级配要求
以RAP级配为基础，掺配不同比例的新集料组成合成级配，合成级配满足工程设计级配表2.7的要求，级配曲线应平顺。

特殊情况下允许个别筛孔超出规程级配范围。

水泥含量不得超过2%，推荐为1.5-2%，其筛分结果不计入矿料级配中。

乳化沥青冷再生层的层位设计时，考虑如下：
（1）再生层作为下面层时，宜采用粗粒式；
（2）再生层作为中面层时，宜采用中粒式或粗粒式；
（3）再生层作为上面层时，宜采用中粒式或细粒式；
表2.7 冷再生混合料工程设计级配范围
（2）冷再生混合料技术要求
乳化沥青冷再生混合料配合比设计推荐采用旋转压实法，旋转压实的参数设定为：压力：600kPa，角度：1.25°，沥青混合料技术要求应符合表2.8的规定，并应具有良好的施工性能。

表2.8 乳化沥青就地冷再生混合料设计技术要求
注: 1任选劈裂试验和马歇尔试验之一作为设计要求，推荐使用劈裂试验。

2空隙率宜控制在13%以内.
3抗松散试验和低温弯曲试验对工程不作要求，可用于评价乳化沥青质量。

（3）配合比设计
再生混合料的配合比设计的RAP、矿料、水泥、乳化沥青等必须按照相关规定，从工程应用的材料中选取代表性的样品。

1）拌合试验确定最佳含水率OWC
拌和试验用于确定某一乳化沥青用量下的最佳含水率OWC。

拌和试验：人工拌和；称取200g的RAP和新料（若添加），先加入水泥拌和30s；再加入初始水量（比如2.5%）拌和30s，根据确定的乳化沥青用量（比如3.5%）加入后拌和1min；拌和物堆成圆锥体置于白纸上，每隔15min观察白纸吸附水的面积。

同理，对于某一乳化沥青用量（如3.5%），按照一定间隔0.3%变化初始含水量（如2.5%）形成3-4个含水率，采用上述拌和过程进行试拌。

根据拌和过程的难易程度、再生混合料的最终状态（裹覆面积、黏结强度等）及白纸吸附水的面积来确定最佳含水率OWC。

拌和试验带有一定的主观性和经验性，应由专门的试验人员负责。

2）确定最佳乳化沥青用量
以预估的乳化沥青用量为中值，按照一定间隔变化形成3-5个乳化沥青用量。

拌和试验确定最佳含水率OWC，按如下步骤制备马歇尔试件：
○1向拌和机内加入一定量的（如1080g）拌和均匀的RAP和新料（若添加）组成的再生混合料；
○2将水泥加入到再生混合料中，拌和时间约30s；
○3加入预拌水量，拌和均匀，拌和时间约30s；
○4加入乳化沥青，拌合均匀，拌和时间约1min；
○5将再生混合料装入试模，旋转压实仪压实30次成型试件；
○6将试样静置于自然环境中12h后，放入60°C的鼓风烘箱中养生48h；
○7试样从烘箱中取出后，常温下放置冷却12h。

试件养生结束后，测定试件的毛体积相对密度，宜采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ E20-2011）T 0707蜡封法；当采用T 0706水中重法测定时，应对该试验方法进行验证。

根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ E20-2011）T 0711真空法实测各组再生混合料的最大理论相对密度。

根据江苏省地方规程《乳化沥青就地冷再生技术应用指南》进行试件的马歇尔试验、劈裂试验。

根据劈裂试验或者马歇尔试验结果，试件的空隙率，并考虑经济性，综合确定最佳乳化沥青用量OEC。

配合比设计根据工程实际使用情况，由专业的实验室开展，提出符合本工程的配合比，并通过验证后使用。

2.3施工工艺
2.3.1一般规定
2.3.1.1气候条件
施工的最低气温应控制在不小于10°C，低温施工难以保证再生混合料的碾压成型。

不得在雨天施工，若施工完24h内可能发生低温天气亦不允许施工。

2.3.1.2交通管制
施工期间和养生过程中应申请并实行交通管制，在未开放交通前，严禁车辆通行。

施工现场设置施工标志、减速标志、严禁超车标志等，为确保安全并在施工区域设置减速带。

2.3.1.3材料堆放
料场应尽可能选择离施工现场较近，运输距离较短的场所。

堆料地面应是平整、清洁的硬地面，并有良好的排水措施和防水设施。

材料堆放时应避免离析，不同来源的材料严禁混放。

进入料场的各种原材料应由专人按标准严格验收，填写验收单，记录料源、品种规格、数量、存放地点，有否出场合格书等事项。

2.3.1.4施工队伍
施工队伍的施工水平是决定施工是否成功的关键之一，施工队伍包括技术人员、施工人员和操作手的水平、经验和技能，因此乳化沥青就地冷再生的施工需要配备一支熟练的施工队伍以保证优质的工程质量。

（1）施工技术员控制再生混合料的状态、摊铺机和碾压工艺。

再生机械、摊铺机和压路机等均应由熟练人员操作。

（2）技术人员负责现场指挥，协调现场设备之间的衔接，解决施工现场可能会出现的问题；监督、检查施工前路面的准备、施工质量、负责现场文明施工、交通管制和安全生产等各项管理工作。

（3）设备操作人员按照预先确定的路线和方案实施工艺。

（4）试验室人员负责各项测试工作，现场取样时，采用同一取样批次的材料并配合中心试验室的工作。

（5）工人负责必要的手工作业，分配好各自任务，避免再生过程中出现问题时不能有效及时地解决，造成现场混乱。

2.3.1.5施工步骤
根据路幅宽度，实行半封闭递进式施工，施工部署如下：施工准备－冷再生施工－摊铺
－碾压－养生－开放交通－罩面。

2.3.2施工准备
2.3.2.1路面准备
（1）预先修补路面
准确记录旧路横向和纵向裂缝的起始和终止位置，对于网裂、龟裂和块状裂缝处，准确记录位置和面积。

旧路部分路段出现严重的裂缝比如龟裂、网裂、块状等，表明该部分的基层已经丧失了结构承载力，须进行挖补处理，此工序宜在再生前实施。

（2）清洁原路面
对原路面用清扫车、森林灭火鼓风机将浮尘吹净或人工清扫，确保表面层无污染，表面干净、无灰尘和杂物。

（3）放样划线
原路面按就地冷再生机的施工宽度划出宽度线，并作为再生机行驶的导向线。

（4）排水设施处理
原路面的排水设施应采用适当的保护措施或重新布置。

2.3.2.2材料准备
（1）乳化沥青、集料和水泥等均应进行检查符合规定的要求时，方可使用。

各材料应备料充分，不得影响施工。

（2）集料的级配与含水量在每天施工前均应在料场从各个部位取样分析，为现场施工控制外加水量提供必要的参考数据。

（3）再生过程所用的燃油、水、乳化沥青和水泥的运输均应保证及时供应。

2.3.2.3施工机械的准备
开工前各种施工机械、辅助设备和工具等均应齐全，并保持完好。

做好开工前的调试和试机工作，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。

施工单位配备相应的运输、再生、摊铺和压实机械等设备。

2.3.3施工实施
2.3.3.1再生作业
（1）对原路面用清扫车、森林灭火鼓风机将浮尘吹净或人工清扫，确保表面层无污染，表面干净、无灰尘和杂物。

（2）根据室内配合比设计确定的水泥用量和添加的新集料用量，并根据施工采用的就地冷再生机组，确定水泥和新集料的合适添加方式。

（3）综合考虑施工季节、气候条件、再生作业宽度、施工机械和运输车辆的效率和数量、操作熟练程度、水泥终凝时间等因素，综合确定每个作业段的长度。

（4）在施工起点处将施工机具按照施工流程顺次连接，注意管路的连通。

（5）启动施工设备，对旧沥青路面进行再生，再生机施工速度宜为4-10m/min。

（6）单幅再生至一个作业段终点后，若半幅封闭施工，可将再生机和罐车等倒至施工起点，进行第二幅施工，直至完成全幅作业面的施工。

（7）纵向接缝的位置应避免在车辆行驶的轮迹带内。

纵向接缝处相邻两幅作业面间的重叠量宜为5-10cm。

2.3.3.2摊铺
（1）摊铺机在摊铺过程中必须做到匀速平稳连续作业，不得随意变换速度或者中途停顿。

摊铺速度宜控制在2-4m/min，做到缓慢、均匀和不间断地摊铺。

（2）摊铺过程中一定要注意再生厚度、横坡与摊铺机的配合。

注意横坡的控制，以免出现路面积水，造成今后路面使用的损害。

（3）如遇下雨立即停止摊铺，并可对已摊铺好的路面可采取覆盖措施。

2.3.3.3压实
根据再生层厚度、压实度等要求，配备足够数量、吨位的钢轮、轮胎压路机，按照试验段确定的压实工艺进行碾压，保证压实后的再生层符合压实度和平整度的要求。

碾压过程主要包括初压、复压和终压，碾压工艺如下：
（1）再生混合料应在表面破乳之前由紧随摊铺机后面的钢轮压路机进行碾压，以防乳化沥青黏度增加，产生黏轮现象。

（2）初压：采用单钢轮振动压路机碾压2-3遍，初压时再生混合料的含水率应比最佳含水率高1-2%。

再生层表面应保持湿润，如水分蒸发过快，应及时适量洒水。

（3）复压：采用胶轮压路机碾压，碾压次数通常由混合料性能、压实厚度、压路机类型及环境状况等决定，一般需要3-6遍。

（4）终压：采用双钢轮压路机碾压1-2遍，可以采用静压或振动模式，以消除轮迹和获得一定的压实度，只有当振动不会对路面造成损坏的情况，才可以使用振动模式。

若复压后没有轮迹或压实度满足，无须终压。

（5）摊铺的再生混合料在碾压后，至少2h内不允许任何车辆通行，这个时间由现场决定，以保证足够的养生，避免车辆行驶造成再生层表面松散。

（6）压路机碾压时可喷少量的水雾，以防止压路机轮黏结再生混合料。

碾压时不得随意刹车、掉头，碾压位置不能停留在同一断面上，而应呈阶梯型。

（7）碾压速度：初压1.5-3 km/h，复压、终压2-4 km/h。

2.3.3.4接缝
（1）纵向施工缝
摊铺机摊铺再生混合料部分中间接缝处，作为后高程基准面，两幅再生车道之间重叠量宜为5-10cm；跨接缝碾压以消除缝迹。

第二（甚至更多）幅再生时在纵向搭接处的厚度要严格控制，以免出现高差，造成碾压无法消除接缝；同时注意本幅摊铺的再生层横坡。

（2）横向接缝
工作横缝可用三米直尺测平方法确定再生起步位置。

再生混合料摊铺前，摊铺机停在横缝终端，摊铺机熨平板对准摊好路面后开始摊铺。

在接缝处采用压路机横向由老路面向新铺路面逐步往返碾压，横缝碾压结束后再进行纵向碾压。

2.3.3.4养生
（1）在加铺封层或罩面前，冷再生层在较好的气候条件下，养生期一般为3-7天。

（2）养生期间应封闭交通，禁止一切车辆通行。

3.3.5开放交通
（1）再生层芯样成型完整时，即可加铺封层后临时开放交通。

若再生层表面松散可通
过雾封层（Fog seal）来解决，表面喷洒乳化沥青0.2-0.4kg/m2。

（2）在加铺罩面前，宜对旧路面进行裂缝处治，防止或延缓裂缝的发生。

2.4施工质量控制
2.4.1 原材料质量控制
施工过程的材料质量控制和检查的项目、频率等应满足表2.9的要求。

1、水泥、集料特别是乳化沥青的质量，严格按批次进行检验，对不满足技术指标要求的材料，坚决不能采用。

2、RAP要避免有大的团块。

3、应采用干净、无杂质的可饮用水。

表2.9施工前材料的检查
2.4.2 施工质量控制
冷再生施工过程的质量控制项目、频率等应满足表2.10的要求。

施工过程的质量控制项目、频率和要求
表2.10
施工中的外观尺寸质量控制，施工过程的外形尺寸检查项目，频率应满足表3.11的要求。

1、施工过程中注意控制再生机的速度，注意严格控制水、乳化沥青的用量以保证施工质量；
2、严格控制就地冷再生设备、摊铺机及碾压机具的速度匹配，确保不发生意外情况引起的非主动性停机；
3、指定专人对摊铺厚度进行严格的监控，根据松铺系数确定再生厚度的一致性，以免发生多料和缺料现象，保证摊铺的正常进行；
4、施工过程中根据表2.10的要求现场取样，对再生混合料的各项指标进行严格检测。

表2.11就地冷再生施工过程的外观尺寸检查项目、频率和要求。