沥青路面冷再生技术研究

郭志全

近年来我国大量公路进入大修期，道路再生具有经济、节能、节约建筑材料、环保等功能，因而应用越来越广。

根据美国沥青再生协会(ARRA)的定义和分类，将沥青路面再生分为冷刨法、厂拌热再生、就地热再生、冷再生(包括厂拌和就地两种方式)、全厚式再生五大类。实际再生设计施工时可以根据不同的路面状况和地区实际情况选择合理的再生方法。其中冷再生对于裂缝、永久变形、表面破坏都有很好的消除能力。加之我国普遍采用半刚性基层沥青路面，基层存在裂缝问题，有时需要面层基层同时维修，这时冷再生法尤为合适。

1 路面评价方法

冷再生前需要对就有路面情况进行评价。尚无专门针对冷再生的路面评价方法，多采用普通的旧路评价方法。比较有代表性的方法有:2001年交通部颁布并实施了《公路沥青路面养护技术规范》，该规范把路面使用质量分为路面破损状况(PCI评价)、行驶质量(国际平整度指数评价)、强度(弯沉评价)及抗滑性能(横向力系数或摆式仪摆值评价)四个方面，最后根据公路等级、交通量、分项路况评价结果确定维修对策。沪宁高速公路扩建工程采用以下两种方法评价原路面结构层的损坏状况和承载力，以决定其再利用方式:a.采用2004年弯沉检测数据(100 m代表值)进行路况评价，满足设计弯沉的充分利用，不满足弯沉要求的挖除重建;b.以间距100 m将原路面分段，计算每段路的路面综合评价指数RCQI(Road Condition Quality Index)，根据RCQI制定维修方案。以上道路评价方法是从道路维护角度出发的，不是针对再生的，将这些方法用于再生前评价不完全合适。为解决这个问题需进一步研究再生前评价问题。

2 铣刨料性能研究

1)取料方法。现场取料一般是借鉴国外经验［1］，要求对于同一个路段，一般至少要取5个～6个试样，每1 km路段或市政道路的每个街区至少取5个。试样通常采用钻芯或小型冷铣刨机获取［2］。料堆取料可按照现行JTG E60-2008公路路基路面现场测试规程进行［3］。2)铣刨料级配影响因素。针对冷再生材料设计时应注意的问题，文章研究了再生料级配的影响因素。再生机的前进速度和再生温度对级配有影响。对前一个因素，国外研究一直表明速度越快则级配越粗，后一个因素的看法则不近相同，有人认为温度高时沥青材料强度较低，容易得到细的材料;有研究认为温度越高时沥青越容易发生粘连作用，颗粒越粗;也有研究表明二者无相关性。3)铣刨料性质。铣刨材料研究的重点是集料的级配和残留沥青的性质。铣刨级配分为再生料级配和抽提后级配。级配分析表明，较之初始级配，再生料的级配偏细。这是长期行车荷载造成的集料破碎和铣刨过程中集料被打碎导致的。进行稳定再生有时需要加入新集料才能得到恰当的级配。对于旧沥青的性能，目前分析主要是其针入度、软化点、延度和粘度。部分研究者用旋转薄膜烘箱试验研究了旧沥青的老化性能，认为旧沥青仍然可以继续老化［4］。

3 冷再生材料性能研究

3.1 成形和养生

无机稳定冷再生一般按照传统的半刚性材料进行成形和养生。可以采用静压或击实法成形。沥青稳定剂冷再生时的情况比较复杂，尚无统一方法。成型法目前多采用马歇尔法。有的采用一次击实成形，有的研究认为应该分两次击实成形。击实方法，很多研究认为传统的马歇尔击实法不能模拟路面实际压实情况，且得到的试件的物理力学性能较之旋转压实偏低。但马歇尔法运用已经非常广泛，故在相当长的时间内仍然会存在。使用马歇尔法时的击实次数，国内外的研究中很多采用双面50次或75次。

无机稳定法一般采用传统无机材料养生法，在20℃或25℃条件下养生7 d。沥青稳定材料多采用40℃或者60℃养生3 d。

3.2 最佳水量和油量的确定

无机稳定再生材料的组成设计按照传统半刚性材料法进行，确定级配加入水泥进行击实试验，以最大干密度确定水量。然后制作不同水泥剂量的试件极限力学和路用性能试验，确定其组成。

最常见的方法是用击实法确定最佳液体量，用马歇尔稳定度、干劈裂强度、湿劈裂强度达到最优来确定沥青用量。

3.3 冷再生材料力学和路用性能研究

无机稳定再生材料的力学性能一般按照传统半刚性材料指标进行评价［5］，其参数也有较大的相似性。无机冷再生材料的抗压强度和回弹模量均与普通半刚性材料较为接近，一般是略小。在20℃条件下，水泥用量3%～7%的情况下，冷再生材料的强度取值范围一般是1.4 MPa～3.8 MPa，模量取值范围一般是1 000 MPa～1 800 MPa。大部分研究认为冷再生材料与传统材料大致接近或者略低于传统半刚性材料［6，7］。无机冷再生材料与传统材料也有显著的不同，突出表现为温度敏感性，在不同的温度条件下强度会产生明显的差异，这是混合料中的沥青导致的。

沥青稳定冷再生材料力学和路用性能也与传统的HMA材料不一样。沥青稳定冷再生材料中一般加入少量水泥提高其水稳定性，其主要力学指标有:马歇尔稳定度、干湿劈裂强度，有时也研究其冻融稳定性、抗压强度和模量、收缩性、BBR、动稳定度等指标。不加水泥时稳定度常见范围一般是3 kN～6 kN，加入水泥后的常见稳定度范围是10 kN～20 kN，劈裂强度一般为0.3～0.6，浸水后劈裂比大部分为0.7～0.85，冻融后的劈裂比与之大体相当。

3.4 冷再生结构设计法

目前的冷再生施工中，大部分研究中无结构设计内容，而是按照经验施工。进行结构组成设计时一般也采用传统的设计方法，一般是按照普通半刚性材料进行设计，在HPDS软件中代入材料相关的模量等数据进行计算。而冷再生材料的性质不同于传统材料，用传统方法进行设计可能不妥。长远的看应该对冷再生材料进行足尺结构试验或者长期性能观测，并配合室内疲劳试验，从而确定适于冷再生材料的结构设计方法。

3.5 常见路面结构

冷再生目前一般用于高速公路和一级公路的底基层或者二级以下公路底基层，但也有尝试将其用于高等级公路上基层甚至下面层的。从今年的冷再生实践看，最常见的结构有两种:1)沥青混合料+再生材料+(级配碎石)+旧有半刚性材料。2)沥青混合料+1层～2层再生材料。其他使用的结构类型有沥青混合料+半刚性材料+再生材料;沥青混合料+再生材料+砂砾材料。

4 结语

本文对国内沥青路面冷再生技术的应用与研究现状进行了分析总结，当前冷再生技术的特点与进一步研究的目标如下:1)目前国内尚无针对道路再生的路面评价方法，需要进一步加强研究。2)无机冷再生材料的力学和路用性能、参数与传统半刚性材料较为类似，但也有自己的特点，突出表现为温度敏感性强，水稳性较好。3)沥青冷再生材料与传统沥青混合料相比，高温性能较好，低温性能较差。4)今后需要加强研究制定冷再生材料的结构设计方法。

［1］周 斌.沥青路面冷再生方法研究［D］.西安:长安大学，2009.

［2］于永生.掺加水泥的乳化沥青冷再生混合料设计方法与使用性能［D］.长沙:湖南大学，2008.

［3］李海珠.路面冷再生基层质量控制与效益分析［D］.西安:长安大学，2007.

［4］胡娅春.废旧沥青混凝土冷再生技术性能研究［D］.西安:西安科技大学，2008.

［5］丁建明.道路现场冷再生技术应用研究［D］.南京:东南大学，2007.

［6］张敏江，刘 峰，李 辉.冷再生材料路用性能的试验分析［J］.沈阳建筑大学学报(自然科学版)，2007，23(3):20-22.

［7］曾石发，徐江萍.冷再生基层疲劳性能研究［J］.公路交通科技，2007，24(3):8-10.