摘要：

为探究双层乳化沥青厂拌冷再生在重载交通路面基层中的应用，基于河南省某高速公路大修改建工程，通过全新的路面结构设计、RAP料性能分析、生产配合比设计、试验检测，确定并验证了最佳路用性能下的混合料生产比例。结果表明，冷再生混合料最佳含水率为5.2%，最大干密度为2.258%；乳化沥青掺量4.1%，水泥用量1.8%，当最佳含水率为5.2%时混合料路用性能最佳，15℃劈裂强度达0.625MPa；RAP料利用率超70%，每立方混合料综合造价节省约20%；双层乳化沥青厂拌冷再生基层结构满足重交通下路面结首码网构计算中各项指标要求，应用效果较好，可在路面大修工程常规路面基层结构推广使用。

关键词：乳化沥青；厂拌冷再生；重载交通；基层

0 引言

乳化沥青厂拌冷再生是将回收的沥青铣刨料通过破碎和筛分，并掺入一定比例的新料、再生结合料、再生剂及水泥等材料后，经过常温拌和摊铺工艺，实现旧沥青料再利用的技术，具有良好的经济和环境效益，近年来在我国高等级公路路面的研究及应用已越来越广泛[1-3]沥青网sinoasphalt.com。程毅[4]通过配合比设计，探究了乳化沥青冷再生混合料的性能及在工程中的应用；肖刘路[5]结合川西山区沥青路面，研究了不同水泥掺量对乳化沥青厂拌冷再生高温稳定性及低温抗裂性的影响；李国峰[6]通过对拌和设备及工艺的改进，提出了全新的冷再生专用分层多步式拌和楼，较大程度提高了混合料的拌和能力及拌和均匀性；陈改霞[7]结合陕西省多条高速公路旧路改造中乳化沥青厂拌冷再生的应用实例，重点分析了乳化沥青厂拌冷再生的抗裂性能，提出了乳化沥青厂拌冷再生用于路面下面层时的最佳水泥掺量。常浩[8]通过有限元分析方法，进一步分析了乳化沥青厂拌冷再生的抗裂性能及其社会经济效益。

综上所述，目前对于乳化沥青冷再生混合料的研究仅致力于配合比设计、施工工艺、设备，或者探讨模型角度和高低温性能等方面，对于重载交通路面及双层应用的研究未引起足够重视，能否将其大规模应用在大修工程路面基层尚未知晓。因此，本文以河南某高速公路大修改建工程为依托，通过全新的路面结构设计、RAP料性能分析、生产配合比设计和试验检测，确定并验证了最佳路用性能下的混合料生产比例，为后期双层乳化沥青厂拌冷再生用于重载交通路面基层提供参与和指导。

1 路面结构验算

1.1 设计标准

路面设计类型为改建设计（不验算原路面结构），设计指标为沥青层永久变形、疲劳开裂，设计使用年限为10年。因此，设计交通量及路面结构验算以10年为限。

1.2 交通量参数

根据交通历史数据，按当地经验值得到车辆类型分布系数如表1所示。根据历史数据的调查分析，得到各类车型非满载与满载比例，如表2所示。

不同设计指标下各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数，采用设计项目所在地的典型值，如表3所示。

设计年限为10年，得到对应于沥青混合料层永久变形和疲劳开裂的当量设计轴载累计作用次数为47,279,614。

依托项目设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为17,365,437，交通等级属于重交通。

1.3 结构设计参数

路面结构验算参照现行《公路沥青路面设计规范》，验算铣刨至46cm深度后的回铺结构层，铣刨后留用的结构层模量采用实测值，具体结构计算参数如表4所示。

1.4 初拟路面结构方案

初拟路面结构如表5所示。

1.5 路面计算结果

各项验算结果汇总如表6所示。

由计算分析结果可知，依托项目设计的双层乳化沥青厂拌冷再生基层结构和对应各层位材料能满足各项验算内容的要求。

2 配合比设计

回收后的沥青混凝土铣刨料，RAP料通过必要的筛分、破碎预处理后，分类为0mm~10mm和10mm~30mm两档存放，依托路段经处理后的回收率最大粒径为26.5mm。乳化沥青应在常温下使用，其温度不高于60°C。水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5。为提高冷再生混合料高温稳定性能及劈裂强度，混合料中添加10%~20%（质量比）的10mm~30mm碎石集料及10%~15%的0mm~5mm的石屑。根据设计图纸要求及类似工程施工经验优选出以下材料配比及合成级配，级配曲线如图1所示。

参照现行《公路土工试验规程 JTG 3430-2020/T0131》，对合成矿料开展击实试验，确定最佳含水率及最大干密度。借鉴以往高速项目乳化沥青厂拌冷再生施工经验并结合本次试验结果，确定水泥最佳用量为1.8%。综合以上各项试验结果，乳化沥青冷再生混合料达到最佳路用性能下的配合比如表7所示。

3  乳化沥青厂拌冷再生性能验证

3.1 室内试验

基于乳化沥青冷再生混合料达到最佳路用性能下的配合比，在最佳含水率下测试混合料的劈裂强度和动稳定度，混合料各项性能指标试验结果如表8所示。

3.2 现场检测

依托项目双层乳化沥青厂拌冷再生基层结构应用路段铣刨原路面46cm后，基于最优配合比铺筑双层乳化沥青厂拌冷再生基层，养生3天~4天后对应路段钻芯取样验证，所取得芯样厚度为15cm，满足设计要求，芯样密实完好且级配均匀，孔壁光滑平整。

对应路段右幅第三车道双层乳化沥青冷再生基层养生14天后开展FWD弯沉检测，测点频率为纵向20m/点，所测得弯沉值均满足设计要求，检测结果如表9所示。

将各测点弯沉值绘制为折线图如图2所示。

由实测弯沉值分布情况可知，各测点弯沉值较为稳定，均在20~30之间，依托项目三四车道交通量大，重载车辆占比高，设计过程中对弯沉值控制较为严格的特点，应用路段各点弯沉值均低于设计值，能满足高速公路重载交通对路面基层结构强度的要求。

4 环保及经济效益分析

4.1 利用率

乳化沥青厂拌冷再生混合料中将旧路面沥青回收料筛分处理后分为0mm~10mm和10mm~30mm两种，当RAP料总利用率超过70%时，既解决了沥青废料的处理问题，又较大程度的减少了对碎石、砂砾等建筑材料的使用，符合“旧料充分回收利用，节约资源、降低排放”的理念。

4.2 经济比较

以常温拌和铺筑的形式实现对旧路面沥青层材料的利用，可大幅节约工程造价，有效节省工期。从综合单价来看，乳化沥青厂拌冷再生和普通柔性结构层材料沥青稳定碎石（ATB）相比每立方节省约192元，节省造价约20%。

5 结束语

依托连霍高速公路郑洛段大修改建工程，通过全新的路面结构设计、路面沥青铣刨料性能检测、乳化沥青厂拌冷再生配合比设计、乳化剂性能改善及现场取芯与弯沉检测，得出如下结论：最佳合成矿料级配下的冷再生混合料的最佳含水率为5.2%，最大干密度为2.258g/cm3；乳化沥青掺量为4.1%，水泥用量为1.8%，当最佳含水率为5.2%时，混合料路用性能最佳，15℃劈裂强度达0.625MPa；乳化沥青厂拌冷再生基层结构废料利用率高，经济效益优，其中RAP料利用率超过70%，每立方混合料综合造价节省约20%；双层乳化沥青厂拌冷再生基层结构满足重交通下路面结构计算中各项指标要求，且现场应用效果较好，可作为高速公路偏柔性基层路面大修工程中的路面基层结构推广使用。

参考文献：

[1]丁武洋,刘强,吴旻.乳化沥青厂拌冷再生混合料关键技术 研究及应用[J].中外公路,2012,32(05):216-219.

[2]陈燕.乳化沥青厂拌冷再生柔性基层施工技术分析[J].公路交通科技(应用技术版),2016,12(12):24-25+64.

[3]杨彦海,钱百通,安中华,杨野.乳化沥青厂拌冷再生技术使用效果评价研究[J].公路工程,202 1,46(04):129-137+156.

[4]程毅.乳化沥青厂拌冷再生混合料设计与施工技术研究[D].山东建筑大学,2013.

[5]肖刘路.川西山区沥青路面乳化沥青厂拌冷再生技术应用研究[D].西南交通大学,2021.

[ 6] 李国峰, 周建中.沥青路面厂拌 冷再生施 工 工艺 及 设 备 [ J ] . 建 设 机 械 技 术 与管 理,2009,22(12):91-94.

[7]陈改霞,贾秦龙,薛邵龙.乳化沥青厂拌冷再生在高速公路下面层的应用[J].安阳工学院学 报,2022,21(02):67-72.

[8]常浩.乳化沥青厂拌冷再生技术在路面改造工程中的应用[J].中国公路,2021(13):95-96.