铣刨机及铣刨速度对沥青路面冷再生级配影响分析

　　摘要：通过工程实例，对陕建CM2000和维特根W2000铣刨机的铣刨速率进行沥青面层对比铣刨，分析铣刨后RAP料对惠河高速沥青路面冷再生级配的影响，指导沥青路面冷再生铣刨施工和级配设计。
　　关键词：铣刨机、型号、速度、级配分析
　　沥青路面冷再生施工是近年来新发展的一种路面再生施工工艺，包括厂拌冷再生和就地冷再生，是采用专用机械对旧沥青路面材料（RAP）回收处理，并参加一定比例的新集料、新沥青进行常温拌和，常温铺筑形成新路面结构层的沥青路面再生技术。目前RAP料回收主要采用铣刨机对原路面进行铣刨回收，根据沥青原路面结构形式，一般采取上中下面层一次铣刨回收形式，再对RAP料进行筛分分析，重新合成级配。
　　惠（州）-河（源）高速公路全长约80.81km，双向四车道，设计行车速度为每小时100公里，路面为沥青砼路面，项目于2003年12月全线建成通车。随着车流量的日益剧增，以及超载车辆的增多和吨位的加大，路基出现不同程度破坏，沥青砼路面老化严重，需对局部路段进行大修处理。
　　惠河沥青路面改造工程中路面冷再生工艺包括乳化沥青冷再生及泡沫沥青冷再生工艺，以及基层的水泥冷再生工艺。该项目是广东省内第一个沥青路面冷再生施工项目，在进行配合比设计时，通过对陕建CM2000和维特根W2000铣刨机在不同的铣刨速度进行铣刨，对比分析了RAP料的级配影响，并指导施工级配的设计。
　　一、试验方案
　　惠河高速沥青路面冷再生施工路段位于K75+700～K78+000（深圳方向），其中泡沫沥青冷再生施工桩号为K75+700～K76+700，乳化沥青冷再生施工桩号为K76+700～K78+000，原路面结构层为4cmAK-13沥青砼+5cmAC-20I沥青砼+6cmAC-25I沥青砼，并于2007年进行了1cm微表处预防性养护。
　　试验采用目前国内常用的两种铣刨机进行对比：陕建CM2000及维特根W2000型铣刨机，按2m/min、4m/min、6m/min三种速度对原路面进行铣刨，再对RAP料取样筛分分析，检测RAP料含水量，抽提检测RAP料残留沥青含量，并进行配合比设计工作。
　　二、铣刨控制
　　铣刨前，先对原路面进行路况调查，选取具有代表性路段铣刨本次试验段选在惠河高速K76+090～K76+150（深圳方向）路段，铣刨位置为主车道，按主车道右轮迹位置进行铣刨，每台铣刨机铣刨长度30m。先对路面裂缝、车辙进行详细记录，本次施工全路段2007年8月进行1cm微表处施工，并在原路面主车道进行了深层灌浆处理，铣刨位置均选取在处理后路段实施。
　　每台铣刨机工作长度为30m，按前5m起步段RAP料废弃处理，保持2m/min速度铣刨2.5min，共5m；4m/min速度铣刨2min，共8m；6m/min速度铣刨2min，共12m，合计30m工作面。先进行维特根W2000型铣刨机铣刨，再采用陕建CM2000型铣刨机铣刨。
　　铣刨前在路肩先用喷漆标好位置，确定好每台铣刨机具体起步位置、装料位置以及铣刨速度安排，并对机手进行交底工作。起步路段RAP料废弃不用，待铣刨机正常后开始装料，不同速度RAP料分车装料，集中堆放后再由试验室取样。取样必须具有代表性，防止RAP料离析造成对试验结果的影响。
　　三、 RAP料分析
　　对取样的RAP料进行试验室的筛分、含水量测定，并通过抽提检测RAP料中残余沥青含量。
　　原路面沥青砼经过多年的通车运行，沥青均出现老化或性能指标降低，在进行筛分检测时，必须采取低温烘干方法进行筛分，以避免高温RAP料结团现象，可以采用40℃烘箱烘干2小时或采用自然晾干方式进行筛分；含水量及沥青含量测定与普通混合料测定方法相同；RAP料残余沥青含量可以采用燃烧法或抽提方法进行测定。
　　通过筛分，两种铣刨机不同速度下RAP料筛分结果如下表所示：
　　表1维特根W2000及陕建CM2000铣刨机RAP料筛分汇总

　　
　　1、铣刨机不同铣刨速度下RAP料筛分结果对比如下图所示：
　　
　　①、当铣刨机行走速度为2m/min时，两种铣刨机0.075mm、4.75mm、9.5mm筛孔通过率较为接近，RAP料表现为较细，﹤9.5mm通过率达80%以上。乳化沥青冷再生级配中﹥9.5mmRAP料仅为20%左右，在本项目乳化沥青冷再生设计配合比中该两种材料比例约为1：1，不利于充分回收利用RAP料，筛分时会造成﹥9.5mmRAP料缺少，细料过多现象。
　　②、当铣刨机行走速度为4m/min时，陕建CM2000铣刨机4.75mm以下通过率大于维特根设备，但在9.5mm以上时，粗集料比维特根通过率小4%，筛分结果显示对乳化沥青冷再生级配要求更为接近。
　　③、当铣刨机行走速度为6m/min时，两种设备在4.75mm以下通过率基本相同，相差不大，细集料偏少，无法满足泡沫沥青冷再生级配中对于小于0.075mm通过率的高要求，而﹥9.5mmRAP料的通过率对于乳化沥青冷再生的级配要求更为有利。
　　2、通过以上筛分对比，我们可以发现：
　　①、两种铣刨机相同速率下铣刨的RAP料级配相差较小，总体表现为﹤4.75mm以下孔径，陕建CM2000铣刨机比维特根W2000RAP料更细，但在4.75mm以上则维特根铣刨机的RAP料更粗，而在4.75mm处，陕建CM2000和维特根铣刨机4m/min、6m/min速度下RAP通过率基本相同；
　　②、铣刨速度越快，RAP料越粗。两种铣刨机在不同速度下0.075mm的通过率均在1.0%左右，这对泡沫沥青冷再生级配设计时规范要求0.075mm的高通过率为均无法满足要求，需要通过添加细集料来满足配合比的要求；
　　③、铣刨速度越快，﹤9.5mm和≧9.5mmRAP料比例较接近，筛分后的比例以1：1为最佳。这对乳化沥青冷再生级配设计是有利的，可以充分利用RAP料，避免造成RAP料的浪费或再生施工时材料不足情况，充分体现冷再生绿色、环保的要求。
　　3、在对RAP料进行烘干和抽提后，进行含水量和残余沥青含量检测，检测结果如下：

　　经过对上述三种速度下的RAP料检测，沥青砼路面残余沥青含量基本在4%左右。含水量仅为路面实际铣刨时参考值，与泡沫沥青冷再生施工时料场堆放后的含水量有偏差。
　　四、结束语
　　1、从这次的试验可以看出，无论那种铣刨机，行走速度越慢，RAP料越细，行走速度越快，则反然。这对乳化沥青冷再生所需的分级来说，这是不利的。
　　2、在4.75mm处，陕建2m/min,维特根4m/min和维特根6m/min铣刨速度通过率大致相等。
　　3、对于维特根设备,行走速度为4m/min的比6m/min的细集料偏多,粗集料偏少。
　　4、行走速度均为4m/min时,陕建设备比维特根设备细集料偏多,粗集料偏多。
　　5、RAP料的含水量在泡沫沥青冷再生施工前需进行实时的检测，以测定实际含水量，并根据配合比调整最佳拌和用水量。
　　6、乳化沥青冷再生配合比设计中，>9.5mmRAP：<9.5mmRAP使用量约1：1，而RAP料在9.5mm筛孔的通过率约为2：3，>9.5mm筛余量较少，施工中需注意该级配以上RAP料的使用，防止出现出现缺料。