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摘 要：旧路沥青铣刨料作为沥青再生施工的主要材料，其再生回收利用对于高速公路改扩建工程具有显著的经济和社会效益。铣刨料的技术性能将直接影响整个再生技术的可行性和工艺方法，本文以济青高速公路改扩建项目为研究对象，通过现场试验段对高速公路改扩建旧路沥青铣刨料回收质量的影响因素及控制技术进行研究，研究结果可供济青高速公路改扩建项目及其类似工程的铣刨料回收利用提供借鉴参考。
关键词：高速公路改扩建 沥青铣刨料 回收利用 质量控制
中图分类号：U416.26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）02（c）-0046-06
Study on the Quality Control Technology of Asphalt Milling Material Recovery for Highway Reconstruction and Extension
SONG Jinfeng
（Engineering Development Co.， Ltd.， of China Railway 14th Bureau Group， Rizhao， Shandong Province， 276826 China）
Abstract：As the main material of asphalt recycling construction， the recycling and utilization of the old road asphalt milling planer has significant economic and social benefits for the reconstruction and expansion of expressway. The technical performance of the milling planer will directly affect the feasibility and process method of the whole regeneration technology. Taking Jiqing expressway reconstruction and expansion project as the research object， this paper studies the influencing factors and control technology of the recovery quality of the asphalt milling planer from the reconstruction and expansion of the old highway through the field test section. The results can be used for reference for milling material recycling of Jiqing expressway reconstruction and expansion project and similar projects.
Key Words： Highway renovation and expansion; Bituminous milling planer; Recycling; Quality control
隨着汽车使用量和重载超载现象的大幅增加，使原有高速公路路面出现严重破坏，大量高速公路需要进行改扩建。因此如何通过技术手段采取有效措施对高速公路改扩建施工中铣刨料进行高效率的回收利用并减小对环境的污染至关重要。
在铣刨料方面的研究中，目前主要集中于研究其再生利用[1-4]。此外，高攀等[5]通过研究选用不同掺量下的铣刨料进行碎石材料的配合比设计，利用力学指标的结果对掺铣刨料后的材料相关性能的变化规律进行探究。魏义仙[6]将铣刨料总共划分为3个级别，并基于原料的合成方式对铣刨料进行分级研究，实验表明，铣刨料的分级技术可以显著的减少集料在使用工程中的变异性出现。吴忠滨[7]经过统计分析，基层铣刨料利用率达到96%以上，很好地解决了旧路铣刨料的储存占地及污染环境的问题，提高了资源的二次利用率。马在宏等[8] 通过有效结合宏观和微观两种研究方式，对铣刨料跟新集料的相关表面特性进行分析。田源[9]等研究了铣刨料的掺量大小及掺加的具体形式对路用性能的整体影响大小。
综上所述，目前对铣刨料已有较多研究，但在高速公路改扩建施工中铣刨料回收质量的影响因素及其控制技术方面研究较少。本文基于现场试验段的试验结果，对铣刨料回收质量进行研究。研究结果可供济青高速公路及类似工程的铣刨料回收借鉴参考。
1 工程概况
济青高速公路作为山东省首条高速公路，为双向四车道公路，在1993年11月建设投入使用，公路设计年限为15年。道路面结构层的总高度在63～71cm之间，主要由基层、沥青面层、底基层组成，面层总共分成上、中、下三个部分。
2003年以前主要进行灌封、填补坑槽等小修保养。2003年以后随着使用年限的增长，交通量增大，路面出现了各类病害，影响路面行驶质量，在2005—2013年间对全线公路进行了修复施工。根据交通运输部有关批复文件，于2016年开始进行改扩建施工，原路基宽度为23m，扩建后路基宽度42m（双向八车道）。
2 沥青铣刨料质量影响因素 2.1 铣刨设备类型
目前市场中的铣刨机种类繁多，其中影响铣刨机性能的运行指标包括：发动机的功率、铣刨刀头的数目及分布方式，最大铣刨深度和铣刨宽度等。铣刨鼓刀具的分布间距和数目对铣刨料质量控制有着较大的影响。
2.2 铣刨施工工序
由于济青高速公路旧路面每层沥青结构层级配类型不同，若铣刨深度变化频繁将导致铣刨料不能有效的进行分类存储，最终导致后期筛分后的RAP级配的稳定性结果偏差。
2.3 铣刨机前进速度
铣刨速度主要通过铣刨鼓转子（图1）刀尖线速度及前进速度来进行衡量。铣刨鼓在铣刨过程中的转动速度与行走速度二者间存在相互影响牵连，二者的有效工作共同维持铣刨机的功率平稳。其铣刨速度主要控制的是RAP级配特性，是影响RAP质量的关键原因之一。当铣刨深度保持一定时，铣刨机前进速度的增加将导致其进刀量增加，继而导致铣刨阻力增加和铣刨鼓转速减小，刀尖铣刨轨迹偏向铣刨结构层底部，易导致铣刨料偏粗，超粒径部分及未破碎分离部分偏多。
2.4 铣刨机刀头磨损
铣刨鼓的耗损功率约占总功率的70%～80%，铣刨刀头的铣削作业是铣刨鼓功率耗损的主要点。铣刨刀头的磨损会增大沥青混合料受力接触面积，增大铣刨阻力，易造成RAP的 19.5mm以上含量增加，级配易整体偏粗，燃油经济性偏差，在较高行进速度的情况下会更加凸显。
2.5 铣刨料含水量
RAP中的含水量对筛分及混合料生产过程都将会产生影响，铣刨料含水偏大易造成筛分困难，筛分料筛分不彻底，比例失调。生产环节易导致用水量控制不准确，导致现场碾压过程中软弹或松散。
2.6 RAP的堆放及筛分工艺
RAP若随意堆放将导致RAP筛分料级配波动，露天存放易导致铣刨料含水量变化，造成后期筛分及拌和工序难以准确控制。由于旧路铣刨料中细集料易粘附在粗集料表面，特别是堆积一段时间后更为明显，筛分过程中易导致细集料偏少，中间档集料偏多，与室内筛分相比产生筛分比例失调问题。同时筛分设备振动力不足或给料料位偏厚时，易导致堵孔现象，影响筛分效率。
3 沥青铣刨料质量控制措施
3.1 设备及施工工序
現场施工宜尽量采用品牌、性能一致的铣刨机，并根据施工节点计划选择合理数量。施工前根据旧路结构层，结合铣刨机性能，确定并统一旧路沥青结构层铣刨深度，确保旧路沥青铣刨料的级配组成尽可能平稳。铣刨过程中在消除夹层的同时，应严格控制半刚性基层材料的混入率小于2%。
3.2 铣刨机施工参数
施工前通过选取试验段，针对不同铣刨速度分别进行铣刨，取样筛分后分别进行级配及含水量检测，对铣刨进深下的最佳铣刨前进速率及施工用水量进行确定。
本项目4cmSMA-13+4cmLH-20旧路结构层施工现场通过对5m/min、7.5m/min、11m/min和13.6m/min四类不同铣刨机的行走速率分别采用了铣刨料级配的筛分试验，筛分试验结果发现，5m/min的行走速度下的0～5mm粒径比例最高，13.6m/min行走速度下的粒径范围在19mm以上所占比例最大，而9.5～19.0mm粒径的比例大小随着铣刨速度的增加而增加，5～10mm粒径比例随着铣刨速度的增加而表现为降低的趋势（见图2）。结合相关规范的级配范围要求，在实际作业过程中将铣刨机的行走速率稳定在5～8m/min的范围，铣刨作业时需要尽量恒定保持铣刨机行进速度，同时要减少铣刨鼓的转速不稳定问题。同时铣刨过程中应加强对铣刨机司机用水量的控制，以达到铣刨料或铣刨后作业面潮湿但无明显水迹为宜，RAP含水量控制应不大于3%。
3.3 筛分工艺
宜选择圆振动筛或高频振动筛作为试验的筛分设备，并且使用较小的频率进行分析。筛网长度宜不小于4.5m，在提高筛分速度的同时，增加集料通过筛面的时间，便于级配控制。采用较小的安装角增加集料滞留筛面的时间，增加集料振动及过孔频次，便于粘附集料的分离及筛分效率的提高。进料速度宜覆盖进料口筛网为宜，尽量给予较薄的料位，同时加强筛分前后筛网检查，有堵孔现象时及时处理。筛分过程中加强对各档筛分料的级配检测，级配偏差时及时查找原因并进行调整。
3.4 施工过程控制
施工过程做好现场施工人员技术交底，严格控制铣刨行进速度及用水量，试验人员按照规范要求频率现场取样对RAP级配进行筛分并进行对比分析，及时查找原因。铣刨料应分层堆放，分层厚度不大于1.0m，最大堆放高度不大于3.0m，露天存放时应覆盖防雨材料。为便于筛分，应尽量减少RAP堆放时间。
4 结语
本文以济青高速公路为研究对象，通过现场试验段对高速公路改扩建旧路沥青铣刨料回收利用控制技术进行研究。本文从铣刨设备、铣刨施工工序、铣刨料及施工过程等方面对沥青铣刨料质量的影响进行分析，并基于现场试验结果提出相应的控制措施，有效提高了济青高速公路旧路沥青铣刨料回收质量。本文的铣刨料质量控制研究结果可供类似工程作为借鉴参考。
参考文献
[1] 李德恩，褚丽华.乳化沥青冷再生旧沥青路面铣刨料抗拉性能探讨[J].工程建设标准化，2019（5）：81-82.
[2] 顾万，肖鹏，刘安安，等.城市道路改扩建工程中铣刨料全循环再生应用[J].新型建筑材料，2019（7）：8-13.
[3] 童海涛，郭知涛，秦凯强，等.高速公路改扩建铣刨料再生利用技术案例分析[J].公路，2020（3）：243-247.
[4] 付鲁鑫，贾致荣，姜瑞瑞，等.酸处理铣刨料用于水泥稳定再生集料基层的性能[J].科学技术与工程，2019，19（17）：300-306.
[5] 高攀，牛德华.掺铣刨料的水泥稳定碎石基层材料路用性能研究[J].交通科技，2019（3）：139-142.
[6] 魏义仙.沥青路面铣刨料级配分级研究[J].交通世界，2020（13）：124-125.
[7] 吴忠滨.旧路铣刨料在国省道大修工程中的应用[J].四川建材，2020，46（10）：138-139.
[8] 马在宏，李豪，卢勇.水泥就地冷再生基层铣刨料性状特征和级配影响因素研究[J].中外公路， 2018，38（2）：263-268.
[9] 田源，牛冬瑜.铣刨料掺量及掺配方式对再生水稳碎石路用性能的影响[J].长安大学学报：自然科学版，2020，40（4）：39-49.
关键词：高速公路改扩建 沥青铣刨料 回收利用 质量控制
中图分类号：U416.26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）02（c）-0046-06
Study on the Quality Control Technology of Asphalt Milling Material Recovery for Highway Reconstruction and Extension
SONG Jinfeng
（Engineering Development Co.， Ltd.， of China Railway 14th Bureau Group， Rizhao， Shandong Province， 276826 China）
Abstract：As the main material of asphalt recycling construction， the recycling and utilization of the old road asphalt milling planer has significant economic and social benefits for the reconstruction and expansion of expressway. The technical performance of the milling planer will directly affect the feasibility and process method of the whole regeneration technology. Taking Jiqing expressway reconstruction and expansion project as the research object， this paper studies the influencing factors and control technology of the recovery quality of the asphalt milling planer from the reconstruction and expansion of the old highway through the field test section. The results can be used for reference for milling material recycling of Jiqing expressway reconstruction and expansion project and similar projects.
Key Words： Highway renovation and expansion; Bituminous milling planer; Recycling; Quality control
隨着汽车使用量和重载超载现象的大幅增加，使原有高速公路路面出现严重破坏，大量高速公路需要进行改扩建。因此如何通过技术手段采取有效措施对高速公路改扩建施工中铣刨料进行高效率的回收利用并减小对环境的污染至关重要。
在铣刨料方面的研究中，目前主要集中于研究其再生利用[1-4]。此外，高攀等[5]通过研究选用不同掺量下的铣刨料进行碎石材料的配合比设计，利用力学指标的结果对掺铣刨料后的材料相关性能的变化规律进行探究。魏义仙[6]将铣刨料总共划分为3个级别，并基于原料的合成方式对铣刨料进行分级研究，实验表明，铣刨料的分级技术可以显著的减少集料在使用工程中的变异性出现。吴忠滨[7]经过统计分析，基层铣刨料利用率达到96%以上，很好地解决了旧路铣刨料的储存占地及污染环境的问题，提高了资源的二次利用率。马在宏等[8] 通过有效结合宏观和微观两种研究方式，对铣刨料跟新集料的相关表面特性进行分析。田源[9]等研究了铣刨料的掺量大小及掺加的具体形式对路用性能的整体影响大小。
综上所述，目前对铣刨料已有较多研究，但在高速公路改扩建施工中铣刨料回收质量的影响因素及其控制技术方面研究较少。本文基于现场试验段的试验结果，对铣刨料回收质量进行研究。研究结果可供济青高速公路及类似工程的铣刨料回收借鉴参考。
1 工程概况
济青高速公路作为山东省首条高速公路，为双向四车道公路，在1993年11月建设投入使用，公路设计年限为15年。道路面结构层的总高度在63～71cm之间，主要由基层、沥青面层、底基层组成，面层总共分成上、中、下三个部分。
2003年以前主要进行灌封、填补坑槽等小修保养。2003年以后随着使用年限的增长，交通量增大，路面出现了各类病害，影响路面行驶质量，在2005—2013年间对全线公路进行了修复施工。根据交通运输部有关批复文件，于2016年开始进行改扩建施工，原路基宽度为23m，扩建后路基宽度42m（双向八车道）。
2 沥青铣刨料质量影响因素 2.1 铣刨设备类型
目前市场中的铣刨机种类繁多，其中影响铣刨机性能的运行指标包括：发动机的功率、铣刨刀头的数目及分布方式，最大铣刨深度和铣刨宽度等。铣刨鼓刀具的分布间距和数目对铣刨料质量控制有着较大的影响。
2.2 铣刨施工工序
由于济青高速公路旧路面每层沥青结构层级配类型不同，若铣刨深度变化频繁将导致铣刨料不能有效的进行分类存储，最终导致后期筛分后的RAP级配的稳定性结果偏差。
2.3 铣刨机前进速度
铣刨速度主要通过铣刨鼓转子（图1）刀尖线速度及前进速度来进行衡量。铣刨鼓在铣刨过程中的转动速度与行走速度二者间存在相互影响牵连，二者的有效工作共同维持铣刨机的功率平稳。其铣刨速度主要控制的是RAP级配特性，是影响RAP质量的关键原因之一。当铣刨深度保持一定时，铣刨机前进速度的增加将导致其进刀量增加，继而导致铣刨阻力增加和铣刨鼓转速减小，刀尖铣刨轨迹偏向铣刨结构层底部，易导致铣刨料偏粗，超粒径部分及未破碎分离部分偏多。
2.4 铣刨机刀头磨损
铣刨鼓的耗损功率约占总功率的70%～80%，铣刨刀头的铣削作业是铣刨鼓功率耗损的主要点。铣刨刀头的磨损会增大沥青混合料受力接触面积，增大铣刨阻力，易造成RAP的 19.5mm以上含量增加，级配易整体偏粗，燃油经济性偏差，在较高行进速度的情况下会更加凸显。
2.5 铣刨料含水量
RAP中的含水量对筛分及混合料生产过程都将会产生影响，铣刨料含水偏大易造成筛分困难，筛分料筛分不彻底，比例失调。生产环节易导致用水量控制不准确，导致现场碾压过程中软弹或松散。
2.6 RAP的堆放及筛分工艺
RAP若随意堆放将导致RAP筛分料级配波动，露天存放易导致铣刨料含水量变化，造成后期筛分及拌和工序难以准确控制。由于旧路铣刨料中细集料易粘附在粗集料表面，特别是堆积一段时间后更为明显，筛分过程中易导致细集料偏少，中间档集料偏多，与室内筛分相比产生筛分比例失调问题。同时筛分设备振动力不足或给料料位偏厚时，易导致堵孔现象，影响筛分效率。
3 沥青铣刨料质量控制措施
3.1 设备及施工工序
現场施工宜尽量采用品牌、性能一致的铣刨机，并根据施工节点计划选择合理数量。施工前根据旧路结构层，结合铣刨机性能，确定并统一旧路沥青结构层铣刨深度，确保旧路沥青铣刨料的级配组成尽可能平稳。铣刨过程中在消除夹层的同时，应严格控制半刚性基层材料的混入率小于2%。
3.2 铣刨机施工参数
施工前通过选取试验段，针对不同铣刨速度分别进行铣刨，取样筛分后分别进行级配及含水量检测，对铣刨进深下的最佳铣刨前进速率及施工用水量进行确定。
本项目4cmSMA-13+4cmLH-20旧路结构层施工现场通过对5m/min、7.5m/min、11m/min和13.6m/min四类不同铣刨机的行走速率分别采用了铣刨料级配的筛分试验，筛分试验结果发现，5m/min的行走速度下的0～5mm粒径比例最高，13.6m/min行走速度下的粒径范围在19mm以上所占比例最大，而9.5～19.0mm粒径的比例大小随着铣刨速度的增加而增加，5～10mm粒径比例随着铣刨速度的增加而表现为降低的趋势（见图2）。结合相关规范的级配范围要求，在实际作业过程中将铣刨机的行走速率稳定在5～8m/min的范围，铣刨作业时需要尽量恒定保持铣刨机行进速度，同时要减少铣刨鼓的转速不稳定问题。同时铣刨过程中应加强对铣刨机司机用水量的控制，以达到铣刨料或铣刨后作业面潮湿但无明显水迹为宜，RAP含水量控制应不大于3%。
3.3 筛分工艺
宜选择圆振动筛或高频振动筛作为试验的筛分设备，并且使用较小的频率进行分析。筛网长度宜不小于4.5m，在提高筛分速度的同时，增加集料通过筛面的时间，便于级配控制。采用较小的安装角增加集料滞留筛面的时间，增加集料振动及过孔频次，便于粘附集料的分离及筛分效率的提高。进料速度宜覆盖进料口筛网为宜，尽量给予较薄的料位，同时加强筛分前后筛网检查，有堵孔现象时及时处理。筛分过程中加强对各档筛分料的级配检测，级配偏差时及时查找原因并进行调整。
3.4 施工过程控制
施工过程做好现场施工人员技术交底，严格控制铣刨行进速度及用水量，试验人员按照规范要求频率现场取样对RAP级配进行筛分并进行对比分析，及时查找原因。铣刨料应分层堆放，分层厚度不大于1.0m，最大堆放高度不大于3.0m，露天存放时应覆盖防雨材料。为便于筛分，应尽量减少RAP堆放时间。
4 结语
本文以济青高速公路为研究对象，通过现场试验段对高速公路改扩建旧路沥青铣刨料回收利用控制技术进行研究。本文从铣刨设备、铣刨施工工序、铣刨料及施工过程等方面对沥青铣刨料质量的影响进行分析，并基于现场试验结果提出相应的控制措施，有效提高了济青高速公路旧路沥青铣刨料回收质量。本文的铣刨料质量控制研究结果可供类似工程作为借鉴参考。
参考文献
[1] 李德恩，褚丽华.乳化沥青冷再生旧沥青路面铣刨料抗拉性能探讨[J].工程建设标准化，2019（5）：81-82.
[2] 顾万，肖鹏，刘安安，等.城市道路改扩建工程中铣刨料全循环再生应用[J].新型建筑材料，2019（7）：8-13.
[3] 童海涛，郭知涛，秦凯强，等.高速公路改扩建铣刨料再生利用技术案例分析[J].公路，2020（3）：243-247.
[4] 付鲁鑫，贾致荣，姜瑞瑞，等.酸处理铣刨料用于水泥稳定再生集料基层的性能[J].科学技术与工程，2019，19（17）：300-306.
[5] 高攀，牛德华.掺铣刨料的水泥稳定碎石基层材料路用性能研究[J].交通科技，2019（3）：139-142.
[6] 魏义仙.沥青路面铣刨料级配分级研究[J].交通世界，2020（13）：124-125.
[7] 吴忠滨.旧路铣刨料在国省道大修工程中的应用[J].四川建材，2020，46（10）：138-139.
[8] 马在宏，李豪，卢勇.水泥就地冷再生基层铣刨料性状特征和级配影响因素研究[J].中外公路， 2018，38（2）：263-268.
[9] 田源，牛冬瑜.铣刨料掺量及掺配方式对再生水稳碎石路用性能的影响[J].长安大学学报：自然科学版，2020，40（4）：39-49.