含微表處復雜結構層的瀝青路面就地熱再生施工技術研究

尚云龍，黃云涌，張　亮(黑龍江省高速公路建設局)

含微表處復雜結構層的瀝青路面就地熱再生施工技術研究

尚云龍，黃云涌，張亮
(黑龍江省高速公路建設局)

摘要:《公路瀝青路面再生技術規范》JTG F41－2008中規定，有罩面層時，應先銑铇，也可試驗分析后做出針對性的設計。結合有代表性的工程，對有微表處復雜結構層的瀝青路面就地熱再生施工進行了討論。施工方案為不銑铇微表處層，通過再生劑配伍性分析、舊瀝青再生后性能、舊瀝青混合料性能等綜合試驗結果分析，明確了可以在不銑铇罩面層時仍能制作出合格的再生瀝青混合料。

關鍵詞:瀝青;熱再生;微表處;施工

中圖分類號:U416. 217

文獻標識碼:??: C

文章編號:??:1008－3383(2015)01－0098－02

收稿日期:2014－12－05

作者簡介:尚云龍(1973－)，男，高級工程師。

基金項目:黑龍江省交通運輸廳重點科技項目:瀝青路面就地熱再生技術在我省的應用研究。

微表處(或稀漿封層)是高等級公路中常用的薄層罩面方法，其為非承重結構層，主要目的是封閉路表病害，增加路面抗磨耗能力。進行薄層罩面后，隨著使用年限的增加，下承瀝青混凝土層仍在繼續老化，必要時仍需進行預防性養護維修。如維修方案確定為就地熱再生方式，由于有罩面層的存在，再生層變為二種混合料，這給再生混合料設計及施工帶來了困難。

《公路瀝青路面再生技術規范》JTG F41－2008中規定，“原路面有稀漿封層、微表處……，不宜直接進行就地熱再生。就地熱再生前，應先將其銑铇掉，或經充分試驗分析后，做出針對性的材料設計和工藝設計。”對于工程來說，罩面層經通車運行，必然會有部分脫落，如果進行銑铇，既增加了施工難度，又提高了工程造價，同時也延長了工期。規范中也允許了經試驗后可以不銑铇，所以進行細致的試驗分析論證，在不銑铇的前提下，也可能實現復雜結構層的就地熱再生。

1　工程概況

1. 1工程概況

鶴大公路G11鶴崗南出口段是鶴崗市重要的交通要道，一級汽車專用公路標準，現有路面為10cm瀝青混凝土路面+1cm微表處層，日交通量為1．5～1．6萬臺次。

1. 2當前路面狀態

本路段于2002年改造為一級公路，實際調查結果為上面層為3 cm左右的AC－16I型瀝青混凝土+1 cm厚的微表處。此種結構的瀝青路面就地熱再生在國內非常罕見，為再生混合料的組成設計帶來了困難。主要表現在:微表處層無規律脫落，且未脫落部分在全路段不均勻磨耗。微表處使用的是改性乳化瀝青，與原路面的基質瀝青性質不同。這種現象帶來的直接影響是舊路面瀝青混合料中瀝青含量的無規律變化及再生效果的差異。

2　舊路取樣分析

針對上述困難，課題組采取的解決措施是:加大舊路面混合料取樣密度，對特殊路段加密取樣，以期室內試驗結果盡量符合工程實際。具體為根據《公路瀝青路面再生技術規范》JTG F41－2008，就地熱再生的取樣頻率為單車道5 km或50 000 m2，鑒于面層施工時攤鋪機為全幅(一級路的半幅)施工，行車道及超車道的混合料是一樣的，所以，我們將取樣頻率加密到每500 m一個，分車道間隔開。

2. 1取樣方式

為減少切割帶來的集料破壞及保證有足夠的混合料進行試驗，現場取樣尺寸放大為40×40 cm的矩形。切割機具采用水泥混凝土路面切縫機，切割深度為5 cm;切割完成后用電動沖擊鎬打成大塊再挖取;取樣完成后用瀝青冷補料回填。

2. 2舊混合料分析

(1)舊瀝青混合料的含水率。

舊瀝青路面中除表層外，內部空隙中還含有微量的水份，在再生過程中，這些水份將被蒸發。混合料組成設計中，這部分的水份也會影響瀝青用量的計算，所以，必須取得舊混合中的含水率數據。

(2)舊瀝青混合料的瀝青含量。

瀝青混凝土路面經過多年的行車及自然環境老化，瀝青含量相比鋪筑時均有所降低，舊混合料中的瀝青含量是一項重要指標，直接關系到再生劑的摻入量及新加入瀝青的摻量。驗證瀝青混合料中瀝青含量的最佳方法應為燃燒爐法，但針對本項目存在瀝青回收問題，所以試驗方法采用離心分離法，抽提液留存以備之后回收瀝青。

本試驗未分離微表處層，將微表處層與AC－16I型瀝青層視為整體進行抽提，對回收后的改性乳化瀝青+基質瀝青綜合進行性能評價。

(3)舊瀝青混合料的礦料級配。

按T0722－1993試驗方法抽提后取得礦料級配，為拌制新混合料提供基礎數據。

2. 3舊瀝青性能試驗

首先對回收后的舊瀝青進行三大指標的評價，以此為基準等添加再生劑后進行指標對比。本項目只進行25℃指標，未計算PI及R值。

從表1、2、3中，針入度與延度高于經驗值，軟化點低于經驗值，正常情況下，使用11年的瀝青路面混合料的軟化點應在70℃左右。分析原因后我們認為，造成這一結果的原因在于表層微表處中改性乳化瀝青的混入。

3　工程施工

2013年6月底至8月底，黑龍江省路捷公路工程公司在鶴大公路鶴崗迎賓門至南風井段進行了20萬m2的瀝青路面就地熱再生工程施工，主要施工機械采用遼寧森遠集團生產的4 500型熱再生機組，施工工藝為不處理微表處層，直接加熱路面，再進行后繼施工。

為保證路面加熱效果(包括穿透微表處層)，根據當地氣候條件，本工程使用三臺加熱機組，一臺銑刨機組，1臺復拌機組，各加熱機組溫度控制為:加熱爐出風溫度分別為: 1#加熱機500～520℃、2#加熱機480～500℃、3#加熱機460～480℃，加熱路表溫度控制: 1#加熱機120～130℃，2#加熱機140～160℃，3#加熱機170～190℃，下臥層溫度控制在90～110℃，并注意防止瀝青老化。為達到最佳的預熱深度，加熱機組間距離固定，并采取了保溫措施，整套機組運行速度控制在2 m/min以內。最終攤鋪混合料溫度控制在135℃以上。

熱再生施工中，新瀝青與再生劑添加是控制重點。再生劑用量記入瀝青中，其摻量的多少影響對舊路中瀝青恢復的效果;瀝青用量影響到混合料的整體物理力學性能。施工前對新瀝青與再生劑添加裝置進行標定，確保添加量準確，并且最為日常檢查的重點。

碾壓工藝為雙鋼輪壓路機在前，雙鋼輪壓路機振壓3～4遍，輪胎式壓路機碾壓4～6遍，雙鋼輪壓路機靜壓1～2遍凈面。初壓速度控制在2～4 km/h;復壓速度控制在2～3 km/h;終壓速度控制在3～5 km/h。初壓溫度130～140℃，復壓溫度不低于125℃，終壓溫度應不低于70℃。

隨工程進度進行的室內外試驗表明，再生后混合料技術指標達到新拌瀝青混合料水平。2013年10月，該項目通過了鶴崗市公路工程質量監督站組織的驗收。

4　后期觀測及分析

工程交工后，建設單位組織相關人員分別于2014年1月及2014年4月對工程進行了后期觀測。其中，1月份調查時全路段均出現了橫向裂縫，未發現縱向裂縫及其他病害，橫向裂縫間距約為25 m; 4月調查時除橫向裂縫有所加密后，還發現少量縱向裂縫及網裂、1處坑槽等現象(在未加鋪路段)，橫向裂縫間距約為19 m，縫寬小于1 mm。

觀測結果分析:

(1)橫向裂縫。寒區瀝青路面橫向裂縫屬正常現象，本路段的橫向裂縫間距屬于正常范圍內，只需及時灌縫就不會引發其它病害。

(2)縱向裂縫和網裂。與舊路原有縱向裂縫和網裂位置相對應，屬原舊路局部位置結構性損壞，單純依靠修復瀝青面層不能從根本上解決這類病害，需局部挖除舊路結構層、補壓路基并加鋪抗裂土工格柵后再恢復結構層和瀝青面層。

(3)坑槽。原舊路瀝青路面存在點位性中、下面層局部松散，強度低，在設計和施工中未調查和發現這樣個別點位性下層破損，只對原舊路表面層進行了熱再生處理，經過重載交通作用一段時間后，中、下面層松散、擾動、表面層無法承受荷載帶來的變形，造成表面出現坑槽;需對原有瀝青面層進行挖除，采用新熱拌瀝青混合料進行修補。

5　結論

本文討論了在不銑铇微表處層的情況下實施瀝青路面就地熱再生的可行性。經各項試驗分析，確定以下結論:

(1)微表處層中的改性乳化瀝青可以與再生劑、基質瀝青有效溶和，形成均質后共同粘附于集料上;

(2)由于再生劑產品種類繁多，機理不同，通過試驗選擇合適的再生劑是實現制作合格再生混合料的基礎;

(3)含有改性乳化瀝青的再生瀝青混合料的主要技術性能指標達到新拌瀝青混合料水平;

(4)有微表處等復雜結構層的瀝青路面就地熱再生施工時，需強化路面加熱環節，施工時煙霧較大(大部分為水蒸汽) ;

(5)作好前期舊路混合料分析工作，為施工的過程中材料變化提供準確指導。

參考文獻:

［1］張建．就地熱再生技術在有微表處的瀝青路面養護中的應用［J］．現代交通技術，2010，(2) : 18－20．

［2］吳志友，梁冰，趙前軍，等．瀝青混合料現場熱再生配比設計探討［J］．山東交通科技，2011，(4) : 24－26．

［3］江燕青．瀝青路面就地熱再生技術的研究［D］．長安大學，2006．

［4］楊建軍．瀝青路面熱再生施工技術的研究［J］．建材技術與應用，2007，(2) : 33－35．

［5］孫才蔭．瀝青路面現場熱再生關鍵技術研究［J］．交通標準化，2010，(4) : 122－125．

［6］張旭亮．現場熱再生瀝青混合料的設計方法研究［J］．內蒙古科技與經濟，2012，(10) :83－84．