瀝青路面就地熱再生技術在高速公路養護中的應用

■趙德強 ■河南省收費還貸高速公路管理中心，河南 鄭州 451162

1 概述

瀝青路面就地熱再生即采用專用的就地熱再生機組設備，對原舊瀝青路面進行加熱、銑刨后，就地摻入一定數量再生劑、新瀝青、新瀝青混合料等，經拌和、攤鋪、碾壓等施工工序，一次性實現舊瀝青路面表面一定深度范圍內瀝青混凝土路面的再生。

20世紀70年代以來，西方發達國家為了節約資源，對在道路維修中產生的廢舊瀝青混合料進行充分利用，研究開發了瀝青混凝土路面就地熱再生技術。我國在本世紀初陸續展開研究和應用，并制定了相關國家規范，但在國內研究較多，實踐應用較少，故在此就本人參加的某高速公路就地熱再生施工中的應用情況匯總如下，供大家探討、參考。

2 就地熱再生技術在高速公路中的應用

2.1 工程概況

該高速公路路段自2001年建成通車以來，受車輛荷載以及自然環境等多種因素的影響，出現瀝青混凝土路面出現了嚴重的車轍、龜裂、松散和沉陷等多種病害。此段為半剛性基層瀝青路面，路面面層結構采用上面層4cm厚中粒式瀝青混凝土(AK－16)，石料采用玄武巖，石料磨光值＞42;中面層5cm厚粗粒式瀝青混凝土(AC－25)、下面層7cm厚粗粒式瀝青混凝土(AC－30)。

2.2 路面病害分析

(1)針對此段的路面病害，分析如下:裂縫:分為縱向裂縫和橫向裂縫，縱向裂縫主要是行車荷載作用下產生結構破壞裂縫;橫向裂縫主要是由于瀝青路面層溫度變化產生的溫度裂縫。

(2)車轍、網裂:為分析其產生原因，在南幅行車道2公里路段內取樣(50cm*50cm*4cm)作了12組瀝青混凝土試驗，得出結果如下:

表一 舊路面回收瀝青再生試驗結果

表一結果表明:舊路面回收瀝青針入度、延度下降，軟化點升高，已經嚴重老化。當瀝青老化到針入度30(0.1mm)左右時，舊瀝青路面將出現裂縫，進入加速破壞階段，最終形成網裂。在摻入再生劑后，各項指標均得到了有效修復。

表二結果表明:瀝青混凝土路面在行車荷載和自然因素的反復作用下，使礦料顆粒疲勞破碎，導致級配發生變化，瀝青面層產生蠕變，最終形成車轍。

表二 舊瀝青混合料級配

3 處置方案論證及確定

3.1 瀝青混凝土路面熱再生的技術優勢

3.1.1 有利于瀝青混凝土路面層間聯結

采用瀝青混凝土路面就地熱再生技術，再生層與老路面的連接是熱聯接，和傳統銑刨處理瀝青路面相比較，避免了可能出現的層間剪應力對瀝青路面造成的剪切破壞。

3.1.2 有效提高瀝青混凝土路用性能。

我國高速公路普遍存在級配不好、孔隙率過大，瀝青老化后，瀝青混凝土抗變形能力下降等早期破壞嚴重的現象。瀝青混凝土路面就地熱再生技術在舊路面級配的基礎上，通過添加新瀝青混合料對路面級配進行改善，通過再生劑可以恢復或大部分恢復瀝青的使用性能，從而有效提高瀝青混凝土路面的路用性能，延長路面壽命。見下表。

表三 再生瀝青混合料的合成級配

圖1 原瀝青混凝土路面及再生路面級配曲線圖

3.1.3 有效解決新舊路面接縫問題

在高速公路養護施工中，大多數情況下只處治單個車道，采用傳統的銑刨攤鋪工藝存在新舊路面結合不好，接縫處極易滲水造成早期破壞。采用就地熱再生技術時，產生的接縫為熱接縫，可以有效解決新舊路面接縫滲水問題。

3.2 社會效益

近年來，我國公路事業迅猛發展，全國公路通車總里程與高速公路通車里程穩居世界第二位。在經歷了大規模的新路建設后，我國道路行業的重心也已經開始轉向大、中修養護。大規模的道路改造中產生了大量的廢舊瀝青路面材料，其中約5%為瀝青，約95%為各種級配的骨料，如果不加以利用，不僅會造成巨大的資源浪費，同時也會破壞環境，這不符合可持續發展的基本國策。因此，瀝青混凝土就地熱再生技術是一項具有良好應用前景的技術。

3.3 經濟效益

瀝青路面的就地熱再生技術可以百分之百利用舊瀝青混合料，只需要添加部分再生劑和新瀝青混合料，可以大大降低舊路面維修的工程造價。

3.4 就地熱再生不適合舊瀝青路面基層出現病害處治

如瀝青混凝土路面基層縱、橫裂縫、松散、板底脫空、路肩塌落、非連續裂縫、路面補強，以及50mm深度以上的路面病害。根據路段病害分析路面基層情況，出現縱、橫裂縫先采取處治裂縫、局部松散，方可進行就地熱再生技術施工。在處治路面基層縱橫裂縫病害時，建議采取高聚物注漿、水泥壓漿等施工工藝，確保舊瀝青路面面層不受到破壞，舊路面100%可以重新利用舊瀝青混合料。根據病害情況決定對上面層4cm進行就地熱再生處理

4 就地熱再生施工工藝

4.1 再生劑添加量的確定

首先，對計劃施工路段取有代表性舊路面進行現場取樣，取樣深度為4cm。對樣品進行瀝青抽提和回收，檢測回收瀝青的延度、軟化點、針入度指標，將試驗結果與該路段竣工時資料進行對比，判斷舊路面瀝青老化的程度。

其次，按不同比例再生劑的摻入量進行實驗室試驗，檢測再生后瀝青的延度、軟化點、針入度指標，繪制曲線確定再生劑的最佳摻入量。

第三，按最佳再生劑摻入量對舊路面取樣材料進行再生，將再生混合料進行馬氏試驗，測試試件的穩定度、流值、密度、飽和度和空隙率，用這些指標驗證再生劑的最佳摻入量。

再生劑摻量及瀝青混合料油石比的確定:根據此段試驗數據得出瀝青混凝土上面層就地熱再生需要添加再生劑占瀝青重量的10%。

4.2 添加用新瀝青混合料

本工程采用復拌型熱再生工藝處理面層，復拌添加用新瀝青混合料采用AK—16型，油石比4.7%，新添加量瀝青混合料為15%。

通過實驗室數據分析，按照現行《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40)進行配合比試驗符合技術規范要求。

4.3 對原路面加熱

先對原路面進行認真的清掃，用加熱機進行加熱，加熱機行進速度根據路面狀況、天氣氣溫、風速、攤鋪機攤鋪速度等進行綜合調試;確保路面加熱到最佳溫度。

路面加熱采用兩臺LRJ－1型瀝青路面熱再生加熱機對原路面進行加熱，加熱速度保持在1.0－4.0m/min，兩臺加熱機加熱后路面溫度150℃－170℃之間，加熱厚度4cm以上，路面最高加熱溫度不超過170℃。

4.4 加熱銑刨及再生劑的添加

路面加熱到所需溫度后，由LRB－1型瀝青路面熱再生加熱銑刨機對原路面進行加熱銑刨。對于舊路面上面層和中面層結合完好的路段，銑刨時可適當淺一些，以不破壞原結合面為度;如果原路面上面層和下面層結合不好，有松散現象，必須將松散層全部銑刨干凈，此時施工速度適當放慢，對沒有加熱到部位進行充分加熱，保證再生路面和原路面面層結合良好。

根據每段病害試驗數據進行調整再生劑用量，連霍高速公路南幅行車道部分路段再生劑的添加量為別6%、8%、10%，再生劑的添加數量直接影響到再生后瀝青混凝土的質量，

4.5 加熱復拌

LRB－1型瀝青路面熱再生加熱銑刨機對原路面進行加熱銑刨后，由LRF－1型瀝青路面熱再生加熱復拌機進行加熱復拌。添加15%的新瀝青混和料在加熱復拌機料斗中，加熱后將混和料輸送到瀝青混凝土攤鋪機，料溫應保持在135℃ －165℃。

4.6 再生混合料的攤鋪

根據試驗段的情況，確定好混合料的松鋪系數。攤鋪前調整好熨平板，檢查各種傳感器是否靈敏。所有準備工作就緒后開始攤鋪，攤鋪時可以按照常規熱攤鋪操作規程進行。

4.7 再生混合料的碾壓

初壓使用12T雙鋼輪壓路機靜壓、振壓各一遍，復壓使用20T的輪胎壓路機碾壓4遍，終壓使用12T的雙鋼輪壓路機靜壓2遍。為防止壓路機粘料，可向壓路機噴灑少量肥皂水等表面活性劑溶液，嚴禁噴灑或刷柴油。

5 現場關鍵工序質量控制

(1)再生劑的噴灑劑量控制:根據再生劑用量為10%計算，再生混合料摻加再生劑用量為0.5kg/m2，對再生劑的噴灑裝置必須每天進行清理，噴灑均勻、防止噴嘴堵塞。

(2)再生料攤鋪的溫度控制在135℃ －150℃，溫度過高容易造成瀝青路面老化，溫度過低會影響再生質量和壓實質量。

(3)壓實度控制:本工程壓實度嚴格控制為≥96%。

(4)平整度控制:控制好攤鋪機的行進速度，保證厚度要均勻。控制好壓路機的碾壓工藝，避免急起步、急剎車，根據規范要求平整度驗收指標﹤3mm，實測代表值為2.5mm。

(5)接縫質量控制:原路面加熱寬度比銑刨寬度每側至少寬出20cm，再生料與原有路面瀝青混合料溫度基本相同，壓路機及時碾壓確保接縫平順、密實，杜絕有松散現象。

6 結論及建議

綜上所述瀝青路面就地熱再生技術施工簡單方便，舊路面混合料可以就地再生利用，減少倒運廢料過程，降低廢棄物堆放場地;有利于環保(按傳統工藝需外運噸，沒處掩埋，掩埋造成環境破壞)、節省資源;不受大的交通流量的限制，施工結束就可以開放交通;其就地熱再生工藝與傳統銑刨攤鋪工藝相比，瀝青混合料材料成本可以節約50%左右，施工人員費用可以節約50%左右，施工工期可以縮短60%左右。因此，瀝青路面就地熱再生技術在高速公路養護中具有良好的應用前景。

［1］楊延兵.現場熱再生技術在京福高速養護維修工程中的應用.北方交通，2009.1.

［2］張清平.瀝青路面就地熱再生施工技術研究.黑龍江科技信息，2009.30.

［3］張陳.淺談熱再生工藝在公路中修施工中的應用.中國新技術新產品，2012.22.

［4］陳海林.王小力.瀝青路面就地熱再生工藝及其應用.城市建設理論研究，2012.10.