SMA路面復拌就地熱再生施工質量控制技術

劉飛躍，劉 宇，李 聰，高 磊，李 健

(1.廣西桂海高速公路有限公司，廣西 南寧 530000；2.廣西交投科技有限公司，廣西 南寧 530000；3.廣州大學，廣東 廣州 510000；4.英達熱再生有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

據2016年交通運輸行業發展統計公報顯示，截至2016年年底我國公路總里程469.63萬公里，其中高速公路里程13.1萬公里。SMA路面因其優異的綜合路用性能得到廣泛的推廣應用，尤其在我國，近年來建設的高速公路一半以上都使用了SMA路面[1]。但是由于我國公路建設相對起步較晚，技術基礎薄弱，造成了技術發展程度低于建設速度的局面，加之我國復雜的氣候條件和急劇增長的交通量，導致路面在實際通車后，短至2～3年、長至8～10年就會發生不同程度損壞[2]。如何高效、經濟地處理這些路面損壞，已經成為我國現階段公路養護維修的主要內容。鑒于我國資源嚴重匱乏的實際情況，舊瀝青路面的再生利用作為一種經濟節能綠色環保的技術越來越受人們青睞。

舊瀝青路面的再生利用，是通過某種特定工藝方式將舊瀝青路面材料(RAP)和新組分材料混在一起以得到符合相關規定要求的新瀝青路面材料，并將得到的再生混合料鋪筑在路面上形成新路面。按照工藝的不同，美國瀝青再生協會將再生技術分為五大類[3]，包括我們所熟悉的廠拌熱再生、就地熱再生、廠拌冷再生、就地冷再生以及全深式再生。其中就地熱再生作為再生技術，有其特有的優點，即就地熱再生可100%利用舊料、施工進度快、周期短、開放交通早、節約運輸費、對交通干擾小[4]。就地熱再生雖有其獨特的優勢，但是對施工設備要求較高，所以在我國起步較晚。自2002年[5]我國第一次從國外引進就地熱再生機組后，先后分別從德國、芬蘭、加拿大、日本等國引進十幾套就地熱再生機組，開始了我國的就地熱再生應用之旅。期間各地開展現場就地熱再生的試驗，如2003年滬寧高速在上海段運用維特根就地熱再生機組完成了路面的維修工作[6]。2006年沈海高速福州到泉州區間采取了就地熱再生方法進行道路修復工作。至今雖有近二十年的就地熱再生經驗，但是之前的就地熱再生研究大多關注于普通瀝青混合料和改性瀝青混合料，SMA改性瀝青混合料就地熱再生技術在我國研究相對較少。究其原因，一是SMA路面推廣相對較晚，二是SMA路面有著復雜的骨架結構級配，且對施工工藝的要求更高。SMA路面使用高質量集料和高油石比改性瀝青，兩者價格昂貴，對其進行回收利用有著巨大的經濟效益和社會效益。本文以SMA路面就地熱再生為對象，研究SMA路面復拌就地熱再生的施工質量控制要點，提出SMA路面就地熱再生的質量控制指標，為類似工程提供參考借鑒。

1 復拌就地熱再生技術

就地熱再生有三種不同的施工工藝，分別是：表面再生、復拌再生和加鋪再生。其中復拌再生是目前就地熱再生中使用最為普遍的一種工藝。它的工藝步驟是：首先利用加熱器對設計深度范圍內的路面進行加熱，待路面軟化后將其翻松并收集，將新料、再生劑與舊料一起放入攪拌鍋里拌合，形成高品質的再生瀝青混合料，隨后將其攤鋪在路面上，最后采用有效的碾壓工藝將其碾壓成為新路面。復拌再生可適用于剛通車不久的路面施工缺陷，也可適用于通車稍久路面病害較多的路段。復拌再生可以改善原路面級配，但是添加新料一般不超過30%，且再生后的路面高程可以不變。

2 SMA路面就地熱再生質量控制

在SMA瀝青路面就地熱再生技術研究中，施工質量對成型后的路面質量有著很大影響，故在施工時必須嚴格控制施工要點，確保再生混合料的使用性能滿足要求。SMA復拌就地熱再生按以下流程進行質量控制。

2.1 原路面加熱

加熱作業必須滿足兩個要求：(1)要達到滿足施工要求的深度；(2)路表面不被過熱、碳化。只有路面加熱充分，才能保障翻松路面時不打碎骨料，進而保證就地熱再生施工質量。

加熱作業施工控制要點：

(1)施工過程中采用直尺隨時測量路面加熱深度，采用溫槍和插入式溫度計測量路面溫度和上面層底面加熱溫度。

(2)根據溫度測量結果，通過調整加熱設備數量、施工速度、設備間距以及加熱墻內液化氣流量等手段，控制加熱深度和表面溫度。

(3)在施工時應保持加熱機組的勻速行進，注意觀察各加熱設備加熱工作是否正常、穩定，出現異常及時處理。

2.2 原路面翻松

翻松原路面的關鍵是保證原路面混合料中集料不被破壞。在施工時只有維持舊混合料級配穩定，才能夠保證再生后混合料的級配可控。

耙松作業施工控制要點：

(1)采用直尺測量耙松深度；(2)調節耙齒高度，將耙松深度控制在原路面上面層厚度范圍內，保證不翻起規定深度外的大石子，不改變規定深度內混合料級配；(3)如果耙松深度不理想，應立即將疏松耙的高度進行調整以滿足設計要求，同時可適當調低加熱車的行進速度、調整加熱墻加熱功率、增加加熱車等，以提高原路面舊混合料的溫度，并且保證熱量能順利滲透進去，使得耙松厚度也滿足規定值；(4)局部耙松深度不足的路段，可相應減小收集混合料的厚度，確保不打碎石料；(5)如果耙松厚度太深，可以通過調節疏松耙的高度來滿足規定耙松厚度的要求；(6)如果出現中面層大石子被翻起來，應抬高疏松耙高度，減小耙松深度，同時，人工揀出個別大石子，減少級配變異。

2.3 噴灑再生劑

再生劑用于恢復原路面老化瀝青性能，再生劑的添加方式以及噴灑量的準確控制對于充分發揮其恢復老化瀝青性能的作用具有直接的影響。

再生劑的噴灑控制要點：

(1)施工時再生劑的噴灑是使用盤式撒布裝置來完成，保證再生劑能夠均勻地灑在耙松之后的舊料上；(2)為保證再生劑噴灑均勻且準確，需在正式施工前標定盤式撒布裝置和電腦控制裝備；(3)根據施工前試驗確定的比例噴灑再生劑，再生劑噴灑量通過電腦控制，其與作業速度、設計厚度、再生劑比例等參數相關聯，要確保均勻準確；(4)將選定的再生劑按設計劑量噴灑在翻松后的舊路面上，不和新混合料直接接觸，讓再生劑和舊路面混合料兩者有足夠的時間進行反應，從而保證混合料的再生效果，保證再生之后的路用性能也滿足規范要求；(5)施工時應時刻關注再生劑的噴灑效果，如有異常應立即調節裝置，改變再生劑的噴灑量；(6)施工時如發現舊路面混合料太干或者太油、與試驗室的結果有很大差別，需盡快在相近路面取回舊料，做相關試驗檢測瀝青含量，根據試驗結果分析、判斷問題所在，進而重新調整再生劑的噴灑量。

2.4 收集耙松后混合料

在原路面進行一系列工作獲得再生混合料后，機械自動將再生混合料集中在作業車道中間位置。這時原路面混合料在機械的作用下和再生劑充分攪拌在一起，在沒進拌鍋之前由于舊料和再生劑的接觸使得老化瀝青的性能也得以部分修復。集料作業施工控制要點：

(1)采用螺旋收集器收集再生混合料，收集過程中不打碎骨料；(2)集料過程中應觀察再生混合料性狀，如出現干澀、松散現象，可考慮適當提高再生劑的添加比例；(3)采用專用保溫蓋給料帶加熱，用保溫篷布遮蓋料帶，減少再生混合料溫度散失。

2.5 原路面下承層加熱

在攤鋪再生瀝青混合料前，應提高下承層，即原路面中面層頂面的溫度，只有這樣才能實現兩層的熱粘結。

原路面中面層頂面加熱作業施工的控制要點：

(1)實時觀察專用于加熱中面層頂面的加熱墻的工作狀態，確保其正常工作；(2)檢測攤鋪機前原路面的溫度，根據該溫度的高低來調節加熱墻的液化氣流量。

2.6 攤鋪、碾壓作業

再生之后的混合料在工藝方面類似于新建道路，其攤鋪、碾壓的要求需符合相關規范要求。

3 SMA路面就地熱再生關鍵技術

經過多年的發展應用，就地熱再生技術已經得到了很大的推廣，但是就地熱再生恢復SMA路面性能的研究則較少。本項技術有兩個難點：(1)再生過程中保證原路面瀝青混合料級配不改變；(2)顆粒纖維施工現場添加，且拌合均勻，計量準確。

3.1 保證SMA原路面舊料級配不變

3.1.1 間歇式熱輻射加熱技術

在短暫時間內，將舊瀝青混合料加熱到工作溫度(140 ℃～170 ℃)，同時又要能夠滲透到一定的深度(4～6 cm)，施工中需采用間歇式熱輻射加熱方式，在保證路面材料不因溫度過高而老化的情況下，使其能達到理想的加熱溫度和要求的滲透深度。

間歇式熱輻射加熱系統工作原理是利用某種特殊的微孔陶瓷材料，通過燃料在其表面燃燒瞬間產生極大的熱能來對路面進行脈沖式輻射加熱，即瞬間產生的高熱能對路面進行短時間的加熱。該脈沖式輻射加熱系統可以根據需要設置溫度的上下限。在路面溫度達到規定溫度上限前，瞬間停止系統對其加熱。停止加熱期間實際上是一個保溫過程，這個保溫過程能使熱能向路面的深層滲透。保溫期間路面溫度慢慢下降，當溫度降低到某個設置的下限時，控制系統自動啟動加熱系統再次進行加熱。這樣周而復始反復幾個循環，使得路面瀝青混合料的溫度上升到理想攤鋪溫度，同時滲透深度也能達到設定值。

3.1.2 平行耙松技術

在就地熱再生施工過程中，如果熱能無法充分滲透到路面中，原路面瀝青混合料會因溫度過低、黏度大而很難耙松。這時只有采取旋轉切削的銑刨工藝將原路面翻松，這樣必然有部分集料會被打碎，特別是粒徑較大的集料，勢必會造成混合料級配的變化，而且變化的幅度也不可控。在間歇式熱輻射加熱技術的保證下，對路面采用平行耙松而非旋轉切削的銑刨方式，保證路面級配的穩定性。平行耙松使用縱向多排、橫向多組液壓、氣動式平行疏松耙系統，利用疏松耙可把已經充分受熱軟化的舊路混合料耙松。

3.2 顆粒纖維現場添加

為實現顆粒纖維添加，且保證拌合均勻，計量準確，需要對熱再生設備進行改裝，增加纖維添加裝置。現場根據添加比例、再生深度、再生寬度等參數進行參數設定，且現場添加量與再生施工速度相關聯。為了避免加熱對纖維的影響，纖維添加設備設置在就地熱再生加熱后、路面翻松前面。將噴灑在舊路上的纖維和再生混合料用雙軸式拌合機進行充分拌合，從而保證纖維的均勻性。

4 SMA路面就地熱再生控制指標

在SMA復拌就地熱再生施工中，加強過程控制是保證再生路面質量的關鍵。施工時應將記錄詳細的試驗數據，尤其對溫度的控制，對收集到的數據進行總結、分析，然后依據分析結果對后續施工進行指導。施工過程控制及外觀檢測指標見表1和表2。

表1 SMA復拌就地熱再生施工過程控制指標表

注：低溫施工應適當加長對地面的加熱時間，適當升高攤鋪溫度及碾壓溫度；當氣溫低于5 ℃時，不宜進行SMA復拌就地熱再生工程的施工

表2 SMA復拌就地熱再生現場外觀檢測表

5 結語

SMA復拌就地熱再生技術可重復利用原路面高質量石料及瀝青，既綠色環保，節約資源，又能降低工程造價，有著較大的經濟效益和時代意義。本文分析總結實際的施工項目，闡述了就地熱再生保證級配不變以及添加纖維的關鍵環節，提出了SMA路面復拌就地熱再生的質量控制指標，研究結果可為類似工程提供一定的借鑒和參考。

[1]馬 濤，黃曉明，趙永利.SMA路面就地熱再生關鍵技術[M].北京：科學出版社，2016.

[2]沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現象及預防[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]美國瀝青再生協會(ARRA).美國瀝青再生指南[M].北京：人民交通出版社，2006.

[4]姚運飛，陳成芹，張 微.國內瀝青路面再生技術綜述[J].科技信息，2011(25)：441-450.

[5]范振華，吳道流.就地熱再生技術在中國的應用[J].筑路機械與施工機械化，2002(5)：34-36.

[6]曾令永，季 鵬，悉麗珍，等.瀝青路面現場熱再生技術在滬寧高速公路大修工程中的應用與研究[C].第二屆中國國際瀝青大會論文集，2004.