瀝青路面熱再生技術研究

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074)

一、引言

為滿足經濟的快速發展，社會的繁榮進步，日益增加的交通量，近30多來，我國修建了成千上萬公里的道路，作為國家經濟發展的動脈。我國瀝青路面的建設時間雖然不及國外很多發達國家長，但我國瀝青路面的建設里程卻超越了很多發達國家。瀝青路面之所以越來越受到各個國家的青睞，是因為瀝青路面有平整而無接縫，噪音小，減震，路面不會產生炫光，行車比較安全且舒適等優點。而現在我國每年都有很大一部分瀝青路面達到了使用的年限，需要進行翻修和養護，并且加上由于過多交通工具的超載現象的發生和我國自然氣象因素的不穩定的相互作用，瀝青路面則出現斷裂、凹陷、車轍等病害，這就直接導致了路面維修量的加大。

針對上述種種問題，對瀝青路面熱再生技術的研究，開發和應用就顯得很重要了。簡單的說，瀝青路面熱再生技術則是指將要廢棄的瀝青混合料完全的回收利用，這樣不僅節約了能源，而且還保護了環境，符合國家規定的保護環境的政策和經濟可持續發展的戰略。

二、瀝青路面熱再生技術的概述

(一)瀝青路面熱再生技術的原理。瀝青路面熱再生是指對原需要維修的瀝青路面不斷加熱將其進行軟化，再用機械設備耙松需要進行修補的路面，然后將耙松后的路面材料收集、破碎、篩分后，放到攪拌機里面，同時需要摻入一定比例的新瀝青、新瀝青混合料、再生劑等，經過加熱重新拌和后，使再生機沿著原路面高度要求進行攤鋪，緊接著再用規定的壓路機將攤鋪后的路面按規定進行壓實，使得新生瀝青路面的路用性能達到規定所需要的要求，從而使得路面的病害得到消除，路用性能得到有效的恢復的一套工藝技術。

(二)瀝青路面熱再生技術的特點。瀝青路面熱再生技術主要用于路基對面層的承載力還比較良好，路面出現龜裂，車轍，凹陷等病害且受損深度沒有到達基層的瀝青路面的維修與養護，將要廢棄的瀝青混合料不需要搬運到其它地方丟棄，而是將其回收利用，達到節約資源，保護環境的理念，而且利用率非常的高，根本不影響重新生成的瀝青混合料的性能及組成，而且骨料保存的完整性很高，新路面的壓實度、抗滑性、平整度等技術指標均能達到相關標準規定，這就使得它與原瀝青路面具有相同的生命周期，很好的延長了路面的使用壽命，也可以減少路面材料的來回運輸，節省運輸費用，而且施工中產生的振動噪音較傳統修復方法小，施工時不影響道路交通的正常運行，對環境污染也比較小，所以也對沿途居民的日常生活的影響也較小。使用這種技術一旦施工結束很快就能夠正常使用，能夠達到方便，快捷，高效的特點，如果路面的結構層遭到破壞，這種施工技術就不適用了。

(三)瀝青路面熱再生技術的分類。根據以往瀝青路面產生病害的案例和該路面所做出的設計要求，分析后相對應的選用合理的施工方法及對修復后能否達到路面質量等級的要求，可以采用的現場熱再生技術方案主要有三種：整形再生法、加鋪再生法和復拌再生法。不管選用哪一種再生法進行就地維修，都應該提前對需要修復的路面進行調查，查清楚病因是什么，再對路面材料進行取樣檢測并分析，選用相對合理的再生方法，制定詳細具體的施工方案，并根據檢測分析的結果確定新添材料的性能及劑量，這樣道路的修復質量和效率才能得到保證。

(四)整形再生法。整形再生法是由加熱設備對需要進行修復的瀝青路面加熱到規定的溫度后，使其軟化，用耙松機將軟化的路面耙松，也可以把軟化過的路面用人工來進行耙松作業，接下來則開始攪拌工作，把耙松后的路面材料全部收集到攪拌器中，并在攪拌器中把收集的材料同加入的再生劑拌和均勻，加入適量的再生劑是因為可以有效的恢復原瀝青性能，而再生劑必須是事先按比例配好的，然后再用機械均勻的將新生混合料攤鋪到待修補區上，最后用壓路機穩定的將其碾壓成型。這種方法適合修補損壞較輕、破損面積較小的路面，進行修補后原路面的車轍、麻面、龜裂等病害即得到解決，可以使原路面的整體結構保持不變，進而路面的平整度也不會變，路用性能也會恢復到最初那樣。

1.加鋪再生法。加鋪再生法是用耙松機在上一個方法施工的基礎上，將原路面材料進行耙松、攪拌勻和并且鋪平后作為待修補區面的下面層，過后緊接著又用攤鋪機在其上面覆蓋一層剛剛制作的瀝青混合料做為表面層，最后再用壓路機緩慢均勻的將其碾壓成型，形成完好無缺的路面。這種方法對舊路面進行了整體性的加固和修補，適用于承載力不支、破損很嚴重的路面，能夠有效的恢復路面的抗滑性和耐磨性，而且修復后將會形成與新建道路的各種性能都一樣的全新路面。但是這種方法為了保證再生技術產生良好的效果，需要加入大量的新的瀝青混合料，施工成本也就相對較高了，路面的高程也與原來不相同了。根據工作方法的不同，加鋪再生法還可以分為壓入碎石法和罩面工藝法兩種。

2.復拌再生法。復拌再生法可以說是由整形再生法和加鋪再生法相結合起來的，處于這兩者的中間，由加熱設備將需要進行修復的原瀝青路面加熱到規定的溫度后，使得該路面產生軟化，再用復拌機將原瀝青路面進行耙松，并把耙松后的材料裝入攪拌器中，與整形再生法所不同的是，這里在攪拌器中新加入的是瀝青、瀝青混合料和一定比例的再生劑，不單單只是添加再生劑而已，再將其進行拌和均勻，生成全新的瀝青混合料，然后用攤鋪機均勻的將新生混合料攤鋪到路面上，最后用壓路機將其碾壓成型。比較一般的路面破損程度則可以用這種方法來進行修補，修復后可以使路面重新獲得抗滑性、耐磨性、耐衰老等路用性能，而且路面的結構和強度也得到恢復，并能夠形成平整均勻的新生面層。

三、瀝青路面熱再生技術的施工工藝

(一)施工前準備。準備工作階段需要將該路段一定范圍內的交通控制好，隔離出一個施工安全區以便作業；為了使熱再生技術達到應有的效果，應還得對路基和路基以下的結構層進行檢查，如果存在病害，必須先得按合理的方法將病害消除掉，再進行后續工作；對將要進行工作的機械設備進行調試，以免在作業的時候出現故障，耽誤施工進程；施工前還得對該路段路面使用的瀝青混合料進行取樣，并分析其各種材料的用量和比例，方便后續工作等。

(二)加熱施工。所有的準備工作都做好后，就地熱再生施工設備開始施工作業，將已經受損的原瀝青路面加熱至合理溫度為145℃～175℃之間為宜，使路面的瀝青材料能夠慢慢軟化，而軟化路面所需的溫度則由機組中的多組紅外加熱器提供，輸出的燃氣壓力是能夠獨立的進行調節變換的，以防瀝青加熱的溫度過高而使之成為流塑狀態而不便收集。在對路面進行加熱的過程中必須嚴格按規定控制加熱工藝，各加熱機組有序的按照設定好的施工速度勻速移動，并盡量的縮小各機組之間的距離，以防熱量散失的過多，機組的底部和各機組之間的空隙可以加裝保溫板。通過運用上述措施，加熱的溫度才能穩定的達到要求，所需的深度才能滿足施工控制范圍。

(三)耙松待修補層。先將再生機上的旋轉式耙松器程序設置好，保證其工作寬度和深度符合作業的控制要求，然后將已經軟化過的帶修補路面材料耙松到規定的范圍，緊接著將其全部收集到攪拌鍋之中，再進行下一步工序。

(四)瀝青混合料的生成。首先，根據施工前對該路段進行取樣分析的結果，確定混合料的配合比和添加量，混合料中包括瀝青、瀝青混合料、級配骨料、添加劑等材料，然后將回收的材料與需要添加的新材料一起在攪拌鍋中均勻的拌和一定時間，這樣就形成了新的瀝青混合料。將原路面斷層與新面層間的接縫處的混合料進行修補，確保鋪面效果良好。

(五)攤鋪工作。先將刮平面用加熱機將其均勻的加熱，保證攤鋪時再生層與底層之間的粘結銜接良好，然后再將攪拌鍋中拌和好的瀝青混合料落如加熱過后的刮平面上，通過伸縮式的熨平板緩慢均勻的將其鋪成規定的樣式，然后需要人工配合

(六)碾壓工作。攤鋪完成后，用壓路機對其修補區域進行碾壓，碾壓時需注意移速要穩定，不能過快，要按要求滿足碾壓次數，同時也得做好接縫處的碾壓工作，修補區不能留瑕疵，碾壓完后，還得在新生路面上加鋪一層耐磨面層，使其耐磨性和抗滑性等路用性能滿足要求。

(七)施工結束。碾壓工作結束后，等修補區的新瀝青混合料路面凝結成型、穩定后，即可開放交通，恢復交通運行，在施工結束后工作人員應將施工場地清理干凈，路面上不能遺留任何雜物與隱患以防出現交通事故。

四、瀝青路面熱再生技術難點

將要進行修補的路面的瀝青混合料的性能可能會出現變質的情況，這將會嚴重的影響瀝青混合料的再生效果。而影響瀝青混合料性質的因素有瀝青的黏度、瀝青混合料的配合比設計等。

首先，由于瀝青材料具有感溫性，其黏度會隨溫度的升高而降低，因此在高溫環境下，瀝青與礦料的黏聚力則會降低，瀝青混合料的強度也會降低，所以在對路面進行加熱軟化的過程中，必須得嚴格的控制好加熱機的溫度，以免將原路面的瀝青材料燒傷而無法將其回收利用。在進行新瀝青混合料再生之前，加入的其它礦料，其應該要有粒徑較大、表面粗糙、體型接近立方體等特征，因為這樣可以增大瀝青混合料的內摩擦角，增強瀝青的黏聚力，提高瀝青混合料的強度和穩定性。

其次則是瀝青混合料的配合比設計，這也是個比較關鍵的步驟。而瀝青配合比設計則是在施工準備這個階段進行的，就是對路面做取樣分析，這直接就影響后面的工序能否進行下去。瀝青混合料配合比設計有三個步驟：目標配合比設計、生產配合比設計、生產配合比驗證。生產配合比設計，首先，在路面待修補區進行材料的取樣檢測，并將其帶回實驗室，對該材料的配合比進行分析，供試驗機操控室使用，其樣品用試驗機進行綜合試驗，達到精確分析，最終以此來確定生產配合比最佳瀝青用量；根據生產配合比設計的分析結果再來進行生產配合比驗證，首先在實驗室中將產品進行拌和，拌和好后，適當取出部分試驗品，試著進行鋪筑、鋪筑并成型后又取樣進行馬歇爾試驗，同時鉆芯取樣后還得觀察其試驗路面的空隙率大小，由此確定標準配合比；目標配合比設計基本上是在實驗室內完成的，是瀝青混合料組成設計的基礎性工作，包括原材料試驗、混合料組成試驗和驗證試驗，在此基礎上提出的配合比例稱為目標配合比。總之，各個步驟都是環環相扣的，必須做好每個步驟的銜接工作，才能保證瀝青混合料的再生工作達到高效的結果。

五、進一步的研究方向及方案

(一)研究方向。瀝青路面熱再生技術的應用前景十分廣闊，其具有高效、快捷、節能等特點，所以，其在瀝青路面修復研究中的應用具有重大意義，結合熱再生技術的優點及特性，重點從以下幾個方面研究：(1)納米材料的黏附性。選擇適合道路病害修復納米材料進行黏附性研究，計算出不同納米材料的表面能，基于納米材料與乳化量的接觸角以及瀝青的表面能計算出納米材料與乳化瀝青的黏附功，得出與瀝青黏附功最大的納米材料；(2)納米材料與瀝青合理化用量研究。分析外荷載作用下，瀝青混合料產生病害后，在納米材料作用下，病害消除，通過修補的效果確定納米材料與瀝青最佳用量比。

(二)方案。納米材料性能研究：(1)納米材料與瀝青細觀表面性能研究：接觸界面黏附功試驗；(2)納米料與瀝青界面性能黏附性研究：紅外光譜試驗、復合材料力學性能試驗。