瀝青路面原地熱再生養護技術研究

溫翔云

（贛州創新公路開發有限責任公司,江西 贛州 341000）

0 引言

原地熱再生是一種快速有效的路面養護技術，該技術借助專業裝備，對舊瀝青路面進行加熱軟化及刨銑，對舊瀝青料補填骨料和添加再生劑，形成再生瀝青復合料，現場拌料、鋪筑和碾壓成型，形成全新瀝青復合料路面。該技術是通過利用舊路廢料，刨銑舊路面，對新路面鋪筑一氣呵成，具有良好的經濟性、環保性和工程效率性，廣泛運用于路面養護工程中。該文以某路面養護工程為例，從確定再生劑參數、復合料配比、施工技術等方面，對該技術進行梳理介紹，以期為同類路面養護工程應用提供技術參考。

1 工程概況

某公路路面養護工程，設計車速為80 km/h，雙向兩車道，路基寬13 m。經過長時間通車運行，原舊路面出現不同程度的裂縫、龜裂、車轍等病害，需進行養護處理，以恢復路面功能，保障車輛行駛安全。

依據病害分布情況，該次養護只處理雙向行車道，不處理硬路肩，保持路面標高不變。為充分利用在養護過程中產生的瀝青路面刨銑材料，節省土地成本，保護生態環境，對原有路面上面層4 cm采用原地熱再生技術。

2 確定再生劑用量

原路面中的瀝青受到內外因素的影響，其化學性能會出現變化，為恢復再生舊料中老化瀝青效果，決定采用高效再生劑。在老化瀝青中加入再生劑，不僅能有效補充再生瀝青的輕質油含量，同時也調整了瀝青成分。通過加入交聯改性劑，可以溶化分解大塊瀝青質，使SBS活性得到最大限度恢復。

舊瀝青與不同含量的再生劑拌和，均勻拌和后靜置24 h，進行常規測試。由于舊路面油石比例為5.2%，依據經驗，選擇6%、4%和2%的再生劑用量開展試驗，結果見表1所示。其中的再生劑含量為其重量所占舊瀝青重量的百分率。

表1 基于不同再生劑用量的再生瀝青試驗結果

從指標隨再生劑用量的變化發現，瀝青針入度和延度均伴隨再生劑用量的增加而增加，軟化點則隨再生劑用量的增加對應降低。再生劑成分主要是不飽和芳香，會造成瀝青軟化，進而增加彈塑性。再生劑含量低于4%時，延性不能達到規范要求，再生劑含量達6%時，軟化點和針入度都不能滿足規范要求。所以選擇4%作為該次應用的再生劑含量標準。

3 原地熱再生復合料配比設計

3.1 材料性能檢測

在原地熱再生復合料的配比設計中，應按規范要求對玄武巖骨料、石灰巖礦石粉、SBS改性瀝青等新添加原料的功效開展檢測，經過檢測，該工程中所選用的玄武巖骨料、石灰巖礦石粉、SBS改性瀝青等材料，滿足再生復合料規范中新增骨料、礦石粉和SBS改性瀝青的性能和質量要求，可適用于該次原地熱再生復合料的配比設計。

3.2 原地熱再生復合料級配設計

該工程選擇復拌熱再生方式，需要添加一定的新拌瀝青復合料，以提高舊路面的級配。所以在配比設計中，選擇基于AC-13級配，新拌瀝青含量15%。

（1）初始級配設計。由于舊復合料為AC-13復合料，經檢測級配良好，所以新級配仍采用該級配，按細、中、粗三種級配，開展新級配設計。依據工程經驗和該項目實際狀態，初步選用新添料的油石比例為5.1%，基于不同級配制備馬歇爾試樣，按體積指標開展設計級配的比較選擇。

（2）設計級配比選。基于初始級配油石比，參考不同級配下再生復合料的體積參數，開展設計級配比較選擇。舊料和新料按85%∶15%比例拌和，其中再生劑加熱控制在120~130 ℃，舊料加熱溫度控制在160 ℃，新加入骨料為5.1%的新料質量，再生劑為4%的舊料瀝青總量。應用馬歇爾擊實法，對成型馬歇爾試樣雙面均擊實75次，不同級配復合料的馬歇爾試驗結果具體見表2所示。

表2 不同級配復合料的馬歇爾試驗結果

試驗結果可顯示，舊路面級配良好，三種級配功效相近，三個級配的間隙率、穩定性和流動值均符合設計需求，指標狀態基本一致。考慮到復合料的高溫功效，該次設計選取級配3作為設計級配[1]。

（3）確定最優油石比。設計級配選擇級配3，調整新料油石比例，折算以后再生復合料的油石比分別取5.40%、5.10%、4.80%、4.50%。馬歇爾試件在165 ℃的溫度下，雙面75次擊實。經試驗選擇，AC-13熱再生復合料的最優油石比5.10%。

（4）目標配比設計。依據上述級配和最優油石比例，AC-13熱再生復合料目標配比設計結果具體見表3所示。

表3 熱再生AC-13復合料目標配比設計結果

4 原地熱再生施工技術

完成復合料設計后，需加強施工設備運行、加熱、攤鋪、碾壓等關鍵工序的測控。該節具體介紹原地熱再生技術的施工技術要點。

4.1 再生設備

自動化控制程度高、功效可靠的再生設備是原地熱再生施工質量的有力保障。工程中使用的原地熱再生裝備主要包括刨銑、加熱以及復拌設備。

（1）加熱機。加熱機的主要作用是加熱路面，使原有路面軟化。其應用計算機集中控制系統，方便操作。其加熱板應用特殊陶瓷材料制成，具備熱輻射和間歇式加熱特性，能夠保證加熱溫度與深度滿足施工要求，不會燒焦路面。工程施工過程中，沿施工方向設置3臺加熱機，對舊路面開展加熱，加熱深度可達4~6 cm。

（2）刨銑機。刨銑機緊跟加熱機，對加熱后的舊路面開展刨銑，再生裝備一般由加熱模塊與刨銑模塊構組成。其用于刨銑料以及刨銑后的路面的加熱保溫，刨銑部分包括左、中、右刨銑鼓，最大刨銑寬度可達4 m。刨銑機下部安裝再生劑噴灑裝備，由噴嘴、加熱裝置、存儲罐等部分組成，可根據設計量自動噴灑再生劑。

（3）復拌機。復拌機在原地熱再生裝置中起連接作用。在施工過程中，緊跟在運料車后面。一方面對刨銑后的舊料及新加入的瀝青復合料進行連續拌和，另一方面需要按照規定工作量，穩定均勻地給后面攤鋪機供料，以達到攤鋪機的作業要求。

4.2 舊路面加熱與銑刨

在對舊路面進行刨銑前，應使用加熱裝置對其進行加熱，以控制和降低刨銑對骨料的破壞，進而影響舊路面復合料的級配。

強化加熱過程中的溫度穩定性控制。在確保加熱溫度與深度的條件下，使舊路面受熱均勻。機組行進速率控制在2 m/min左右，加熱溫度不宜太高，防止面層瀝青過度老化。原路面4 cm深度范圍，溫度不可低于90 ℃，路面最高溫度不可超過200 ℃，以保證攤鋪層與刨銑界面之間的熱粘合功效，防止層間不良現象的產生[2]。

4.3 再生復合料施工

舊路面加熱刨銑后，需加入再生劑與新添料，再生復合料經復拌機復拌后，再經攤鋪機攤鋪與碾壓。在此過程中，需要明確相關技術參數，增強原地熱再生施工過程中的工程質量。

（1）噴灑再生劑。為使舊路面恢復至與新瀝青相當的功能，原地熱再生施工中應用一定劑量的再生劑。依據原地熱再生復合料的設計結果，選擇應用RA102再生劑，在使用前須加熱到110 ℃以上，以確保再生劑的黏度滿足噴灑要求。

在噴灑過程中，根據再生機組現場刨銑深度和行進速度，計算再生劑的噴灑量，準確控制噴灑計量，確保再生劑均勻噴灑在刨銑后的復合料表面。

（2）新拌復合料。新拌復合料在攪拌樓中生產。攪拌樓按60%設計產量進行控制，大約為200 t/h。攪拌樓配備6個冷料倉和6個熱料倉。攪拌樓內各熱倉的網孔規格分別為11×11 mm、16×16 mm、3×3 mm和6×6 mm。

在復合料的生產過程中，每盤料的攪拌總時間大約為60 s，骨料的加熱溫度約為190 ℃，SBS改性瀝青的加熱控制溫度大約在180±5 ℃[3]。

（3）復合料運輸。使用大噸位自卸車運輸瀝青復合料。為了控制發生離析，將復合料分3次裝入車廂的前、后和中部。車廂應用雙重保溫措施，嚴禁掀起篷布。復合料運至現場后，通過水銀溫度檢測現場溫度，都在165±5 ℃左右，滿足設計文件的有關要求。

（4）復合料復拌。新料與舊路面刨銑料由復拌機充分再生拌和。新料與刨銑料由裝配在復拌機內的收料裝置輸送至拌和鍋內，由拌和鍋內反轉的拌和軸充分拌和，能夠保證新料、刨銑料和再生劑拌和均勻，拌和后的再生復合料控制溫度在150 ℃以上。

（5）復合料攤鋪。攤鋪機準備啟動作業時，應預熱熨平板，保證熨平板底部達到100 ℃以上，按2±0.5 m/min控制攤鋪速率，振動頻率設置在20 Hz，以增強復合料的緊密性，防止產生拉毛或堆積現象。松鋪系數取1.2，攤鋪溫度控制在140 ℃以上。

（6）復合料壓實。攤鋪后，現場應用1臺膠輪壓路機和2臺雙鋼輪壓路機進行壓實。碾壓組合及作業參數見表4所示。

表4 碾壓組合及作業參數

初壓采用1臺雙鋼輪壓路機，靜壓一遍以后，再振壓兩遍，壓路機滾道重疊寬度應不超過20 cm，由外向中心碾壓，碾壓段長度控制在20 m以內；復壓應用1臺膠輪壓路機碾壓4遍；終壓應用1臺雙鋼輪壓路機靜壓2遍，以消除輪痕。

（7）交通放行。為防止過早通車造成路面推移、車轍等病害，在通車前，應保證路面溫度降至50 ℃以下，需要時可采取灑水降溫。

（8）溫度控制。復合料溫度狀態直接影響工程質量，因此各施工階段需要強化溫度控制。溫度過低會影響再生劑的噴灑，再生復合料的拌和、攤鋪和碾壓，溫度太高會造成瀝青過度老化。案例施工過程中的溫度控制標準見表5所示。

表5 施工過程中的溫度控制標準

5 原地熱再生效果評價

完成路面攤鋪后，對攤鋪效果進行檢測。檢測項目通常包括平整度、壓實度、滲水率和結構深度等。

5.1 平整度

平整度可以衡量出路面的質量水平，對駕駛舒適性有很大影響。該研究采用平度儀進行平整度連續檢測，該次原地熱再生路面平整度檢測結果均滿足≤1.2 mm的規范要求。

5.2 壓實度

對攤鋪完成的路面采取隨機抽樣的方法開展鉆芯采樣，發現芯樣完整，下承重層與上層黏結良好，粗骨料在細骨料之間分布均勻，表明再生施工的均勻度保證較好。

5.3 結構深度

為保證行車安全，瀝青路面應有良好的防滑功效，并確保瀝青路面與輪胎間具有足夠的摩擦力。壓實以后的熱再生復合料的防滑功效可以通過結構深度指數來反映。該研究采用鋪沙法測量結構深度，對現場結構深度開展采樣檢測。

從結構深度測試結果發現，熱再生路面的抗滑功效滿足設計要求，且采樣位置結構深度的離散性比較小，說明施工較好控制了再生復合料的離散性。

5.4 滲水檢測

按照瀝青復合料路面的滲水系數檢測方法，開展滲水系數檢測。滲水系數檢測結果如表6。

表6 滲水系數檢測結果

瀝青復合料路面的滲水系數設計要求為≤50 ml/min。檢測結果顯示，案例再生路面復合料路面的滲水系數符合技術要求，該原地熱再生路面有良好的密水功效。

6 結語

綜上，對某路面養護工程所應用的瀝青復合料路面原地熱再生養護技術進行了梳理研究。技術點包括再生劑用量、再生復合料配比、原地熱再生施工裝備配備、舊路面加熱與銑刨、復合料拌和、攤鋪、壓實等。新路面現場檢測結果顯示，采用原地熱再生復合料鋪就的路面，其平整度、結構厚度、壓實度以及路表的滲水系數均滿足設計要求，該技術具備較高的應用價值。