道路工程瀝青路面損壞成因及應用熱再生技術的效果分析

賀金寶

（寧夏凱珠機械化工程有限公司，寧夏 銀川 750200）

0 引言

熱再生是一種新型瀝青路面修補技術，該技術具備環(huán)保、操作簡單、可四季施工等優(yōu)勢，在公路養(yǎng)護施工中采用該技術，能夠有效提高施工效率及質量，既能滿足國家的節(jié)能減排要求，也能確保道路暢通，延長道路使用年限，符合時代發(fā)展趨勢。

1 案例概述

以某道路工程為例，其總長度為23.9km，屬于4車道類型，其設計速度為120km/h。該工程在2010 年正式通車運行，隨著車輛通行數(shù)量的持續(xù)增多，特別是重載車輛通行數(shù)量的增加以及自然環(huán)境的影響，路面結構出現(xiàn)老化、損壞的情況。并且，某些路段出現(xiàn)了諸多質量病害，如裂縫、坑槽等，需采取有效養(yǎng)護手段對其進行治理。進入施工現(xiàn)場實地勘察，在此基礎上全面細致對比各類方案，根據(jù)多維度對比分析結果，決定采用熱再生技術開展維修養(yǎng)護工作。熱再生技術施工費用明細見表1。

表1 熱再生技術施工費用明細

2 道路工程瀝青路面常見損壞及成因

2.1 裂縫、塊裂、龜裂

瀝青路面裂縫發(fā)展的規(guī)律為：完好路面出現(xiàn)細微裂縫—發(fā)展成較寬裂縫—展成塊狀裂縫—形成龜裂。

2.1.1 強度裂縫，當前該道路的瀝青路面和路基強度過小，從而引發(fā)裂縫病害，具體表現(xiàn)在彎沉較大、沉陷、車轍等方面。強度裂縫是在車輛荷載作用下，半剛性基層底部產(chǎn)生拉應力，如果拉應力大于基層材料的抗拉強度，則基層底部很快開裂，直至影響到瀝青面層。

2.1.2 彎拉疲勞裂縫，在車輛的長期載荷作用下，路面材料會出現(xiàn)彎拉強度不足等問題，進而導致路面出現(xiàn)彎拉疲勞裂縫，此類裂縫病害首先縱向產(chǎn)生，然后發(fā)展成塊狀裂縫，若不及時治理，則會進一步發(fā)展，最終形成龜裂[1]。

2.1.3 老化裂縫，受材料因素、自然因素影響，加之使用時間的增加，會導致瀝青材料老化，張拉力減小，變形能力弱化，這種情況下，便容易出現(xiàn)路面斷裂的情況，在出現(xiàn)龜裂病害的同時會出現(xiàn)露骨、麻面等問題。

2.1.4 低溫收縮裂縫，在冬季，隨著氣溫的降低，路面收縮會較為嚴重，在行車荷載的不斷作用下，容易導致路面疲勞斷裂，一般表現(xiàn)為大范圍龜裂。

2.1.5 反射裂縫，原本的路面基層，尤其是半剛性基層發(fā)生裂縫病害，便容易引發(fā)瀝青路面反射裂縫。

2.2 路面沉陷

2.2.1 均勻沉降，在行車作用以及諸多自然因素的持續(xù)作用下，路面會進一步密實度與穩(wěn)定性，進而整體沉降，這種情況通常不會破壞路面。

2.2.2 不均勻沉降，若是存在路基和路面的密實度較低、碾壓不夠均勻、未有效銜接接頭、在施工過程中路基灰土沒有充分均勻拌和等情況，在行車荷載的反復作用下，路面則會出現(xiàn)不均勻沉降。

2.3 路面車轍

路面車轍的產(chǎn)生原因一般有以下幾種。

第一，瀝青混合料配比不合理（如瀝青用量過多）、瀝青材料選用不當或集料粒徑不科學等，會導致瀝青混合料處于高溫條件下缺乏穩(wěn)定性，進入夏季之后則極易出現(xiàn)車轍問題。第二，在道路工程施工過程中，瀝青路面沒有充分壓實，在行車荷載的作用下，會漸漸形成車轍。第三，路面基層強度過低，在重載車輛的不斷影響下，導致基層斷裂甚至產(chǎn)生永久變形，進而出現(xiàn)路面車轍現(xiàn)象。第四，在行車荷載的長時間下，加之環(huán)境因素影響較大，容易導致路面表面磨損、松散，使集料顆粒脫落，進而形成車轍。

2.4 路面坑槽

第一，施工過程中出現(xiàn)的坑槽。路面壓實度過低，基層混合料拌和不均勻，灰土或二灰碎石內的石灰沒有完全消解，混合料出現(xiàn)離析情況等，都可能導致公路通車之后出現(xiàn)坑槽。第二，裂縫繼續(xù)發(fā)展，形成坑槽。在路面斷裂時，沒有第一時間進行灌縫處理，使路表水滲透到基層中，在行車荷載的不斷作用下，會導致瀝青面層和基層相脫離，發(fā)展成龜裂，繼而路面逐漸剝落、形成坑槽。第三，突發(fā)事故導致的坑槽。交通事故、失火事故等突發(fā)事故，也會引發(fā)路面坑槽病害。

2.5 波浪擁包

第一，瀝青面層內部瀝青含量偏高、黏度過小、軟化點過低，礦料級配不佳、細料用量過多等，會導致面層材料的高溫抗剪強度不足，在行車荷載的不斷作用下，則容易出現(xiàn)波浪擁包，在剎車次數(shù)較多的路段這種問題會更明顯[2]。第二，基層局部有大量水分滯留、基層存在大量浮土等，會導致面層與基層難以充分結合，在行車水平力的影響下，路面會出現(xiàn)推移現(xiàn)象，進而使局部出現(xiàn)不規(guī)則隆起變形。第三，在不同類型路面的交接部位，如瀝青混凝土路面與水泥混凝土路面交接部位，由于兩種路面的強度不同，在外界溫度的影響下，會發(fā)生不同的變形，在重載車輛的反復作用下，瀝青混凝土容易遭受推擠，進而出現(xiàn)波浪擁包病害。

3 熱再生設備的構成與熱再生技術原理

3.1 熱再生設備的構成

熱再生設備主要由加熱系統(tǒng)、瀝青噴灑系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等構成。

3.1.1 加熱系統(tǒng)，選用天然氣等材料，通過燃燒形成藍光熱輻射，以此加熱瀝青路面，對其進行軟化分解。

3.1.2 瀝青噴灑系統(tǒng)，對老化瀝青路面進行加熱，再適量噴灑液化瀝青，而后拌和混合料，增加原瀝青混凝土中的瀝青占比。噴灑環(huán)節(jié)結束后，可通過柴油加高壓空氣的方式清除噴管中的瀝青，避免噴管堵塞。

3.1.3 動力系統(tǒng)，通過動力系統(tǒng)，設備能夠更便捷地近距離轉移作業(yè)地點，實現(xiàn)高效作業(yè)。

3.1.4 發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電系統(tǒng)能夠實現(xiàn)加熱設備的電力輸出和存儲，充分滿足其電力需求。

3.1.5 升降系統(tǒng)，升降系統(tǒng)能實現(xiàn)加熱板的上升或降落。

3.1.6 電控系統(tǒng)，電控系統(tǒng)的主要作用在于操作與控制加熱設備。

3.2 熱再生技術的工作原理

作為一種新型瀝青路面修補技術，熱再生技術具有高效、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)勢。該技術的工作如下：將液化天然氣輸送至加熱板中，然后通過加熱板中的電子打火，氣體被點燃時會形成藍光熱輻射，借助加熱板將熱量傳至損壞路面，通過間歇式加熱方式讓路面均勻受熱，達到軟化目的，再結合瀝青混凝土路面的實際情況，判斷是否需要添加乳化瀝青、石子等材料。之后開展人工拌和與攤鋪工作，通過壓路機進行碾壓，充分壓實新舊路面，全部施工結束后，待路面溫度冷卻至合適溫度方可通車。

4 道路工程瀝青路面熱再生技術的應用對策

瀝青路面遭受損壞，需盡快修復，并采用合理、有效的技術措施，熱再生技術便是當前路面養(yǎng)護工作中的一項重要技術措施。該技術主要通過加熱方式軟化原路面，再銑刨原路面上的瀝青混合料，之后在其中加入一定量的瀝青以及瀝青再生劑，充分拌和新舊瀝青材料，使兩者黏結再生，優(yōu)化其級配、空隙率等指標，再通過攤鋪、壓實等工序，改善瀝青路面的性能，保證路面質量。

4.1 配合比設計

配合比設計相當重要，其決定著熱再生施工能否順利開展以及瀝青路面養(yǎng)護質量能否提升，因此施工單位需要高度重視配合比設計。在配合比設計環(huán)節(jié)，需要合理確定新、舊瀝青混合料所占的比重，即新瀝青的添加量，還要明確再生劑的使用量，如此才能為接下來的瀝青混合料拌和與施工環(huán)節(jié)奠定良好的基礎。在明確新、舊混合料配比、油石比以及再生劑添加量的基礎上，需要合理確定每一類材料的實際用量，并制備試件進行試驗，確保配合比設計的合理性。此外，要加強對再生瀝青混合料的性能檢測，明確其強度、水穩(wěn)性、耐久性等指標，確保全部性能達標，以更好地滿足施工要求。由于瀝青單價比較高，若道路工程施工現(xiàn)場附近缺乏砂石，為實現(xiàn)成本節(jié)約目標，確保配合比設計達到施工標準，可在一定范圍內提高舊料的摻配率，并有效落實拌和作業(yè)，使混合料制備達到施工需求，為取得更好的路面修復效果提供良好的材料基礎。

4.2 施工準備

在開展道路工程施工之前，相關人員需要實地檢查周邊環(huán)境，及時有效地隔離容易影響施工的加油站等，防止對施工產(chǎn)生不良影響。選用合適的機械設備并做好調試工作，確保機械設備處于良好的運行狀態(tài)。加強對瀝青與砂石的質量檢測，確保材料質量達標。進行技術交底，由技術人員向相關施工人員傳授規(guī)范的工藝流程，使其在充分掌握工藝流程的基礎上嚴格按照施工標準展開作業(yè)。

4.3 舊路面處理

對舊瀝青路面出現(xiàn)的破損、松散情況，需要采取挖補措施，當路面變形深度達30～50cm 時，需要采取銑刨處理措施，并妥善處理可能對熱再生施工產(chǎn)生影響的裂縫。充分清理路面上的雜物、突起物等，確保路面干凈平整。

4.4 平整度控制

保證再生路面厚度整體一致，嚴格控制混合料攤鋪速度，切忌攤鋪過程中隨意暫停，需要保證攤鋪勻速、連續(xù)進行。嚴格管控混合料碾壓質量，通過分層填筑及壓實，使每一層的松鋪厚度在20～30cm 范圍。同時，碾壓設備需要緩慢、穩(wěn)定行駛，禁止隨意停頓。注重現(xiàn)場檢測以及平整度管控，采用3m 直尺嚴格檢測路面平整度，一旦發(fā)現(xiàn)不合格部位，必須第一時間采取處理措施。

4.5 再生劑添加

對舊路面進行取樣試驗，主要檢測延度、針入度等參數(shù)，通過試驗結果確定最適宜的再生劑摻入比例。在瀝青混合料“再生”過程中，需要嚴格檢測其密度、穩(wěn)定性及空隙率等，同時要加大對道路工程施工現(xiàn)場的監(jiān)管力度，確保再生劑的用量恰到好處，最大化優(yōu)化混合料的各方面性能，使材料質量更好地滿足施工要求，取得更好的養(yǎng)護修復效果。

4.6 混合料攤鋪

當采用熱再生技術進行瀝青路面養(yǎng)護施工時，為保證瀝青混合料攤鋪質量，確保路面足夠平整，需要連續(xù)、均勻地進行攤鋪作業(yè)，并將攤鋪速度控制在2m/min～4m/min，如此才能有效避免離析、裂紋等現(xiàn)象的發(fā)生率。此外，要嚴格把控瀝青混合料的攤鋪溫度，一般需要將之控制在120℃～150℃。以再生層厚度為參考，合理調整攤鋪機熨平板的振搗功率，將混合料的初始密度控制在最適宜的范圍，為接下來的碾壓施工提供便利。

4.7 混合料碾壓

選用大噸位雙鋼輪振動壓路機或輪胎壓路機開展碾壓作業(yè)，結束攤鋪作業(yè)之后即刻進行碾壓，同時將適量水分噴灑于輪胎上，防止黏輪發(fā)生。碾壓作業(yè)一般分為三個環(huán)節(jié)，即初壓、復壓與終壓。無論是初壓、復壓還是終壓，都要保證碾壓過程的連續(xù)性和均勻性，同時注重質量檢測，若存在碾壓質量不達標的部位，需要及時采取修補措施，必要時須返工，從而有效保證路面壓實度。

5 道路工程瀝青路面熱再生技術的應用效果

熱再生技術優(yōu)勢鮮明，除了方便施工之外，還可節(jié)約成本，為道路工程質量提供重要保障，同時避免周圍環(huán)境遭受破壞，提高道路工程施工效益。

5.1 確保工程質量

養(yǎng)護維修施工任務完成后，通過工程質量檢測與驗收，瀝青路面壓實度、平整度、穩(wěn)定度、抗滑摩擦系數(shù)等各項指標合格，滿足施工規(guī)范要求，整個工程質量評定等級為合格。不僅確保瀝青路面病害修復效果，還有效滿足車輛安全順利通行需要。

5.2 節(jié)省養(yǎng)護施工費用

熱再生技術的施工工藝流程相對簡單，便于施工人員開展各項活動，有利于順利完成施工任務，同時還能減少人工費、材料費和機械費。該技術可以對舊路面瀝青實現(xiàn)100%的回收，從而降低材料采購成本，避免舊路面材料浪費。進而顯著節(jié)約施工成本，降低瀝青路面養(yǎng)護維修工程造價。

5.3 環(huán)境效益比較明顯

舊路面瀝青材料如果未能得到充分利用，可能對周圍環(huán)境帶來污染。熱再生技術能實現(xiàn)對舊路面瀝青材料的利用并且能夠在養(yǎng)護維修中充分發(fā)揮作用。從而顯著降低對周圍環(huán)境的破壞，能夠取得較為明顯的環(huán)境效益。

6 結語

綜上所述，將熱再生技術應用于瀝青路面養(yǎng)護施工，能夠有效滿足路面養(yǎng)護需求，達到良好的施工效果，且能有效節(jié)約施工成本。在開展實際養(yǎng)護工作時，施工人員需要正確認識該項技術的重要性，掌握該技術的各項工藝流程，施工工程中規(guī)范操作，切實保證施工質量，進而及時、有效地修復受損的瀝青路面，為道路行車安全提供有力保障。