公路瀝青路面原地熱再生施工技術研究

王學忠,張 斌

（信豐縣交通運輸局,江西 信豐 341600）

0 序言

原地熱再生技術是利用專業熱再生機組裝備，對舊瀝青路面進行加熱、刨銑、翻松，摻加再生劑和一定比例新瀝青，復拌形成新瀝青復合料，通過攤鋪、碾壓等工序，完成對舊路面處理和新路面鋪筑。某路面在對病害路段進行養護時運用了原地熱再生技術，施工周期短，并經檢測其施工后的質量完全符合預期。該文重點圍繞該技術在工程中的具體運用展開討論。

1 工程概況

某公路路面結構：改性SBS瀝青AC-13（4 cm）+改性SBS瀝青AC-20（6 cm）+常規瀝青AC-25（6 cm）+冷再生（12 cm）+水泥穩定碎石（20 cm）+級配碎石（32 cm）。該公路經歷長時間使用后，部分路面產生了裂縫、坑槽、泛油及車轍等病害，為保障路面正常使用，決定采用原地熱再生技術對其進行養護。

2 原地熱再生瀝青復合料配比設計

2.1 舊復合料采樣方法

舊料采樣，一般經歷3個過程，首先在不影響級配的前提下，對舊路面進行切割、取料；而后對所取舊料給予清洗，區分上下面層，選擇合適的溫度進行烘軟處理；最后將烘軟舊料掰碎，取得上面層舊料，進行分析。

2.2 舊料分析

分析舊料，一是檢測舊料的級配，分析其是否滿足路面功效要求，為再生復合料級配設計提供技術資料；二是查驗舊料的性能指標是否符合規范要求。案例工程中舊料不同級配的分析結果具體見表1所示。

表1 舊料不同級配的過篩質量百分比

通過對舊料不同級配進行過篩分析發現：0.075 mm開始高出設計級配的高限，是因為長時期載荷影響下，粗骨料細化造成的。2.36 mm的過篩率低于40%，系屬AC-13C型。而公路所在地區雖然年均氣溫多在17.10～17.80 ℃之間，但在盛夏時常出現40 ℃以上的極端高溫，氣溫變幅波動較大，此級配滿足應用要求，不需要大幅調整[1]。

2.3 再生劑與使用劑量

再生劑的推薦劑量一般為舊瀝青料質量的3%～8%，該次試驗選擇0.01、0.03、0.05、0.07等4個標準作為試驗設計劑量。研究表明，伴隨再生劑劑量的降低，瀝青軟化功能也隨之降低，軟化點升高，延度和針入度降低。舊瀝青恢復值SBS I-D 類要求是：25 ℃針入度 40～60（0.1 mm），軟化點≥ 60 ℃，5 ℃延度≥20 cm，所以就再生劑3%的劑量而言，3項指標均基本是規范的最低值狀態，且再生劑對復合料功能的影響并不明確，因此遵循盡可能少用再生劑的設計原則，確定以舊瀝青質量的3%作為再生劑的劑量標準。

2.4 新復合料設計

2.4.1 骨料級配的確定

由于舊料級配滿足該區段的路用要求，以不大幅度調節原級配和考慮級配對新復合料的功能影響出發，分別進行A、B、C，3組級配試驗。其中接近舊級配是A級配，偏粗的是B級配，偏細的是C級配，3個級配具體見表2所示。

表2 新瀝青復合料級配

2.4.2 最優新瀝青劑量

通過馬歇爾試驗進行設計選擇再生復合料最優瀝青用量。馬歇爾試驗目的在于通過對復合料密實度、流值、穩定度等指標進行分析，確定再生新復合料的最優瀝青劑量。由于A、C級配較為接近，所以該部分設計僅考慮A級配和B級配。

首先分別對A、B級配的5個瀝青劑量水平進行預估。A級配中，新瀝青劑量取3.80%、4.30%、4.80%、5.30%、5.80% 5個水平；B級配中，新瀝青劑量取1.50%、2.00%、2.50%、3.00%、3.50% 5個水平。通過馬歇爾試驗，A級配和B級配的新瀝青最優用量分別取5.15%和2.42%。

應用車轍試驗評估再生瀝青復合料高溫穩定性，試驗檢測結果顯示，A、B級配的動穩度DS值均高于2 800，表明再生瀝青復合料的高溫性能要遠大于普通的瀝青復合料。A、B級配間，B級配動穩度比較低，所以A級配復合料的高溫穩定性更好。

規范規定再生復合料的水穩定性標準是85%，浸水馬歇爾試驗顯示，A、B級配分別具有98.40%和82.44%的殘留穩定度，B級配水穩定度比A級配低約10%，而A級配水穩定度在兩組級配中最好也超過規范的85%標準。是由于B級配的瀝青劑量低，復合料的間隙率高、造成瀝青與骨料之間的黏附性薄弱，因而復合料的抗水損性能不足。A級配克服了的B級配不足，應用比較細密的再生瀝青復合料，因而具有較優的抗水損功效。

2.5 再生復合料配比設計

原地熱再生施工利用再生重鋪機組進行施工，為適合再生重鋪機組攤鋪，建議新老瀝青復合料采取1∶9比例復合，瀝青復合料合成級配見表3所示[2]。

表3 基于質量百分比的瀝青復合料合成級配

由于新老復合料采取1∶9比例復合配制，可以計算獲得再生瀝青復合料A、B級配的最優瀝青劑量分別是4.80%和4.50%。

3 原地熱再生技術施工流程

3.1 施工前期準備

（1）對翻漿或毀損嚴重的區段，應提前進行挖補處理，對車轍比較深區段，進行必要的刨銑。

（2）施工前，要對特殊路面部位進行預處理，比如清理去除標線、對伸縮縫等區域開展預刨銑、用融熱板對伸縮縫進行保護。

（3）清理去除舊路面的灌縫材料、橡膠瀝青層和微表處面層。

（4）試驗路長度通常不低于200 m，工前檢查裝備技術狀態，校準裝備技術參數。

（5）啟動正式施工以前，清潔處理原路面。

3.2 軟化加熱

原地熱再生機組利用柴油燃料進行循環熱風加熱，加熱溫度影響刨銑均勻性，溫度通常要保持在180 ℃以上，從而降低刨銑對原級配的影響，同時也保障了舊路瀝青得到充分軟化，重新獲得良好的流動性。案例工程中利用2臺加熱機加熱時，發現加熱后的舊路瀝青層的溫度仍然過低，銑刨時容易把舊瀝青復合料中的粗集料打碎，加大級配的變異性，進而影響再生瀝青復合料的路用功效。所以，施工過程中改為3臺加熱車預熱，現場施工功效顯著改善，符合再生瀝青復合料級配變異的控制需求。

3.3 舊路面刨銑

刨銑是原地熱再生技術的關鍵技術環節，直接影響舊料的級配變異性和均勻性，間接影響再生瀝青復合料路面功效。

銑刨機組應用轉子式技術，刨銑刀具耐磨，刨銑層基面平整度高，有利于保障再生路面新料鋪層的均勻性，利于新路面形成和維護強度。經中間銑刨鼓噴灑再生劑，之后瀝青面層被刨銑，在刨銑罩內，再生劑和瀝青舊料進行充分混合，保證了舊瀝青復合料的再生功效。

3.4 添加新料與復拌

案例路段原路面銑刨的舊瀝青料利用率100%，摻配新瀝青復合料10%，以改善舊瀝青復合料的級配。新復合料在拌和站進行集中拌和，并用卡車運到攤鋪現場，拌和站新料拌和速度須合理配置，以與運輸和現場鋪筑速率相協調，保證操作的連續性，防止發生待機、斷料，也要避免積料待卸情況的發生。

摻拌溫度是瀝青復合料各項功效的重要影響要素。當摻拌溫度太低時，摻拌相對困難，不能保證瀝青與骨料拌和充分，造成瀝青不能均勻裹附骨料的情況，復合料功效會因此大受影響。摻拌溫度太高時，加快瀝青老化反應，復合料功效降低，路面使用壽命會受到影響。為保證殘留穩定度、間隙率等技術指標符合要求，摻拌溫度一般應控制在150 ℃以上，初碾壓溫度應控制在135 ℃以上。

3.5 攤鋪作業

拌和好的再生復合料，由再生料攤鋪機攤鋪，其中攤鋪高度由高度感受器監視控制。攤鋪時瀝青復合料溫度應控制在140 ℃左右，一旦溫度低于該溫度，要及時分析原因并給予處理。要按施工機組的性能標準進行操作，尤其要控制施工機組的行進速率，注意檢查攤鋪功效，出現不攤鋪均勻、高度異常或離析時，要及時處理。

3.6 鋪層壓實

碾壓是瀝青再生復合料路面施工的關鍵工序之一，碾壓質量決定路面壓實質量。碾壓溫度和碾壓方式組合是瀝青再生復合料壓實質量控制的關鍵，將直接影響碾壓質量和再生路面的技術功效。攤鋪完成后，先用壓路機靜壓，再用振動碾壓，并用膠輪揉搓碾壓，最后用光輪碾壓找平。初壓、復壓、終壓的溫度，分別控制在140 ℃以上、130 ℃以上、110 ℃以上。

4 再生復合料路面功效檢測

案例工程完成鋪筑后，對路面進行了以下檢測。

（1）平整度。檢測平整度IRI指數，應用3 m直尺檢測分析路面平整度，共檢測43段，100%合格率，獲得IRI均值為2.2 mm。

（2）壓實度。鉆芯取樣對路面壓實度進行檢測，檢測結果顯示，部分級配B的壓實度檢測點存在不滿足要求的情況，級配A的功效良好，壓實度均滿足設計要求。面層鉆芯檢測結果見表4所示。

表4 面層芯鉆取樣檢測結果

（3）厚度。共計測點檢測43個點，厚度誤差2.8 mm。

（4）路面外觀。瀝青復合料再生路面平整，無顯著病害。

（5）滲水系數。對路面進行滲水測試，測試結果見表5所示。設計要求面層滲水系數≤300 ml/min，可見級配A滲水系數符合設計要求，其他檢測項目及結果見表6所示[3]。

表5 再生路面滲水系數

表6 案例原地熱再生路面現場檢測項目與結果

5 結語

綜上，基于工程案例實用，介紹了公路瀝青路面原地熱再生技術在工程中的運用，主要介紹了以下技術要點：

（1）原地熱再生瀝青復合料配比設計，包括舊料采樣分析、再生劑和新加瀝青使用劑量、再生復合料配比設計等技術點。

（2）原地熱再生瀝青復合料路面施工技術，包括工前準備、舊路軟化加熱、刨銑、添加新料與復拌、攤鋪作業、新鋪層壓實等技術點。

（3）進行了再生復合料路面功效檢測，案例原地熱再生新鋪瀝青路面的平整度、滲水系數、鉆芯厚度和壓實度等功效符合設計要求。原地熱再生工藝具有材料再利用、節約工期、施工便捷、交通影響低等優勢。