就地熱再生技術在瀝青路面預防養護中的應用

1 引言

隨著國民生活水平的提高，國內汽車數量飛速增加，高速公路路面所承受的汽車荷載逐年增加， 使得國內早期修建的高速公路出現車轍、龜裂、車轍等病害，嚴重影響路面使用性能，因此，大量早期修建的高等級公路需要進行養護。 傳統的路面返修需要進行大量翻挖， 導致大量舊瀝青混合料隨意堆置，造成資源浪費[1]。為了使舊瀝青混合料得到充分利用，瀝青再生技術已成為路面養護的發展趨勢，其中，就地熱再生技術普遍用于目前高等級公路養護中。 故本文對該技術進行進一步研究，為道路養護建設提供一定技術指導。

2 工程概況

選取某高速公路養護工程K1501+200～K1502+200 段為例進行研究。 該高速公路設計車道為雙向四車道， 設計車速80 km/h， 路基寬36 m， 路基平均填高3.5 m， 最大填高為5.7 m， 最小填高為2.8 m。 原路段結構在長期行車荷載作用下，路面結構嚴重損壞。 經研究，決定采用就地熱在生技術該路段進行養護處理。

3 原材料性能檢測

3.1 RAP中舊瀝青性能檢測

針入度、 軟化點和延度是用來評價瀝青混合料路用性能的三大物理指標，本文對試驗路段的RAP 舊瀝青性進行針入度、軟化點和延度檢測，同時與重慶70 號瀝青三大指標進行對照分析，以判斷RAP 中舊瀝青老化程度，確保能否再次利用，試驗結果見表1。

表1 舊瀝青性能指標

由上述試驗結果可知，就瀝青針入度、軟化點均大于重慶70 號瀝青規范值，而延度大于重慶70 號瀝青規范值，說明道路在多年交通荷載作用下，舊瀝青已嚴重老化，需進行翻修、養護處理。

3.2 新瀝青性能檢測

本項目就地熱再生技術養護施工中， 新瀝青采用為SBS改性瀝青，經檢測各項性能否滿足施工要求。

3.3 再生劑性能檢測

再生劑是就地熱再生技術施工中的重要添加劑， 本文對所選用再生劑的各項指標進行性能檢測，檢測結果見表2。

表2 再生劑性能檢測

由上述試驗結果可知，所選用的在生劑滿足施工要求。

3.4 集料性能檢測

本文選擇石灰巖碎石，按照JTG E42—2005《公路工程集料試驗規程》對集料性能檢測，各項性能滿足規范要求。

4 工程應用

4.1 施工工藝

4.1.1 施工前準備

養護路段需要進行封閉交通， 因此， 提前放置路用指示牌，并規劃好備用路段。 清理病害路面原有的薄層罩面、灌封材料等，同時路面進行打掃，使路面干凈整潔，方便施工[2]。

4.1.2 新混合料攤鋪

本項目采用復拌再生工藝， 攤鋪時復拌機跟隨加熱劑緩慢行駛，中途不得急剎、掉頭等操作。 加熱機組在施工時，應控制整個復拌機組行駛速度，通常在1.5～2.5 m/min。

4.1.3 新混合碾壓

攤鋪結束后進行碾壓，其規則為：先輕壓，后重壓、先慢壓，后快壓、先壓兩邊，后壓中間，壓實遍數在8 次以上，14 次以下為佳，初次壓實采用三輪壓路機，壓實速度控制在1 km/h，靜壓3 遍；復壓采用振動壓路機，壓實速度控制在1.5 km/h，重壓5 遍；最終壓實采用膠輪壓路機，壓實速度控制在1.5 km/h，靜壓2 遍[3]。

4.1.4 養護

在施工結束后不得立即開放交通， 需在養護完成后于晴天開放交通。

4.2 新生混合料高溫性能研究

路面高溫穩定性是評價瀝青混合料質量的重要指標，良好的高溫穩定性，可以有效抵抗路面車轍，使路面保持整潔，目前我國常用測定方法為車轍試驗，以動穩定度進行評價，其公式如下：

式中，DS 為動穩定度， 次/mm；d1為對應時間t1的變形量，mm；d2為對應時間t2的變形量，mm；C1為修正系數，取1.0；C2為試件系數，取1.0；N 為試件輪碾速度，取42 次/min。

本文分別采用3 種油石比混合料試件， 并對其進行車轍試驗，確保合適油石比并確保高溫性能。 試驗結果見表3 及圖1。

圖1 再生瀝青混合料高溫穩定性檢測圖

表3 再生瀝青混合料高溫穩定性檢測表

由表3 可知，當油石比為4.8%時，動穩定度值分別為3 154 次/mm、3 088 次/mm、3 425 次/mm，均值為3 222 次/mm；當油石比為5.0%時，動穩定度值分別為4 255 次/mm、4 876 次/mm、5 613 次/mm，均值為4 915 次/mm；當油石比為5.2%時，動穩定度值分別為5 042 次/mm、4 521 次/mm、3 942 次/mm，均值為4 502 次/mm，均滿足規范要求。 由圖1可知，油石比與高溫穩定性呈線性關系，先增加后降低，當油石比為5%時，新生混合料動穩定次數最大，高溫新能最佳。因此，在滿足高溫性能要求下，可采用油石比為5%的再生混合料新能最佳。

3.2 新生混合料水溫定性能研究

路面水穩定性是評價瀝青混合料質量的重要指標之一，良好的水穩定性，可以有效抵抗路面病害，保證行車舒適，目前我國常用測定方法為浸水馬歇爾試驗。 本文分別采用3 種油石比混合料試件，并對其進行浸水馬歇爾試驗，確保合適油石比并確保水溫定性。 試驗結果如表4 及圖2 所示。

圖2 新生瀝青混合料浸水馬歇爾試驗結果圖

表4 新生瀝青混合料浸水馬歇爾試驗結果表

由表4 可知，當油石比為4.8%時，浸水30 min 后穩定度為20.22 kN， 浸水48 h 后穩定度為17.31 kN， 殘留穩定度為85.6%；當油石比為5.0%時，浸水30 min 后穩定度為20.87 kN，浸水48 h 后穩定度為18.54 kN，殘留穩定度為88.8%；當油石比為5.2%時，浸水30 min 后穩定度為21.90 kN，浸水48 h 后穩定度為18.92 kN，殘留穩定度為86.4%。 由圖2 可知隨著油石比增加，穩定度先增加后降低，在油石比為5%時，穩定度最大，說明此時水穩定性能最佳。 因此，在工地施工，可采用油石比為5%的再生混合料，此時水穩定性能較佳。

5 結語