瀝青混凝土熱再生技術在山區公路路面養護工程中的應用分析

劉泉華

（通江縣公路養護管理段，四川 巴中 636700）

0 引言

近年來，我國的公路路面大多采用瀝青混凝土鋪筑，隨著使用年限增加，公路路面均會面臨損壞的問題，需進行大面積維修，可能產生大量的舊瀝青路面材料，若處理不當，不僅會占用施工場地，還可能造成環境污染。為解決這一問題，瀝青混凝土再生技術應運而生，該技術將廢棄或翻修的舊瀝青混凝土路面經過翻挖、回收、破碎、篩分，再添加適量的新瀝青、新骨料、混合劑、再生劑重新攪拌成再生瀝青混合料，用于鋪筑路面面層或基層[1]，實現變廢為寶。

1 工程概況

該實證研究的路段為四川省道S302 線漆梓路，路線全長4km（樁號K203+000—K207+000），路基寬度8.5m，行車道寬度2m×3.75m，硬化路肩2m×0.5m，設計速度40km/h。該路段于2016 年實施改造，挖除原路面結構后重新鋪筑了4cm 瀝青上面層、5cm 瀝青下面層、25cm 水穩層、15cm 級配碎石墊層，2016 年至2023 年，僅對路面進行日常維護保養。根據《公路工程技術標準》（JTG B01—2014）有關規定，經對公路現狀復測擬合綜合分析，基本滿足二級公路的技術標準。

經7 年運營，該路段公路瀝青面層的承載能力開始降低，加之近年來通江境內多個重點工程同時開工建設，重型運輸車輛對道路造成極大壓力，超重車輛使瀝青混凝土路面所承受的剪應力過大，公路多處出現裂縫、沉陷等病害。為改善公路面層性能質量，提高行車安全性，必須修復原路面病害，以滿足路面的使用功能要求并延長現有路面的使用壽命。

研究路段所在的通江縣位于米倉山東段南麓大巴山缺口處，地貌以中、低山為主，全域地處秦巴山集中連片特困地區，原為國家扶貧工作重點縣，2019 年實現脫貧摘帽，但2022 年地方一般公共預算收入僅5.03 億元，支出高達58.95 億元，能投入到公路養護的財政資金有限，為節省養護工程投資，該工程試點探索采用瀝青混凝土再生技術用于養護工程施工。

2 瀝青混凝土路面再生技術選擇分析

2.1 瀝青混凝土路面再生技術概述

根據《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG/T 5521—2019）[2]和各地實踐經驗，瀝青混凝土路面再生技術分為瀝青路面冷再生技術和瀝青路面熱再生技術。

冷再生技術是將病害瀝青路面的回收材料在常溫下，通過一定工藝措施加工后再重新利用，施工過程中材料不需要加熱，分為全深式冷再生、就地冷再生和廠拌冷再生三種方式。熱再生技術則是將病害瀝青路面的回收材料通過高溫使舊瀝青材料軟化，再加入適量再生劑等添加劑，通過攪拌、攤鋪、壓實等施工工序，使再生瀝青重新發揮路面性能，其分為就地熱再生和廠拌熱再生兩種方式。

經綜合試驗路段公路等級、路面病害現狀、施工期間氣候狀況等多種因素分析，該工程宜選用熱再生技術施工。

2.2 熱再生技術方案比選

2.2.1 就地熱再生

就地熱再生技術是對舊瀝青路面加熱處理，在材料軟化后進行翻挖、破碎，并加入新的瀝青混合料和外加劑，經測試符合技術要求，利用機械進行攤鋪碾壓，使舊路面變為新路面。該技術能夠處理路面裂縫、車轍等情況，優點是工藝簡單、作業速度快，舊瀝青路面材料的利用率高；缺點是僅對面層進行養護，無法修復基層病害，且養護后的路面高度明顯增加，容易受氣候溫度影響。

2.2.2 廠拌熱再生

廠拌熱再生是在拌和廠將瀝青混合料回收料（RAP）破碎、篩分后，按一定比例與新礦料、新瀝青、瀝青再生劑等加熱拌和為混合料，再鋪筑形成瀝青路面的技術。該技術能夠處理路面裂縫、沉陷、車轍等情況，優點為工藝較易控制、再生后的混合料性能較好、質量有保證、適用范圍廣、實用性強，適用于各種路面結構，養護后的路面高度不會產生變化；缺點是成品料的運輸費用增加，施工效率低于就地熱再生方案。

結合該工程實際情況，公路的面層、基層均存在破損，且裂縫病害較多，路面修復周期較長，采用就地熱再生技術無法修復基層病害。因此，最終選用廠拌熱再生方案對該公路進行養護。

3 舊瀝青路面材料廠拌熱再生施工技術方案

3.1 配合比設計

3.1.1 級配組成

在路面破損調查的基礎上，對舊瀝青路面銑刨取樣，經抽提、篩分處理，將下面層的AC-25 料篩分成0～5mm、5～10mm、10～20mm 三類[3]，通過分析瀝青含量、表觀相對密度、毛體積相對密度、級配系數等指標，為再生瀝青混合料的拌制提供依據。

舊瀝青路面材料的物理性質應符合以下要求：粒徑0～5mm 的瀝青含量約在4.9%，表觀相對密度2442g/cm3，毛體積相對密度2635g/cm3；粒徑5～10mm的瀝青含量約在4.4%，表觀相對密度2635g/cm3，毛體積相對密度2514g/cm3；粒徑10～20mm 的瀝青含量約在4.2%，表觀相對密度2716g/cm3，毛體積相對密度2728g/cm3。

利用公式計算新集料、舊集料的摻配關系，確定混合料的級配比例：

式（1）中：r表示新集料在混合料中的占比；Pns表示新集料在混合料中的占比；Psm表示舊料中瀝青的占比；Psb表示舊料在再生混合料中的占比。

3.1.2 最佳瀝青用量估算

本文采用《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG/T 5521—2019）附錄D 中的公式Pb=0.035a+0.045b+Kc+F估算瀝青目標用量。結合當地工程施工經驗，a取值73%、b取值19%，c取值7%，K取值0.18，F取值0.2，計算得到Pb值為4.27%。油石比擬定3 個方案，分別為4.0%、4.3% 和4.6%，加入用量為Pb的SBS 改性瀝青，密度為1.01g/cm3，針入度為66.2mm，軟化點為82℃，延度為28cm，溶解度為99.7%，布氏旋轉黏度為2.35Pa·s。按規范要求制備馬歇爾試驗，測試體積參數后浸泡在恒溫水箱內，計算流值、相對穩定度系數，最終確定最佳瀝青用量為4.3%。

3.1.3 集料和填料性能

集料和填料均使用石灰巖，主要技術性能指標如下：

粗集料壓碎值為21.4%，表觀相對密度值為2.73g/cm3，毛體積相對密度為2.70g/cm3，吸水率為0.44%，軟石含量為2.8%。5～10mm、10～20mm 針片狀顆粒含量分別是12.4%、13.5%，洛杉磯磨耗值分別是25.3%、21.6%。

細集料表觀相對密度為2.63g/cm3，砂當量為69.2%，棱角性（流動時間法）為33.4s，亞甲藍值為2.2g/kg。

填料表觀相對密度為2.69g/cm3，含水量為0.3%，親水系數為0.6，塑性指數為3.5%，外觀無團粒、結塊。

3.2 現場施工技術

3.2.1 銑刨

銑刨是將舊瀝青路面挖除，從中獲得瀝青混合料。該工程使用冷銑刨機，型號為PM200，銑刨寬度2m、最大深度0.3m，最大工作速度為38m/min，銑刨作業中切削料粒度均勻，去除老化磨損的鋪層，露出有紋理的表面，為后續重新攤鋪打下基礎。其技術要點為：

一是銑刨前清理路面，清除泥砂、塵土、雜物等，標記路面破損處，然后對銑刨路段噴水降塵，保證環境清潔。

二是每個車道銑刨1 次，設計銑刨深度33cm，為滿足深度要求可分兩層挖除。

三是層間與舊路的交界處采用預留臺階的方式進行連接，縱向臺階的寬度為10cm，起點、終點的臺階寬度均為30cm。

3.2.2 破碎

銑刨后得到的舊瀝青路面材料，集中運輸至拌和廠破碎處理。使用推土機將相同的瀝青路面材料混合均勻，再用破碎機處理，破碎后的最大粒徑要求≤16mm，不符合要求的二次破碎。舊料全部破碎完成后進行篩分，按照篩分粒徑大小不同，分為兩類存儲在料倉中。

裝料前需檢查含水量指標，一般控制在3%，超過3%的自然晾曬，低于3%的適當灑水。材料進入料倉后需安排專人管理，料倉內的場地采取防潮、防水措施，防止材料性質變化。

3.2.3 混合料拌和

混合料拌和采用間歇式混合設備，具有配料、計量、加熱等功能。進料順序為：舊瀝青材料和再生劑—新集料—新瀝青—礦粉，最終生成新的混合料。嚴格控制每種物質的加熱溫度，其中舊瀝青材料和再生劑為100℃～120℃，新瀝青為155℃～165℃，礦粉為185℃～200℃。嚴格控制拌和時間，舊瀝青材料干拌10s，加入再生劑；新集料則需先干拌15s，再濕拌30s；拌和完成后，瀝青應覆蓋在礦料上，避免集料出現白化、團聚或離析現象。

3.2.4 攤鋪碾壓

安排人員對攤鋪機履帶前方道路進行清理，避免存在積水、雜物。檢查設備性能是否完好，如設備轉向精度、螺旋輸料器的供料情況，出現問題需及時處理。熨平板是其中一個重要裝置，長時間使用后易變形、磨損，導致路面出現裂紋缺陷。為避免缺陷發生，應定期檢查熨平板有無變形磨損，及時維修更換。熱再生瀝青混合料的攤鋪溫度，控制在165℃～170℃之間，攤鋪機的行進速度為3km/h，工作人員需準確記錄攤鋪范圍和方向、作業溫度和遍數等數據。

攤鋪完成后，碾壓分為初壓、復壓和終壓。初壓使用鋼輪壓路機，將混合料溫度控制在155℃～160℃，行進速度為3km/h，碾壓2 遍；復壓使用膠輪壓路機，將混合料溫度控制在110℃～120℃，行進速度為5km/h，碾壓6 遍；終壓使用鋼輪壓路機，將混合料溫度控制在90℃，行進速度為8km/h，碾壓2 遍。

3.2.5 接縫處理

處理橫向接縫前，需先切割邊緣，涂灑一層薄熱瀝青，保證新、舊攤鋪層是連續的。使用熱瀝青料對橫向冷縫加熱30min，攤鋪時新鋪路面和冷鋪路面的重疊寬度為5cm，利用耙子剔除部分材料，碾壓整平即可。

縱向接縫多出現在銜接部位，若瀝青混合料溫度較高，可采用熱接縫處理技術，要求兩側攤鋪厚度、橫坡保持一致，搭接重疊寬度為5～10cm；上下層形成的縱向接縫錯開15cm，且表層接縫應順直。

3.3 施工質量檢測

3.3.1 穩定度測試

熱再生瀝青混合料鋪筑完成后，對下面層鉆芯取樣，芯樣直徑為100mm，通過馬歇爾試驗測試穩定度，參考《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004），所選試件的穩定度均滿足規范要求。

3.3.2 滲水性能測試

在行車道、道路左右兩側和中部選擇測點，按照《公路路基路面現場測試規程》（JTG E60—2008）的要求監測滲水性能，各測點的滲水系數均滿足規范要求。

4 施工效益評價

4.1 經濟效益

采用舊瀝青路面材料廠拌熱再生技術對公路進行養護，不但施工操作相對簡單，軟化后銑刨可以減少對道路基層結構的影響，保護舊瀝青材料的使用性能，并且修補作業速度快，最大行進速度可達到60～80kg/h，有助于縮短工期，盡快恢復交通條件。還能節省人力和材料成本，相較于重建方案新瀝青用量可減少50%，能夠有效控制工程造價。

4.2 環保效益

相關調查表明，我國公路工程在養護作業中，每年丟棄的材料資源達到200 萬t，其中瀝青材料占比最大。采用廠拌熱再生技術對公路進行養護，一方面可以滿足修補要求，提高路面綜合性能；另一方面對舊瀝青材料回收利用，能夠避免隨意丟棄帶來的環境污染，達到節能環保的效果[3]。

5 結語

通過上述應用分析，證明在公路養護施工中，通過瀝青混凝土熱再生技術將病害路段的廢棄瀝青混凝土回收再利用，不僅有助于解決道路養護工程中的廢舊料處理難題，減少污染排放，節約能源，保護生態環境，還能夠節約大量瀝青和砂石材料，減少財政資金投入，有效降低路面養護成本，最大程度地發揮其經濟效益和社會效益，是實現公路交通運輸可持續發展的重要手段和迫切需要，對經濟發展較慢地區的公路養護施工具有一定參考意義。