瀝青混凝土熱再生技術(shù)在山區(qū)公路路面養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用分析

劉泉華

（通江縣公路養(yǎng)護(hù)管理段，四川 巴中 636700）

0 引言

近年來，我國(guó)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(huì)面臨損壞的問題，需進(jìn)行大面積維修，可能產(chǎn)生大量的舊瀝青路面材料，若處理不當(dāng)，不僅會(huì)占用施工場(chǎng)地，還可能造成環(huán)境污染。為解決這一問題，瀝青混凝土再生技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)將廢棄或翻修的舊瀝青混凝土路面經(jīng)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(shí)現(xiàn)變廢為寶。

1 工程概況

該實(shí)證研究的路段為四川省道S302 線漆梓路，路線全長(zhǎng)4km（樁號(hào)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(shè)計(jì)速度40km/h。該路段于2016 年實(shí)施改造，挖除原路面結(jié)構(gòu)后重新鋪筑了4cm 瀝青上面層、5cm 瀝青下面層、25cm 水穩(wěn)層、15cm 級(jí)配碎石墊層，2016 年至2023 年，僅對(duì)路面進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)。根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）有關(guān)規(guī)定，經(jīng)對(duì)公路現(xiàn)狀復(fù)測(cè)擬合綜合分析，基本滿足二級(jí)公路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)7 年運(yùn)營(yíng)，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(nèi)多個(gè)重點(diǎn)工程同時(shí)開工建設(shè)，重型運(yùn)輸車輛對(duì)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(yīng)力過大，公路多處出現(xiàn)裂縫、沉陷等病害。為改善公路面層性能質(zhì)量，提高行車安全性，必須修復(fù)原路面病害，以滿足路面的使用功能要求并延長(zhǎng)現(xiàn)有路面的使用壽命。

研究路段所在的通江縣位于米倉(cāng)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(qū)，原為國(guó)家扶貧工作重點(diǎn)縣，2019 年實(shí)現(xiàn)脫貧摘帽，但2022 年地方一般公共預(yù)算收入僅5.03 億元，支出高達(dá)58.95 億元，能投入到公路養(yǎng)護(hù)的財(cái)政資金有限，為節(jié)省養(yǎng)護(hù)工程投資，該工程試點(diǎn)探索采用瀝青混凝土再生技術(shù)用于養(yǎng)護(hù)工程施工。

2 瀝青混凝土路面再生技術(shù)選擇分析

2.1 瀝青混凝土路面再生技術(shù)概述

根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521—2019）[2]和各地實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，瀝青混凝土路面再生技術(shù)分為瀝青路面冷再生技術(shù)和瀝青路面熱再生技術(shù)。

冷再生技術(shù)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(shù)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(shí)等施工工序，使再生瀝青重新發(fā)揮路面性能，其分為就地?zé)嵩偕蛷S拌熱再生兩種方式。

經(jīng)綜合試驗(yàn)路段公路等級(jí)、路面病害現(xiàn)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(shù)施工。

2.2 熱再生技術(shù)方案比選

2.2.1 就地?zé)嵩偕?/p>

就地?zé)嵩偕夹g(shù)是對(duì)舊瀝青路面加熱處理，在材料軟化后進(jìn)行翻挖、破碎，并加入新的瀝青混合料和外加劑，經(jīng)測(cè)試符合技術(shù)要求，利用機(jī)械進(jìn)行攤鋪碾壓，使舊路面變?yōu)樾侣访妗Ｔ摷夹g(shù)能夠處理路面裂縫、車轍等情況，優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、作業(yè)速度快，舊瀝青路面材料的利用率高；缺點(diǎn)是僅對(duì)面層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，無法修復(fù)基層病害，且養(yǎng)護(hù)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(shù)。該技術(shù)能夠處理路面裂縫、沉陷、車轍等情況，優(yōu)點(diǎn)為工藝較易控制、再生后的混合料性能較好、質(zhì)量有保證、適用范圍廣、實(shí)用性強(qiáng)，適用于各種路面結(jié)構(gòu)，養(yǎng)護(hù)后的路面高度不會(huì)產(chǎn)生變化；缺點(diǎn)是成品料的運(yùn)輸費(fèi)用增加，施工效率低于就地?zé)嵩偕桨浮?/p>

結(jié)合該工程實(shí)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(fù)周期較長(zhǎng)，采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)無法修復(fù)基層病害。因此，最終選用廠拌熱再生方案對(duì)該公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3 舊瀝青路面材料廠拌熱再生施工技術(shù)方案

3.1 配合比設(shè)計(jì)

3.1.1 級(jí)配組成

在路面破損調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)舊瀝青路面銑刨取樣，經(jīng)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(duì)密度、毛體積相對(duì)密度、級(jí)配系數(shù)等指標(biāo)，為再生瀝青混合料的拌制提供依據(jù)。

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

利用公式計(jì)算新集料、舊集料的摻配關(guān)系，確定混合料的級(jí)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(shù)規(guī)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(biāo)用量。結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ淌┕そ?jīng)驗(yàn)，a取值73%、b取值19%，c取值7%，K取值0.18，F(xiàn)取值0.2，計(jì)算得到Pb值為4.27%。油石比擬定3 個(gè)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(diǎn)為82℃，延度為28cm，溶解度為99.7%，布氏旋轉(zhuǎn)黏度為2.35Pa·s。按規(guī)范要求制備馬歇爾試驗(yàn)，測(cè)試體積參數(shù)后浸泡在恒溫水箱內(nèi)，計(jì)算流值、相對(duì)穩(wěn)定度系數(shù)，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?guī)r，主要技術(shù)性能指標(biāo)如下：

粗集料壓碎值為21.4%，表觀相對(duì)密度值為2.73g/cm3，毛體積相對(duì)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(xì)集料表觀相對(duì)密度為2.63g/cm3，砂當(dāng)量為69.2%，棱角性（流動(dòng)時(shí)間法）為33.4s，亞甲藍(lán)值為2.2g/kg。

填料表觀相對(duì)密度為2.69g/cm3，含水量為0.3%，親水系數(shù)為0.6，塑性指數(shù)為3.5%，外觀無團(tuán)粒、結(jié)塊。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)

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(jī)，型號(hào)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(yè)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(xù)重新攤鋪打下基礎(chǔ)。其技術(shù)要點(diǎn)為：

一是銑刨前清理路面，清除泥砂、塵土、雜物等，標(biāo)記路面破損處，然后對(duì)銑刨路段噴水降塵，保證環(huán)境清潔。

二是每個(gè)車道銑刨1 次，設(shè)計(jì)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(yù)留臺(tái)階的方式進(jìn)行連接，縱向臺(tái)階的寬度為10cm，起點(diǎn)、終點(diǎn)的臺(tái)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(yùn)輸至拌和廠破碎處理。使用推土機(jī)將相同的瀝青路面材料混合均勻，再用破碎機(jī)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(jìn)行篩分，按照篩分粒徑大小不同，分為兩類存儲(chǔ)在料倉(cāng)中。

裝料前需檢查含水量指標(biāo)，一般控制在3%，超過3%的自然晾曬，低于3%的適當(dāng)灑水。材料進(jìn)入料倉(cāng)后需安排專人管理，料倉(cāng)內(nèi)的場(chǎng)地采取防潮、防水措施，防止材料性質(zhì)變化。

3.2.3 混合料拌和

混合料拌和采用間歇式混合設(shè)備，具有配料、計(jì)量、加熱等功能。進(jìn)料順序?yàn)椋号f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(yán)格控制每種物質(zhì)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(yán)格控制拌和時(shí)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(yīng)覆蓋在礦料上，避免集料出現(xiàn)白化、團(tuán)聚或離析現(xiàn)象。

3.2.4 攤鋪碾壓

安排人員對(duì)攤鋪機(jī)履帶前方道路進(jìn)行清理，避免存在積水、雜物。檢查設(shè)備性能是否完好，如設(shè)備轉(zhuǎn)向精度、螺旋輸料器的供料情況，出現(xiàn)問題需及時(shí)處理。熨平板是其中一個(gè)重要裝置，長(zhǎng)時(shí)間使用后易變形、磨損，導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂紋缺陷。為避免缺陷發(fā)生，應(yīng)定期檢查熨平板有無變形磨損，及時(shí)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(jī)的行進(jìn)速度為3km/h，工作人員需準(zhǔn)確記錄攤鋪范圍和方向、作業(yè)溫度和遍數(shù)等數(shù)據(jù)。

攤鋪完成后，碾壓分為初壓、復(fù)壓和終壓。初壓使用鋼輪壓路機(jī)，將混合料溫度控制在155℃～160℃，行進(jìn)速度為3km/h，碾壓2 遍；復(fù)壓使用膠輪壓路機(jī)，將混合料溫度控制在110℃～120℃，行進(jìn)速度為5km/h，碾壓6 遍；終壓使用鋼輪壓路機(jī)，將混合料溫度控制在90℃，行進(jìn)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(xù)的。使用熱瀝青料對(duì)橫向冷縫加熱30min，攤鋪時(shí)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(xiàn)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(shù)，要求兩側(cè)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(cuò)開15cm，且表層接縫應(yīng)順直。

3.3 施工質(zhì)量檢測(cè)

3.3.1 穩(wěn)定度測(cè)試

熱再生瀝青混合料鋪筑完成后，對(duì)下面層鉆芯取樣，芯樣直徑為100mm，通過馬歇爾試驗(yàn)測(cè)試穩(wěn)定度，參考《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004），所選試件的穩(wěn)定度均滿足規(guī)范要求。

3.3.2 滲水性能測(cè)試

在行車道、道路左右兩側(cè)和中部選擇測(cè)點(diǎn)，按照《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG E60—2008）的要求監(jiān)測(cè)滲水性能，各測(cè)點(diǎn)的滲水系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

4 施工效益評(píng)價(jià)

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

采用舊瀝青路面材料廠拌熱再生技術(shù)對(duì)公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，不但施工操作相對(duì)簡(jiǎn)單，軟化后銑刨可以減少對(duì)道路基層結(jié)構(gòu)的影響，保護(hù)舊瀝青材料的使用性能，并且修補(bǔ)作業(yè)速度快，最大行進(jìn)速度可達(dá)到60～80kg/h，有助于縮短工期，盡快恢復(fù)交通條件。還能節(jié)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(jià)。

4.2 環(huán)保效益

相關(guān)調(diào)查表明，我國(guó)公路工程在養(yǎng)護(hù)作業(yè)中，每年丟棄的材料資源達(dá)到200 萬t，其中瀝青材料占比最大。采用廠拌熱再生技術(shù)對(duì)公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，一方面可以滿足修補(bǔ)要求，提高路面綜合性能；另一方面對(duì)舊瀝青材料回收利用，能夠避免隨意丟棄帶來的環(huán)境污染，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果[3]。

5 結(jié)語

通過上述應(yīng)用分析，證明在公路養(yǎng)護(hù)施工中，通過瀝青混凝土熱再生技術(shù)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(yǎng)護(hù)工程中的廢舊料處理難題，減少污染排放，節(jié)約能源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，還能夠節(jié)約大量瀝青和砂石材料，減少財(cái)政資金投入，有效降低路面養(yǎng)護(hù)成本，最大程度地發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是實(shí)現(xiàn)公路交通運(yùn)輸可持續(xù)發(fā)展的重要手段和迫切需要，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較慢地區(qū)的公路養(yǎng)護(hù)施工具有一定參考意義。