就地热再生技术在衡大高速公路的应用

黄治湘

(湖南省高速百通建设投资有限公司，湖南长沙 410003)

0 前言

21世纪的世界，能源危机已经波及到方方面面。而在我国的公路建设中，已经进入了养护的黄金时期，在这种情况下，大量的沥青路面被铣刨而丢弃，不仅造成了沥青和石材的极度浪费，而且被废弃的沥青会一定程度的污染环境，这种做法是与可持续发展观背道而驰的。与此同时一种新技术沥青路面就地热再生应运而生，得到了应用和推广。这项技术对合理利用有限资源，保护环境都有着重大的意义。

2010年，湖南省引进沥青路面就地热再生技术，并在衡大高速公路中开展养护施工，取得了良好的社会与经济效果。目前，在我国该项技术还处于起步阶段，配套的施工设备和相关政策还不是特别的完善，需要进一步的研究与探索，作者结合衡大高速公路应用就地热再生技术做相关阐述和说明。

1 项目背景

衡大高速公路是国家重点公路江西吉安至湖南邵阳的一段。线路全部在衡阳境内，起于衡阳市西外环路的柳公塘，止于京珠高速公路大浦通道口，与京珠高速公路和衡炎高速公路相接。该段于2003年7月起施工，2005年12月建成通车。该路段通车5 a多来，交通流量大，重载交通多，路面已产生不同程度的病害。经路面实地病害调查，路面右幅比路面左幅车辙病害较严重，需要进行沥青路面处治。考虑到就地热再生在湖南省是首次应用，为充分评估就地热再生在湖南的适用性，在衡大高速公路做就地热再生与铣刨的对比方案，实际就地热再生长度为25 260 m，共100 903 m2。修复后的路面达到高速公路沥青路面技术标准。

2 工艺技术

2.1 就地热再生工艺技术

就地热再生是在现场维修损坏的道路，因此使用的新料最少。该工艺一般包括四个步骤:①使用热量软化沥青面层;②耙松清除路面材料;③将材料与再生剂、沥青胶结剂或新料拌和;④将再生沥青混合料摊铺。

就地热再生主要用于矫正道路表面的破损，如剥落、裂缝、车辙、坑洞、推挤和拥包等。适用范围及维修特点如下:

1)采用就地热再生工艺，原路面整体强度需满足设计要求;原路面病害主要集中在表面层，通过再生施工可得到有效修复;原路面沥青的25℃针入度不低于20(0.1 mm)(主要针对普通沥青路面);再生深度一般为20～50 mm。

2)就地热再生因其100%热结合，可完全避免车道接缝所产生的纵向开裂。

3)就地热再生100%沥青现有旧料，可降低施工成本且无任何废料，是环保型的养护技术。

4)单线道路施工方式，使交通阻塞及危险降至最低。

5)一次完成的回收再利用方式，比传统的回收方式增加75%的效益，比传统的路面翻新方式在成本上节省20%～50%。

6)施工结束即可开放交通。

7)施工产生的振动、噪音比其他施工方法小，在市区也可进行夜间作业。

2.2 复拌再生

就地热再生工艺可以采用单工序或多工序完成。根据路面的破损情况和对修复后路面质量等级的要求不同，就地热再生施工工艺可分为:表面再生、复拌再生和加铺再生三种。该路段应用的施工工艺为复拌型再生。

复拌再生是由加热机将旧路面加热至一定温度后，用再生机将旧路面翻松，并把翻松后的材料与新沥青混合料、再生剂在搅拌器中拌和均匀，形成新品质的沥青混合料，然后摊铺到路面上，用压路机碾压。见图1。

图1 复拌型热再生工艺流程图

这种工艺是在施工过程中加入一定数量的新沥青混合料，因此能有效地消除路表面50 mm内出现的车辙、裂缝和老化变硬。

3 施工设备

就地热再生机组为多步法作业工艺，主要机械包括鞍山森远制造的SY4500沥青路面热再生重铺机组1套(含2台加热机、1台加热铣刨机、1台加热复拌机，如图3、图4)、4.5～6 m 摊铺机1台、30 t以上的轮胎压路机1台、18 t以上的双钢轮双振压路机1台、12 t以上钢轮振动压路机1台、新沥青混合料生产设备1套、新沥青混合料运输车2辆、加油车1辆、水车及再生剂输送车等辅助车辆若干。

该机组采用集成化设计，大量应用液压驱动、微电子控制、电子传感等先进技术，是国内首台技术最复杂、机群智能化程度最高的成套养护设备，能彻底实现路面施工自动化流水作业。该机组以柴油为燃料，燃料消耗可降低30%以上;热风中的含氧量极少，施工过程中路面沥青不会烧焦、老化;热空气外溢较少;环保、无烟尘污染。

4 就地热再生施工

4.1 旧路面技术性能调查

4.1.1 原始设计资料

衡大高速公路路面结构方案如表1。

就地热再生施工再生深度一般为20～50 mm，个别可达70 mm左右，旧沥青路面总厚度不小于75 mm，衡大路上面层4 cm，总厚度15 cm，满足就地热再生适用条件。

4.1.2 路况病害调查

通过组织相关技术人员对衡大全线进行了现场调查与检测，初步确定了再生路段，衡大高速公路沥青路面总体情况如下:

表1 路面结构方案

1)衡大高速公路左幅(衡阳至大浦方向)比右幅(大浦至衡阳方向)的路面状况要好，除个别路段存在车辙、裂纹外，基本无大的结构性损坏。从现场调查来看，k8+090～k24+520车辙一直连续，平均深度达到20 mm，最大处达到了70 mm。

2)衡大高速公路总体上具有较好的路用品质，其病害表现的主要形式为车辙，局部路段有少量纵横向裂缝、不规则裂缝等，而沉陷、坑槽、剥落、翻浆、龟裂、拥包、波浪、脱皮、泛油等病害基本没有。

下面是衡大高速公路现场调查的部分图片(图5、图6)。

4.2 再生沥青混合料配合比设计

4.2.1 旧沥青路面性能指标

湖南省衡大高速公路就地热再生工程的路面旧沥青混合料抽提回收试验结果见表2。经过现场取样(取样采用微波加热)并室内试验测得原路面油石比分别为:k8+450右幅行车道，4.21%、k13+215右幅行车道，4.91%、k20+420右幅行车道，4.84%、k16+530 左幅行车道，4.42%、k24+305 左幅行车道，4.87%。

根据该工程的施工技术数据及试验结果可知:衡大高速公路原路面施工时实际采用的是AC－13型级配，混合料矿料级配中0.075 mm筛孔通过率稍偏大，小于0.075 mm的含量偏多，表明混合料的级配出现了一定程度的细化;同时可以看出原路面沥青针入度降低、延度下降，说明沥青已经老化。

表2 回收旧沥青的物理技术指标

4.2.2 再生剂用量确定

沥青再生剂的添加量以新沥青混合料运输到施工现场后但未摊铺前的沥青指标为目标确定再生剂的添加量。

本次热再生工程中再生剂掺量通过沥青三大指标常规试验确定。再生沥青的设计目标标号SBS I－D改性沥青，旧沥青与再生剂充分混合均匀后静置24 h后进行试验，试验结果见表3。试验中再生剂用量为再生剂与旧沥青的质量百分比。

4.2.3 再生混合料配合比设计

此次设计采用马歇尔击实法试验确定沥青混合料的沥青用量，旧料采用在k13+215处取样(注:混合料的最大理论相对密度采用计算法)，见表4。

按照4.8%的最佳油石比进行混合料的验证试验，各项指标达到了规范的要求，结果见表5。

经马歇尔试验及其相关的验证试验，所设计的AC—13C再生沥青混合料，在油石比为4.8%时，各项技术指标均满足相应的技术要求。在进行生产施工时，考虑到再生加热机组对路面的高温加热，可能会对旧路面材料RAP产生某种程度的更进一步的老化，同时再生剂喷入时也会在高温下有轻度老化与挥发，因此，再生剂的添加在室内试验的基础上应适当提高20%左右，即施工时再生剂的添加量可为旧沥青质量的2.4%(RAP质量的1.1‰)，再生剂应在110℃～130℃的温度下喷入旧路面材料RAP中，并且在现场施工时，应根据再生混合料的实际效果，在现场工程师的指导下进行动态调整。

表3 不同再生剂掺量下旧沥青三大指标的恢复

表4 AC－13C 再生沥青混合料目标配合比马歇尔试验结果

表5 最佳沥青用量下技术指标试验结果

4.3 就地热再生现场施工

4.3.1 施工工艺流程

沥青路面热再生施工工艺流程:对维修路段进行现场考察→确定维修路段→确定施工配合比→制定实施性施工方案→交通管制→特殊路段的前期处理→起点终点预处理→1号加热机预热→2号加热机预热→再生剂喷洒→刨松→拌合→摊铺→接缝处理→碾压→恢复标线→现场质量检测→开放交通。

4.3.2 原路面的处理

在进行就地热再生前，原路面的严重病害均须处理完毕，具体包括:车辙超过4 cm路段的预处理。一方面使辙槽深度尽可能降低到4 cm之内;另一方面使整个路面的平整度提高，使再生深度基本一致。深的坑槽要经过修补处理。裂缝需要用改性乳化沥青灌缝。当旧路面补丁较多、较大且原用修补材料级配不良时，须挖除4 cm原修补材料，然后用AC—13热拌改性沥青混合料填平、压实。

4.3.3 旧路段的加热

加热机组对旧路面加热时，遵循匀速、均衡的原则。原路面必须充分加热，但也必须控制在一定的可操作范围内:路表面最高温度不超过200℃，路面内4 cm处的温度不低于90℃，翻松拌匀后的旧路面材料的综合温度不低于140℃，也不高于160℃。

原路面加热宽度比复拌机组钯松的宽度每侧多出20 cm，复拌机组钯松的深度要均匀，当钯松深度有变化时要缓慢渐变。

4.3.4 再生沥青混合料施工

1)再生剂的喷洒。

再生剂喷洒装置应与再生机组行走速度联动并可自动控制，能准确地按设计剂量喷洒再生剂或再生剂与沥青的混合料液。再生剂应加热至不影响再生剂质量的最高温度，以提高再生剂的流动性和与旧沥青的融合性，通常加热温度控制在110℃ ～130℃之间。再生剂应能均匀地喷洒到钯松的旧沥青混合料RAP中，且能准确计量控制，同时应根据铣刨深度的变化及时调整再生剂的用量。

2)摊铺。

复拌再生机组应能保证以1.5～3 m/min的速度均匀地进行施工，且保证混合料摊铺均匀，摊铺完的表面不应有粗糙、拉毛、裂纹、离析现象。应根据再生厚度调整好摊铺熨平板的振捣功率，提高混合料的初始压实度，减少热量损失;再生混合料的摊铺温度宜控制在140℃ ～160℃之间。

3)碾压。

再生混合料的压实选用大吨位的振动双钢轮压路机、胶轮压路机等压实工具在高温下碾压，初压必须紧跟复拌机后进行，初压时不得产生推移。用双钢轮压路机进行碾压时宜少喷水。压路机碾压速度的选择应根据压路机本身的能力、压实厚度等确定。对于混合料的初压，压路机每次均应从纵缝处起压:压路机应有2/3以上的碾压轮在未再生的路面上，在再生混合料上的轮宽在30 cm以上即可，沿纵缝碾压2～3遍，然后再由两侧向中间碾压，每次碾压的轮迹应与上次碾压轮迹重复20 cm以上，以保证碾压均匀、不漏压、不多压。对于压路机无法压实的局部地方，应配置小型压实机具配合碾压到要求的密实度。

4)开放交通。

就地热再生碾压完毕后，再生层表面温度低于50℃后方可开放交通，完全冷却至常温时方可开放重交通。

5 经验总结

就地热再生作为一种新工艺在湖南省的首次应用，在各方面体现了其独特的优势，但作为新工艺在应用过程中，在温度问题和离析问题上，还需要进行不断的探索和总结经验。从就地热再生路面的试验检测结果和通车后的路用效果来看，就地热再生路面具有良好的路用性能，尤其在提高路面抗高温性能方面较显著，而且具有很好的环保效果和性价比，是一门具有推广价值的预防性养护技术。

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