沥青路面旧料再生技术方案论证

石秋侠

（山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012）

0 引言

山西省是全国重要的煤焦生产和运输大省，同时也是“西煤东运”的重要通道，每年通过山西公路运输的煤炭约4亿t，由此导致高速公路重型车比例不断增加，公路路面面临着严峻的考验，局部路段在行车荷载的超负荷作用下，出现了不同程度的病害，行车存在着一定的安全隐患。为确保高速公路的服务水平和行车安全，山西省部分高速公路路面面临着维修处治阶段。通过研究铣刨后路面旧料再生利用技术，对节约资源和能源，保护环境起到了积极作用。目前山西省路面处治规模涉及到全省9个管理公司，共20个路段，处治总面积达11 039.864 km2。其中太原以北地区的大同公司、朔州公司、忻州公司、太原公司、太旧公司等5个公司所管辖的12个路段，公路里程共计646.8 km，处治面积5 450.385 km2。

1 旧沥青路面结构及病害分析

1.1 结构

太原以北地区大部分路段为沥青混凝土路面，面积约511.5 km2，占总面积的79%。面层主要为4 cm+5 cm+6 cm的沥青混凝土、基层为20～36 cm的水稳碎石、底基层为15～30 cm的水稳砂砾。各改造段基本情况见表1。

1.2 病害及成因

1.2.1 病害

沥青混凝土路面病害主要有横裂、纵裂、龟裂、块裂、车辙、沉陷、坑槽、修补和唧浆等9类病害。

1.2.2 成因

为了对沥青路面进行破损状况、路面结构强度、钻芯取样及路面平整度、车辙和抗滑性的调查和检测工作，根据《公路技术状况评定标准》[1]，在路面调查、钻孔检测的基础上，综合路面弯沉检测、历年路面挖补养护资料、竣工与设计资料，结合路面病害现状，路面病害类型成因可归纳以下几方面因素：

a）交通量大、重载车辆多；b）水的影响；c）层间结合不好；d）半刚性基层的缺陷；e）长大纵坡的影响。

2 沥青路面维修处治旧料利用技术方案及论证

2.1 处治方案

太原以北地区沥青路面主要分布的高速公路为大新高速公路（后46 km）、朔州支线、新原、原太、太原绕城、罗夏祁及太旧高速公路，长度共计为511.5 km，占路线全长的79%。推荐方案采用沥青碎石下面层，上面层采用SBS改性沥青混凝土。

a）对于路面强度为优良，PQI评价为中、次、差的路段，将沥青面层的上面层或上、中面层铣刨后，重新铺筑5 cm AC-16C中粒式密级配SBS改性沥青混凝土上面层或5 cm AC-16C中粒式密级配SBS改性沥青混凝土上面层和6 cm AC-20C中粒式密级配沥青混凝土下面层（掺0.3%的抗车辙剂或SBS改性、厂拌热再生）路面。

表1 太原以北高速公路原路面结构一览表

b）对于路面强度为差，PQI评价为次、差的路段，将沥青面层铣刨后，对原设计的基层15～20 cm进行现场冷再生后，重新铺筑沥青面层，沥青上面层为5 cmAC-16C中粒式密级配SBS改性沥青混凝土，下面层采用10～13 cm ATB-25密级配SBS改性沥青碎石（厂拌热再生）。

考虑到朔州地区气候寒冷，因此大新高速、朔州支线下面层采用SBS改性沥青混凝土其余路段下面层采用掺0.3%抗车辙剂的沥青混凝土。路面维修处治方案见图1。

图1 路面维修处治方案图

2.2 方案论证

为了最大程度地节能减排，减少环境污染，做到废物利用，减少材料消耗，最大限度地发挥废旧沥青混凝土材料的作用，对铣刨后的沥青废料拟采用厂拌热再生技术，对于基层处治段采用现场冷再生技术。

2.2.1 沥青路面工厂热再生

2.2.1.1 施工工艺

沥青路面工厂热再生，它是通过将旧沥青路面经过铣刨或挖除后回收、破碎、筛分等工序，然后掺入新集料，再生剂、新沥青材料等按一定比例重新拌和混合料，并对路面进行铺筑。

具体的施工流程如图2所示。

图2 施工流程图

2.2.1.2 材料配合比

再生沥青混合料的配合比设计，通过旧沥青混合料的性能试验，旧沥青发生了老化，旧集料的级配也发生了一定的改变[2]。因此，为了能够让再生混合料满足路用性能要求，需要加入一定量的新骨料和新沥青，旧沥青混合料所占的比例为30%。6 cm中粒式沥青混凝土各种材料计算基础数据为m碎石∶m石屑∶m砂∶m矿粉∶m旧集料=41.02∶11.83∶14∶3.15∶30，新增沥青为5.3%；13 cm沥青碎石下面层各种材料计算基础数据为m碎石∶m石屑∶m砂∶m矿粉∶m旧集料=56.43∶6.82∶6.44∶1.39∶30，新增沥青为3.9%。

2.2.1.3 经济分析

计算6 cm中粒式沥青混凝土（添加抗车辙剂）工厂热再生中面层、13 cm沥青碎石工厂热再生下面层的费用。定额参照吉林省《公路养护工程补充预算定额》、山西省《公路养护工程补充预算定额》[3]，费率按晋交建管发【2013】229号文《关于山西省公路工程基本建设项目概算预算编制补充规定》取定，材料单价采用《山西省公路工程造价管理信息》计算，混合料到养护工区运距为35 km，人工费单价为43.5元/工日。

另外，还计算了将旧路面挖除全部废弃，采用新铺沥青混凝土混合料面层。计算结果为：6 cm中粒式沥青混凝土工厂热再生90.40元/m2，新铺中粒式沥青混凝土94.27元/m2，工厂热再生每平方米造价比新铺沥青混凝土节约4%。13 cm沥青碎石工厂热再生142.66元/m2，新铺沥青碎石144.81元/m2，工厂热再生每平方米造价比新铺沥青碎石节约2%。计算结果见表2、表3。

表2 6 cm中粒式沥青混凝土技术经济比较表 元/m2

表3 13 cm沥青碎石技术经济比较表 元/m2

2.2.2 水稳碎石现场冷再生

2.2.2.1 施工工艺

水泥稳定碎石基层，它是通过将旧水稳碎石经过铣刨后，然后掺入水泥、碎石、水等新集料按一定比例重新拌和混合料，并对其进行路拌铺筑。具体的施工流程如图3所示。

图3 施工流程图

2.2.2.2 材料配合比

水泥掺量根据室内标准试验确定，不宜大于6.0%。应采用初凝时间不少于3 h，终凝时间不少于6 h的硅酸盐、矿渣硅酸盐水泥，水泥等级宜为32.5级、42.5级。技术指标满足《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034—2000）要求，为确保7 d试件强度，宜优先选用硅酸盐水泥。碎石为10～30 mm，掺量为10%～20%，压碎值要求小于30%。水按最佳含水量考虑即可。

2.2.2.3 经济分析

17 cm水稳碎石现场冷再生基层的费用计算。定额参照吉林省《公路养护工程补充预算定额》、山西省《公路养护工程补充预算定额》[3]，费率按晋交建管发【2013】229号文《关于山西省公路工程基本建设项目概算预算编制补充规定》取定，材料单价采用《山西省公路工程造价管理信息》计算，混合料到养护工区运距为35 km，人工费单价为43.5元/工日。

经计算17 cm水稳碎石现场冷再生基层46.17元 /m2，新铺 17 cm水稳碎石基层路拌67.33元/m2，新铺 17 cm水稳碎石基层厂拌75.98元/m2，现场冷再生基层较新铺路拌方式节约31%，现场冷再生基层较新铺厂拌方式节约39%。计算结果见表4。

表4 17 cm水稳碎石技术经济比较表 元/m2

3 结语

通过对沥青路面维修处治中利用厂拌热再生、就地冷再生技术的研究分析，得出以下结论：a）沥青路面工厂热再生技术节约投资2%～4%；b）水稳碎石基层现场冷再生技术相对于路拌方式节约投资31%，相对于厂拌方式节约投资39%；c）沥青路面维修处治中利用厂拌热再生、就地冷再生技术，做到废物利用，减少材料消耗，使再生后的混合料满足路用性能要求，既减少弃渣量，又节约资源和能源，从而达到保护环境的目的。