现场热再生技术在高速公路的应用

2015-01-01李易东中铁十局集团第二工程有限公司河南郑州450000

江西建材 2015年7期

■李易东 ■中铁十局集团第二工程有限公司，河南郑州 450000

1 现场热再生技术概述

所谓的现场热再生技术又被称之为就地热再生，简称为HIR。该技术具体是指使用现场热再生机组，对旧沥青路面进行加热软化，并在此基础上采用热刨的方式挖至一定深度，然后加入预先拌制好的沥青混合料和再生剂进行机内热搅拌，随后摊铺、熨平、碾压，直至达到处理要求。该技术具有以下特点:施工简单方便、快捷，适用于路面养护，能够对旧材料进行充分利用，不会对环境造成污染，对公路交通的通行能力影响较小，还能显著节约运输成本。

以HIR再生机械的组成方式为分类依据，可将其分为联合作业模式和综合作业模式。联合作业模式是指利用多台不同功能的路面再生设备与常规摊铺机联合作业，从而实现加热、耙松、再生剂添加、搅拌、摊铺等路面再生过程;综合作业模式是指利用一台综合式路面再生机实现路面再生过程，也可以根据实际情况增加一台路面预加热机组，与路面再生机组共同完成路面再生作业。

以HIR的摊铺施工工艺为分类依据，可将其分为路面表层再生、路面重铺再生以及路面复拌再生三种类型。路面表层再生是指将原路面材料添加沥青再生剂作为路面再生材料，在复拌机将路面翻松后，将路面再生材料均匀摊铺、碾压成型;路面重铺再生是指在路面表层再生的基础上，再在上面增加一层新沥青混合料的磨耗层，将路面表层再生材料与新沥青混合料同时压实成型;路面复拌再生是指将路面翻松后的原路面材料与新沥青混合料、沥青再生剂拌合均匀，并且进行摊铺碾压。

2 现场热再生技术的适用条件分析

在应用HIR技术之前，需要对其适用条件进行分析，借此来了解该技术适合哪些条件下应用。HIR是一种非常典型的现场快速修复技术，大量的工程实践表明，该技术适用于路基承载力较高、路面老化程度不太严重的麻面、磨光、车辙以及泛油等缺陷的处理。由于HIR技术是以价格昂贵的机械设备为依托，虽然它的施工速度较快，但技术相对比较复杂，并且机械程度较高，沥青再生过程中对质量控制的要求也比较高。同时，该技术还受到原路面性能、技术条件以及管理等方面因素的制约，从而使得HIR技术的运用具有特定的条件和要求。

HIR是一种预防性养护技术，根据《公路沥青路面再生技术规范》中的相关规定，HIR主要适用于浅层轻微病害的高级公路、一级公路、二级公路沥青路面的表层再生利用，一般情况下，再生深度应控制在20-50mm之间。在采用HIR进行公路路面预防性养护时，必须确保沥青路面的强度满足设计要求，并且路面病害发生在表面层。若沥青路面已经采取过稀浆封层、超薄罩面、碎石封层等处理方式，那么则不能直接采用HIR技术，而是应当在采用HIR技术之前，将处理的部位铣刨彻底，或在研究分析的基础上重新设计材料和工艺。

就沥青路面来讲，原有路面沥青混合料中的集料不会随着路面的使用而发生性能变化，所以可以将其作为再生利用的材料。但是必须注意的是，集料在长期行车的垂直作用力影响下会出现一定程度破碎，使得集料级配发生变化，为此在再生利用时必须调整原路面级配，确保路面再生之后能够满足级配要求;沥青性能受使用年限的影响程度较大，对于路面损坏程度轻、使用年限短的沥青路面而言，其原有沥青混合料中的沥青能够保持较好的性能，对这种路面采取HIR技术进行修复能够降低修复成本;对于路面损坏程度严重、使用时间长的沥青路面而言，采用HIR技术需要使用大量的沥青再生剂来恢复沥青原本的性能，不仅增加了修复成本，而且也难以保证再生材料具备稳定的性能。由此可见，在公路路面养护、修复中采取HIR技术，必须综合考虑技术、经济、环境等因素，遵循因地制宜的原则，合理选择沥青路面再生修复技术，以达到改善原有路面性能的目的，推动我国公路养护事业向资源节约型、环境友好型的方向发展。

3 现场热再生技术在高速公路工程中的具体应用研究

3．1 配合比设计

在高速公路工程中应用HIR技术时，配合比的设计是关键环节，其质量优劣直接影响工程的整体施工质量。为此，必须选择科学合理的方法进行配合比设计。目前，较为常用的HIR配合比设计方法有以下几种:马歇尔法、掺配图法以及Superpave法等等。大量的工程实践表明，采用马歇尔法对配合比进行设计，能够使配合比达到最佳的效果。

(1)旧沥青取样。可在旧路的轮迹带或是硬路肩等位置处，选取具有代表性的芯样，在取样过程中需要注意的是，样品中可能会带有少部分基层混合料，此时必须将这部分混合料全部剔除干净，剩余的料方可作为样品。取芯频率应符合表1中给出的规定要求。

表1 现场热再生技术旧沥青取样频率

在取样过程中，每千米需要进行一组级配分析和旧沥青性能分析，借此来确定最佳的再生沥青混合料配比。

(2)新沥青用量预估。可基于现有混合料中残留的沥青含量以及所需的新加混合料沥青含量，并通过试验的方法确定出最终的沥青含量。可按如下公式进行计算:

在上式当中，a代表最终混合料中现有混合料的沥青含量(%);b代表现有混合料中提取出来的沥青含量(%);c表示现有混合料在最终沥青混合料中所占的含量(%)。为确保混合料当中的沥青含量达到最理想的效果，需要对三种不同的沥青含量进行检验，最大级差可以按照0．5%变化。新加混合料中的沥青含量可按照下式进行计算:

在上式当中，d1，2，3代表新加混合料中的沥青含量;e1，2，3代表预先确定的最终混合料的沥青含量;c同式(1);f代表现有混合料的沥青含量(%);g代表最终混合料中新加混合料所占的重量百分比。

(3)再生剂用量。在应用HIR技术时使用再生剂，能够起到恢复现有路面混合料中老化沥青塑性的作用。在使用再生剂时，要将其使用量控制到最小化，直接将再生剂喷洒到耙松器上，利用加热过的现有混合料蒸发掉再生剂中的少量水分。按照生产厂家提供的曲线图或表格，对再生剂的使用量进行计算，并将再生剂与现有混合料中回收的沥青进行拌和试验，或者对含有再生剂的再生混合料进行抽提试验，用以验证再生剂用量的准确性。

4 2HIR技术的施工工艺要点

在高速公路工程中，HIR技术的施工工艺主要包括以下几种:即整形再生、加铺再生以及复拌再生。其中整形再生适用于修补破损程度不太严重、面积较小的沥青路面，修复后不但能够有效消除原路面的龟裂及车辙等病害，而且还能进一步提高路面性能;加铺再生适用于破损程度比较严重的路面，如存在较大坑槽，也可用于旧路升级改造;修复后可以形成全新的路面结构;复拌再生适用于中等破损程度的路面维修，经过修复可以使路面恢复至原有的性能。

(1)施工准备。正式施工前，需要对原路面上的杂物进行彻底清理，并封闭交通，设立警示标志，确保施工安全。

(2)施工阶段的技术要点。①加热路面。在加热路面时，要根据现场情况对加热机的燃气压力进行随时调节，控制加热机的行走速度，保持加热板与地面之间的距离，从而确保路面加热均匀。同时，在加热路面时要经常性地检测加热温度，根据检测结果及时调整温度。②耙松。将耙松器下降至原路面的铣刨区，以车架为基准，设定铣刨参数，随着复拌机的行走逐步达到规定的铣刨深度，并用复核标尺确认该深度。③添加沥青。将需要添加的沥青或再生剂喷洒到旋转的耙松器上，按照工程需要设定喷洒量，添加量可由电子计量仪自行控制。④搅拌。为确保搅拌质量，可对搅拌轴上叶片的角度进行调整。⑤摊铺。在复拌加铺的前提下，新混合料会经由输送器至辅助熨平装置后面，并由第二摊铺搅龙进行摊铺。⑥压实。压路机应紧跟复拌机后，并在温度较高时进行碾压，这样能够确保压实度，可先对接缝位置处进行压实，要保证压路机洒水充足。