含微表处复杂结构层的沥青路面就地热再生施工技术研究

2015-03-21尚云龙黄云涌黑龙江省高速公路建设局

黑龙江交通科技 2015年1期

尚云龙，黄云涌，张　亮(黑龙江省高速公路建设局)

尚云龙，黄云涌，张亮
(黑龙江省高速公路建设局)

摘要:《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41－2008中规定，有罩面层时，应先铣铇，也可试验分析后做出针对性的设计。结合有代表性的工程，对有微表处复杂结构层的沥青路面就地热再生施工进行了讨论。施工方案为不铣铇微表处层，通过再生剂配伍性分析、旧沥青再生后性能、旧沥青混合料性能等综合试验结果分析，明确了可以在不铣铇罩面层时仍能制作出合格的再生沥青混合料。

关键词:沥青;热再生;微表处;施工

中图分类号:U416. 217

文献标识码:��: C

文章编号:��:1008－3383(2015)01－0098－02

收稿日期:2014－12－05

作者简介:尚云龙(1973－)，男，高级工程师。

基金项目:黑龙江省交通运输厅重点科技项目:沥青路面就地热再生技术在我省的应用研究。

微表处(或稀浆封层)是高等级公路中常用的薄层罩面方法，其为非承重结构层，主要目的是封闭路表病害，增加路面抗磨耗能力。进行薄层罩面后，随着使用年限的增加，下承沥青混凝土层仍在继续老化，必要时仍需进行预防性养护维修。如维修方案确定为就地热再生方式，由于有罩面层的存在，再生层变为二种混合料，这给再生混合料设计及施工带来了困难。

《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41－2008中规定，“原路面有稀浆封层、微表处……，不宜直接进行就地热再生。就地热再生前，应先将其铣铇掉，或经充分试验分析后，做出针对性的材料设计和工艺设计。”对于工程来说，罩面层经通车运行，必然会有部分脱落，如果进行铣铇，既增加了施工难度，又提高了工程造价，同时也延长了工期。规范中也允许了经试验后可以不铣铇，所以进行细致的试验分析论证，在不铣铇的前提下，也可能实现复杂结构层的就地热再生。

1　工程概况

1. 1工程概况

鹤大公路G11鹤岗南出口段是鹤岗市重要的交通要道，一级汽车专用公路标准，现有路面为10cm沥青混凝土路面+1cm微表处层，日交通量为1．5～1．6万台次。

1. 2当前路面状态

本路段于2002年改造为一级公路，实际调查结果为上面层为3 cm左右的AC－16I型沥青混凝土+1 cm厚的微表处。此种结构的沥青路面就地热再生在国内非常罕见，为再生混合料的组成设计带来了困难。主要表现在:微表处层无规律脱落，且未脱落部分在全路段不均匀磨耗。微表处使用的是改性乳化沥青，与原路面的基质沥青性质不同。这种现象带来的直接影响是旧路面沥青混合料中沥青含量的无规律变化及再生效果的差异。

2　旧路取样分析

针对上述困难，课题组采取的解决措施是:加大旧路面混合料取样密度，对特殊路段加密取样，以期室内试验结果尽量符合工程实际。具体为根据《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41－2008，就地热再生的取样频率为单车道5 km或50 000 m2，鉴于面层施工时摊铺机为全幅(一级路的半幅)施工，行车道及超车道的混合料是一样的，所以，我们将取样频率加密到每500 m一个，分车道间隔开。

2. 1取样方式

为减少切割带来的集料破坏及保证有足够的混合料进行试验，现场取样尺寸放大为40×40 cm的矩形。切割机具采用水泥混凝土路面切缝机，切割深度为5 cm;切割完成后用电动冲击镐打成大块再挖取;取样完成后用沥青冷补料回填。

2. 2旧混合料分析

(1)旧沥青混合料的含水率。

旧沥青路面中除表层外，内部空隙中还含有微量的水份，在再生过程中，这些水份将被蒸发。混合料组成设计中，这部分的水份也会影响沥青用量的计算，所以，必须取得旧混合中的含水率数据。

(2)旧沥青混合料的沥青含量。

沥青混凝土路面经过多年的行车及自然环境老化，沥青含量相比铺筑时均有所降低，旧混合料中的沥青含量是一项重要指标，直接关系到再生剂的掺入量及新加入沥青的掺量。验证沥青混合料中沥青含量的最佳方法应为燃烧炉法，但针对本项目存在沥青回收问题，所以试验方法采用离心分离法，抽提液留存以备之后回收沥青。

本试验未分离微表处层，将微表处层与AC－16I型沥青层视为整体进行抽提，对回收后的改性乳化沥青+基质沥青综合进行性能评价。

(3)旧沥青混合料的矿料级配。

按T0722－1993试验方法抽提后取得矿料级配，为拌制新混合料提供基础数据。

2. 3旧沥青性能试验

首先对回收后的旧沥青进行三大指标的评价，以此为基准等添加再生剂后进行指标对比。本项目只进行25℃指标，未计算PI及R值。

从表1、2、3中，针入度与延度高于经验值，软化点低于经验值，正常情况下，使用11年的沥青路面混合料的软化点应在70℃左右。分析原因后我们认为，造成这一结果的原因在于表层微表处中改性乳化沥青的混入。

3　工程施工

2013年6月底至8月底，黑龙江省路捷公路工程公司在鹤大公路鹤岗迎宾门至南风井段进行了20万m2的沥青路面就地热再生工程施工，主要施工机械采用辽宁森远集团生产的4 500型热再生机组，施工工艺为不处理微表处层，直接加热路面，再进行后继施工。

为保证路面加热效果(包括穿透微表处层)，根据当地气候条件，本工程使用三台加热机组，一台铣刨机组，1台复拌机组，各加热机组温度控制为:加热炉出风温度分别为: 1#加热机500～520℃、2#加热机480～500℃、3#加热机460～480℃，加热路表温度控制: 1#加热机120～130℃，2#加热机140～160℃，3#加热机170～190℃，下卧层温度控制在90～110℃，并注意防止沥青老化。为达到最佳的预热深度，加热机组间距离固定，并采取了保温措施，整套机组运行速度控制在2 m/min以内。最终摊铺混合料温度控制在135℃以上。

热再生施工中，新沥青与再生剂添加是控制重点。再生剂用量记入沥青中，其掺量的多少影响对旧路中沥青恢复的效果;沥青用量影响到混合料的整体物理力学性能。施工前对新沥青与再生剂添加装置进行标定，确保添加量准确，并且最为日常检查的重点。

碾压工艺为双钢轮压路机在前，双钢轮压路机振压3～4遍，轮胎式压路机碾压4～6遍，双钢轮压路机静压1～2遍净面。初压速度控制在2～4 km/h;复压速度控制在2～3 km/h;终压速度控制在3～5 km/h。初压温度130～140℃，复压温度不低于125℃，终压温度应不低于70℃。

随工程进度进行的室内外试验表明，再生后混合料技术指标达到新拌沥青混合料水平。2013年10月，该项目通过了鹤岗市公路工程质量监督站组织的验收。

4　后期观测及分析

工程交工后，建设单位组织相关人员分别于2014年1月及2014年4月对工程进行了后期观测。其中，1月份调查时全路段均出现了横向裂缝，未发现纵向裂缝及其他病害，横向裂缝间距约为25 m; 4月调查时除横向裂缝有所加密后，还发现少量纵向裂缝及网裂、1处坑槽等现象(在未加铺路段)，横向裂缝间距约为19 m，缝宽小于1 mm。

观测结果分析:

(1)横向裂缝。寒区沥青路面横向裂缝属正常现象，本路段的横向裂缝间距属于正常范围内，只需及时灌缝就不会引发其它病害。

(2)纵向裂缝和网裂。与旧路原有纵向裂缝和网裂位置相对应，属原旧路局部位置结构性损坏，单纯依靠修复沥青面层不能从根本上解决这类病害，需局部挖除旧路结构层、补压路基并加铺抗裂土工格栅后再恢复结构层和沥青面层。

(3)坑槽。原旧路沥青路面存在点位性中、下面层局部松散，强度低，在设计和施工中未调查和发现这样个别点位性下层破损，只对原旧路表面层进行了热再生处理，经过重载交通作用一段时间后，中、下面层松散、扰动、表面层无法承受荷载带来的变形，造成表面出现坑槽;需对原有沥青面层进行挖除，采用新热拌沥青混合料进行修补。