沥青路面就地热再生技术在高速公路养护中的应用

■赵德强 ■河南省收费还贷高速公路管理中心，河南 郑州 451162

1 概述

沥青路面就地热再生即采用专用的就地热再生机组设备，对原旧沥青路面进行加热、铣刨后，就地掺入一定数量再生剂、新沥青、新沥青混合料等，经拌和、摊铺、碾压等施工工序，一次性实现旧沥青路面表面一定深度范围内沥青混凝土路面的再生。

20世纪70年代以来，西方发达国家为了节约资源，对在道路维修中产生的废旧沥青混合料进行充分利用，研究开发了沥青混凝土路面就地热再生技术。我国在本世纪初陆续展开研究和应用，并制定了相关国家规范，但在国内研究较多，实践应用较少，故在此就本人参加的某高速公路就地热再生施工中的应用情况汇总如下，供大家探讨、参考。

2 就地热再生技术在高速公路中的应用

2.1 工程概况

该高速公路路段自2001年建成通车以来，受车辆荷载以及自然环境等多种因素的影响，出现沥青混凝土路面出现了严重的车辙、龟裂、松散和沉陷等多种病害。此段为半刚性基层沥青路面，路面面层结构采用上面层4cm厚中粒式沥青混凝土(AK－16)，石料采用玄武岩，石料磨光值＞42;中面层5cm厚粗粒式沥青混凝土(AC－25)、下面层7cm厚粗粒式沥青混凝土(AC－30)。

2.2 路面病害分析

(1)针对此段的路面病害，分析如下:裂缝:分为纵向裂缝和横向裂缝，纵向裂缝主要是行车荷载作用下产生结构破坏裂缝;横向裂缝主要是由于沥青路面层温度变化产生的温度裂缝。

(2)车辙、网裂:为分析其产生原因，在南幅行车道2公里路段内取样(50cm*50cm*4cm)作了12组沥青混凝土试验，得出结果如下:

表一 旧路面回收沥青再生试验结果

表一结果表明:旧路面回收沥青针入度、延度下降，软化点升高，已经严重老化。当沥青老化到针入度30(0.1mm)左右时，旧沥青路面将出现裂缝，进入加速破坏阶段，最终形成网裂。在掺入再生剂后，各项指标均得到了有效修复。

表二结果表明:沥青混凝土路面在行车荷载和自然因素的反复作用下，使矿料颗粒疲劳破碎，导致级配发生变化，沥青面层产生蠕变，最终形成车辙。

表二 旧沥青混合料级配

3 处置方案论证及确定

3.1 沥青混凝土路面热再生的技术优势

3.1.1 有利于沥青混凝土路面层间联结

采用沥青混凝土路面就地热再生技术，再生层与老路面的连接是热联接，和传统铣刨处理沥青路面相比较，避免了可能出现的层间剪应力对沥青路面造成的剪切破坏。

3.1.2 有效提高沥青混凝土路用性能。

我国高速公路普遍存在级配不好、孔隙率过大，沥青老化后，沥青混凝土抗变形能力下降等早期破坏严重的现象。沥青混凝土路面就地热再生技术在旧路面级配的基础上，通过添加新沥青混合料对路面级配进行改善，通过再生剂可以恢复或大部分恢复沥青的使用性能，从而有效提高沥青混凝土路面的路用性能，延长路面寿命。见下表。

表三 再生沥青混合料的合成级配

图1 原沥青混凝土路面及再生路面级配曲线图

3.1.3 有效解决新旧路面接缝问题

在高速公路养护施工中，大多数情况下只处治单个车道，采用传统的铣刨摊铺工艺存在新旧路面结合不好，接缝处极易渗水造成早期破坏。采用就地热再生技术时，产生的接缝为热接缝，可以有效解决新旧路面接缝渗水问题。

3.2 社会效益

近年来，我国公路事业迅猛发展，全国公路通车总里程与高速公路通车里程稳居世界第二位。在经历了大规模的新路建设后，我国道路行业的重心也已经开始转向大、中修养护。大规模的道路改造中产生了大量的废旧沥青路面材料，其中约5%为沥青，约95%为各种级配的骨料，如果不加以利用，不仅会造成巨大的资源浪费，同时也会破坏环境，这不符合可持续发展的基本国策。因此，沥青混凝土就地热再生技术是一项具有良好应用前景的技术。

3.3 经济效益

沥青路面的就地热再生技术可以百分之百利用旧沥青混合料，只需要添加部分再生剂和新沥青混合料，可以大大降低旧路面维修的工程造价。

3.4 就地热再生不适合旧沥青路面基层出现病害处治

如沥青混凝土路面基层纵、横裂缝、松散、板底脱空、路肩塌落、非连续裂缝、路面补强，以及50mm深度以上的路面病害。根据路段病害分析路面基层情况，出现纵、横裂缝先采取处治裂缝、局部松散，方可进行就地热再生技术施工。在处治路面基层纵横裂缝病害时，建议采取高聚物注浆、水泥压浆等施工工艺，确保旧沥青路面面层不受到破坏，旧路面100%可以重新利用旧沥青混合料。根据病害情况决定对上面层4cm进行就地热再生处理

4 就地热再生施工工艺

4.1 再生剂添加量的确定

首先，对计划施工路段取有代表性旧路面进行现场取样，取样深度为4cm。对样品进行沥青抽提和回收，检测回收沥青的延度、软化点、针入度指标，将试验结果与该路段竣工时资料进行对比，判断旧路面沥青老化的程度。

其次，按不同比例再生剂的掺入量进行实验室试验，检测再生后沥青的延度、软化点、针入度指标，绘制曲线确定再生剂的最佳掺入量。

第三，按最佳再生剂掺入量对旧路面取样材料进行再生，将再生混合料进行马氏试验，测试试件的稳定度、流值、密度、饱和度和空隙率，用这些指标验证再生剂的最佳掺入量。

再生剂掺量及沥青混合料油石比的确定:根据此段试验数据得出沥青混凝土上面层就地热再生需要添加再生剂占沥青重量的10%。

4.2 添加用新沥青混合料

本工程采用复拌型热再生工艺处理面层，复拌添加用新沥青混合料采用AK—16型，油石比4.7%，新添加量沥青混合料为15%。

通过实验室数据分析，按照现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)进行配合比试验符合技术规范要求。

4.3 对原路面加热

先对原路面进行认真的清扫，用加热机进行加热，加热机行进速度根据路面状况、天气气温、风速、摊铺机摊铺速度等进行综合调试;确保路面加热到最佳温度。

路面加热采用两台LRJ－1型沥青路面热再生加热机对原路面进行加热，加热速度保持在1.0－4.0m/min，两台加热机加热后路面温度150℃－170℃之间，加热厚度4cm以上，路面最高加热温度不超过170℃。

4.4 加热铣刨及再生剂的添加

路面加热到所需温度后，由LRB－1型沥青路面热再生加热铣刨机对原路面进行加热铣刨。对于旧路面上面层和中面层结合完好的路段，铣刨时可适当浅一些，以不破坏原结合面为度;如果原路面上面层和下面层结合不好，有松散现象，必须将松散层全部铣刨干净，此时施工速度适当放慢，对没有加热到部位进行充分加热，保证再生路面和原路面面层结合良好。

根据每段病害试验数据进行调整再生剂用量，连霍高速公路南幅行车道部分路段再生剂的添加量为别6%、8%、10%，再生剂的添加数量直接影响到再生后沥青混凝土的质量，

4.5 加热复拌

LRB－1型沥青路面热再生加热铣刨机对原路面进行加热铣刨后，由LRF－1型沥青路面热再生加热复拌机进行加热复拌。添加15%的新沥青混和料在加热复拌机料斗中，加热后将混和料输送到沥青混凝土摊铺机，料温应保持在135℃ －165℃。

4.6 再生混合料的摊铺

根据试验段的情况，确定好混合料的松铺系数。摊铺前调整好熨平板，检查各种传感器是否灵敏。所有准备工作就绪后开始摊铺，摊铺时可以按照常规热摊铺操作规程进行。

4.7 再生混合料的碾压

初压使用12T双钢轮压路机静压、振压各一遍，复压使用20T的轮胎压路机碾压4遍，终压使用12T的双钢轮压路机静压2遍。为防止压路机粘料，可向压路机喷洒少量肥皂水等表面活性剂溶液，严禁喷洒或刷柴油。

5 现场关键工序质量控制

(1)再生剂的喷洒剂量控制:根据再生剂用量为10%计算，再生混合料掺加再生剂用量为0.5kg/m2，对再生剂的喷洒装置必须每天进行清理，喷洒均匀、防止喷嘴堵塞。

(2)再生料摊铺的温度控制在135℃ －150℃，温度过高容易造成沥青路面老化，温度过低会影响再生质量和压实质量。

(3)压实度控制:本工程压实度严格控制为≥96%。

(4)平整度控制:控制好摊铺机的行进速度，保证厚度要均匀。控制好压路机的碾压工艺，避免急起步、急刹车，根据规范要求平整度验收指标﹤3mm，实测代表值为2.5mm。

(5)接缝质量控制:原路面加热宽度比铣刨宽度每侧至少宽出20cm，再生料与原有路面沥青混合料温度基本相同，压路机及时碾压确保接缝平顺、密实，杜绝有松散现象。

6 结论及建议

综上所述沥青路面就地热再生技术施工简单方便，旧路面混合料可以就地再生利用，减少倒运废料过程，降低废弃物堆放场地;有利于环保(按传统工艺需外运吨，没处掩埋，掩埋造成环境破坏)、节省资源;不受大的交通流量的限制，施工结束就可以开放交通;其就地热再生工艺与传统铣刨摊铺工艺相比，沥青混合料材料成本可以节约50%左右，施工人员费用可以节约50%左右，施工工期可以缩短60%左右。因此，沥青路面就地热再生技术在高速公路养护中具有良好的应用前景。

［1］杨延兵.现场热再生技术在京福高速养护维修工程中的应用.北方交通，2009.1.

［2］张清平.沥青路面就地热再生施工技术研究.黑龙江科技信息，2009.30.

［3］张陈.浅谈热再生工艺在公路中修施工中的应用.中国新技术新产品，2012.22.

［4］陈海林.王小力.沥青路面就地热再生工艺及其应用.城市建设理论研究，2012.10.