沥青路面再生技术在高速公路养护中的应用

2016-03-19胡洋四川省交通投资集团公司四川成都610000

低碳世界 2016年30期

胡洋（四川省交通投资集团公司，四川成都610000）

沥青路面再生技术在高速公路养护中的应用

胡洋（四川省交通投资集团公司，四川成都610000）

我国的公路建设发展迅速，每年在这方面的投资已经超过了2000亿。按照沥青的使用寿命15～20年，实际上很多也就10年，也就是说20世纪初陆续修建的路面现在每年至少有12%的路面需要翻修，旧沥青材料的废弃量每年在200t以上，不仅造成环境污染而且造成资源浪费，如果能将这些充分利用，每年大约可以节省3.5亿人民币，而且这个数据每年以10%的速度在增长。所以，对沥青再生技术进行研究和推广对我国的环境保护以及资源利用等方面都发挥着重要意义。

沥青路面；热再生技术；公路养护

引言

沥青混凝土路面在行车荷载作用下，承受很大的拉应力、压应力以及剪应力等，在加上路面长期处于暴露的环境中，很容易受到阳光、风雨、温度等因素的影响，使混合料中的成分、性能发生化学和物理反应，逐渐使沥青混合料的使用质量下降，造成路面破损。沥青路面的破损一般分为两种，一种是结构性的破损，比如，整体结构遭到破坏或者是某一部分遭到破坏，使路面不能达到预期荷载；另外一种是功能性的破损，由于路面的平整度以及抗滑性有所下降，使路面达不到预期功能，从而影响通行质量，因此，对路面进行修复和养护非常重要。

1 再生技术原理、特点及优势

1.1 沥青路面再生技术原理

沥青路面再生技术原理包括两个方面：①旧沥青混合料的再利用，把不能使用的或者是达不到使用要求的沥青混凝土废料通过适当的处理以后重新利用。也就是说把旧沥青混凝土路面进行破碎、筛分，然后与新沥青、再生剂以及新集料进行重新混合，形成具有使用性能的混合料，重新铺筑路面。②对旧沥青的物理性质从老化状态通过加入再生剂进行恢复，将原来的黏度调整到施工要求范围内，使其具有较好的流变性能。从胶体的角度来讲，就是把旧沥青的老化凝胶结构调整到溶凝胶结构。

1.2 沥青路面再生技术的优势

再生技术应用主要优势有以下几点：①有效降低施工成本；②节约集料和胶结料；③保持原路面的几何特性；④材料循环利用率高，可有效降低对环境的破坏；⑤缩短病害处治施工周期；⑥适应我国路面典型结构和早期修建的“强基薄面”沥青路面结构升级改造需要。沥青再生技术应用符合我国当前着力建设节约型社会的基本国情，符合“十三五公路养护管理发展纲要”提出的推进绿色养护，实现公路养护与生态环境和谐共促的总体思想，具有显著的社会、经济和环境效益。同时也是交通部“十二五”全国干线公路养护管理检查要求的“材料回收率达到100%”、“循环利用率达到85%以上”两项技术指标实现的重要手段之一。

2 再生技术分类及其优缺点和适用范围

目前路面养护工程中沥青再生技术应用我们一般采用以下几种方式：

2.1 厂拌热再生

这种方法是把路面的旧沥青混合料输送到工厂里，经过集中破碎，依据路面的不同层次对质量的不同要求，然后进行配比设计，对旧沥青混合料的添加比例进行确定，将新材料、新沥青成分以及再生剂等按照一定的比例进行配比成新的混合料，铺设成再生沥青路面，这种方法对路基地段进行有效补强，沥青路面的重新铺设与新路面施工一样，按照下层、中层以及上层等不同层次技术要求进行配合比设计。这种方法操作起来非常灵活、实用、施工程序简单，而且能够保证沥青路面的质量。缺点：①旧料利用率低，价格和新料铺筑相当；②铣刨料加热后直接加入拌缸，无法进入热料仓进行二次筛分，级配较不稳定；③旧沥青二次高温加热，沥青进一步老化变脆，疲劳性能降低，抗水损和抗裂性能下降，易出现低温开裂和纵向开裂；④沥青老化严重的（回收沥青针入度小于20）不适合此工艺。适用范围：一般适用于高速公路、一级公路中下面层，一般不用于表面层。

2.2 就地热再生

这种方法主要是针对原路面进行就地修复，首先把原路面进行加热软化，把路面的废料铲掉，然后加入一些新的骨料以及沥青粘合剂进行混合，最后把这些再生料重新铺筑在原来的路面上。其优点是不需养生，属于快速路面养护技术，对交通的影响较小，旧料利用率高，可实现100%，有效提高表面层抗车辙能力。缺点：①收沥青表面最高加热温度及温度辐射限制，仅能处理表层病害，对需要进行结构性再生的路面大修工程不太适宜；②再生设备需求高且昂贵，再生造价也相对较高；③路拌、加热及摊铺压实温度是控制难点，其质量控制难度较大；④下承层温度不宜控制；⑤沥青老化严重的（回收沥青针入度小于20）不适合此工艺。适用范围：一般适用于各等级公路沥青表面层变形类病害的修复和再生利用，不适宜解决路面结构性病害问题。

2.3 厂拌冷再生

沥青路面的厂拌冷再生主要是将旧的沥青路面刨开送到拌合厂，通过筛分和破碎，并依据旧的沥青含量、老化程度材料配级指标等，加入一定量的新集料以及再生材料，进行常温拌和，按照常温沥青混凝土的施工工艺重新铺筑。优点：①实现旧料100%再生利用；②材料性能可达到热料性能；③具有良好的抗裂性；④可实现对基层病害的彻底处理；⑤沥青老化限制性小。缺点：①乳化沥青冷再生技术相对复杂；②泡沫沥青冷再生受成型机理和设备限制，级配控制不够严格，产量较低。适用范围：乳化沥青厂拌冷再生适用于高速公路、一级公路等重载交通中、下层及柔性基层；泡沫沥青性能较差，适用于轻型交通。

2.4 就地冷再生

这种方法主要是冷法施工，利用拌合机把路面上的混合材料就地破碎、翻挖然后直接加入水、水泥、骨料、乳化沥青或泡沫沥青以及稳定剂等就地搅拌，最后碾压成型。优点：①实现100%旧料利用；②常温再生，节能减排效益高；③沥青老化层度不受限制，缺点：①路拌再生，性能较差；②压实度一般较低，孔隙率大；③性能较差，应用层位低，上覆热料加铺层，影响标高；④综合路面结构造价高；⑤易出现层间滑移，耐久性不足；⑥养生时间长。适用范围：主要应用于铺筑基层或者一些等级比较低的道路施工，有时也用农村小型道路的翻修。

3 路面养护再生技术方案选择及应用

3.1 冷再生技术的应用案例

内宜水高速K251+000～K253+000路段由于使用年限的增长、自然因素的影响以及交通量得剧增，路面出现了龟裂、块裂、纵横向裂缝、车辙和唧浆等各种病害，路面使用性能指数明显降低。经过反复研究和讨论决定采用乳化沥青厂拌冷再生技术进行路面修复。

3.1.1 处治方案

铣刨主车道和超车道4cm原加铺上面层、8cm原加铺下面层，2cm原加铺基层顶面（铣刨总厚度约为14cm），对存在病害的基层进行挖补修复，设置SBS改性沥青同步碎石封层，再铺筑10cm乳化沥青厂拌冷再生下面层CRAC-25+5cm中粒式SBS改性沥青混凝土AC-20C+4cm细粒式改性沥青混凝土AC-13C。

3.1.2 乳化沥青厂拌冷再生主要工艺要求

（1）冷再生混合料的拌合

拌合时间应适宜，通常冷料和水泥干拌5～8s至均匀后，喷洒乳化沥青，总拌和时间一般不超过45s。拌合后的混合料应均匀一致，无结团成块现象（生产前应打开沥青储存罐的搅拌装置进行乳化沥青循环使其分布均匀）。

（2）冷再生混合料的摊铺碾压

冷再生混合料应采用沥青混合料摊铺机摊铺，熨平板不需要加热，应采用自动找平方式。根据冷再生混合料试铺检测结果，由试铺的混合料总量与铺筑面积校验平均厚度，确定松铺系统。冷再生混合料的碾压分初压、复压和终压。初压先静压后振动，以防止乳液的流失，一般采用1.5～3.0km/h的行进速度进行控制，碾压由边缘向中间，并注意错轴宽度且不漏压；复压采用“高频低幅”模式碾压，一般采用2～4km/h的行进速度进行控制。终压使用胶轮压路机碾压+钢轮压路机收面，一般采用3～5km/h的行进速度进行控制。

（3）养生

若天气干燥、平均气温高于20℃，宜养生不少于24h。若天气潮湿，平均气温低于7℃，应养生3～5d，直至表面干燥。当环境介于两者之间，可酌情处理。

此项路面养护工程采用冷再生技术进行处理以后，路面达到了相关的性能指标，保证了路面的修复质量以及平整度。

3.2 热再生技术的应用案例

2015年隆纳高速公路K1935+000～K1936+100、K1950+ 000～K1967+000、渠坝连接线出现车辙、龟裂、纵横向裂缝等多种病害，严重影响路面的使用性能，对行车舒适性和通行能力造成很大影响。经过研究讨论决进行大面积沥青路面的修复，采用热再生技术对其进行施工。

具体的工艺流程为：①对原路面进行加热、耙松，喷洒再生剂和热沥青后，要将路面上的混合料收集至作业车道的中间位置，形成一个梯形截面的料带。收集过程中，再生剂和热沥青与原路面混合料充分融合、反应，起到恢复老化沥青性能的作用。②在再生混合料料带上按设定比例添加新沥青混合料，进行均匀拌和，输送至摊铺机进行摊铺施工。③依据混合料的类型和压实厚度选择合适的碾压机组，碾压速度控制在2～3km/h，匀速静压1～2遍。

施工后再生沥青混合料的动稳定度，检测结果大于6000次/mm，远远满足规范要求。对沥青混合料性能及路面路用性能进行检测，路面渗水系数、压实度、平整度等检测结果均满足规范要求。