浅谈路面再生技术在潭邵高速大修中的使用

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(1.湖南智翔道路工程检测有限公司, 湖南 岳阳 414000; 2.岳阳市公路桥梁基建总公司， 湖南 岳阳 414000)

浅谈路面再生技术在潭邵高速大修中的使用

吴建交1,兰细勇2

(1.湖南智翔道路工程检测有限公司, 湖南 岳阳 414000; 2.岳阳市公路桥梁基建总公司， 湖南 岳阳 414000)

结合潭邵高速公路大修工程沥青路面再生技术的应用，重点对沥青路面厂拌冷再生、厂拌热再生的旧沥青回收料的预处理、再生混合料的配比和拌制等关键施工环节进行了探讨。

高速公路；路面大修； 沥青路面再生；厂拌冷再生； 厂拌热再生

1 我省路面再生技术的现状及前景

目前我国的高速公路建设飞速发展，每年投资规模已经超过2000亿元。“十二五”期间，湖南省通车总里程达到5653 km，基本建成“五纵六横”骨架网。“十三五”期间，我省将完成高速通车里程达7000 km以上，基本形成“六纵七横”网。然而按照沥青路面的设计寿命15～20 a，在90年代开始建成的高速公路将陆续进入大、中修期，省内长潭、潭耒、耒宜、长益、益常等高速均已进行大修改造施工。若大量翻挖、铣刨沥青混合料被废弃，不仅浪费了资源，也会对环境造成严重的污染，利用再生技术，废弃物如能加以利用，在保护环境减少污染的同时，每年可节省大量材料费用，对降低建设成本、保护生态环境以及公路建设实现可持续发展具有极大的意义。因此，再生技术的研究、推广、应用是目前重要课题。

湖南省交通运输厅2013年立项“废旧路面材料资源化关键技术研究与工程示范”课题、2014年省厅重点推广的科技攻关项目主要研究内容是：根据交通运输部关于加快推进公路路面材料循环利用工作的指导意见(交公路发〔2012〕489号)，对我省大修中所产生的废旧路面材料进行资源化利用研究。根据《指导意见》文件要求，高速公路到“十二五”末，路面废旧材料回收率达到100%，循环利用率达到90%以上，其中东、中、西部分别达到95%以上、90%以上、85%以上。

2 再生技术在潭邵高速大修中的使用

再生沥青路面的施工分为就地冷再生法、就地热再生法、厂拌冷再生、厂拌热再生法，以及再生水稳基层。就地冷再生目前该方法使用较少，主要用于等级低的道路或铺筑基层使用；就地热再生是一种就地修复破损路面的过程，这种方法施工简单方便，多用于基层承载能力良好、面层因疲劳而龟裂的路段，高速大修施工中适用范围有限；厂拌冷、热再生技术较适用高速大修项目改造；再生水稳基层目前处于课题尝试阶段。2016年湖南省潭邵高速大修项目中首次全面大规模采用厂拌冷、热再生技术顺利完成第1期大修施工任务，取得了重要成果，本项目是再生技术应用非常成功有意义的一次尝试。

本文重点探讨在潭邵高速公路大修项目中使用的沥青路面厂拌冷再生、厂拌热再生及旧砼板再生水稳基层三项再生技术的使用。沥青路面再生技术原理：一种是将旧沥青路面经过翻挖、回收、破碎、筛分后，与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌和混合料，使之能够满足一定的路用性能并用其重新铺筑路面的一套工艺技术；另一种是对原路面水泥砼破损板进行破碎，加工成碎石后回收利用，作为再生水稳基层使用在路面结构层中。

潭邵沥青路面大修整体方案为：对旧路面病害进行处治后+1 cm SBS改性沥青防水防裂粘结层+6 cm改性沥青AC — 20C+改性乳化沥青粘层+4 cm改性沥青SMA — 13。其中旧路面病害处治包括3种方式：旧路综合处治、厂拌冷再生+厂拌热再生、厂拌热再生。采用厂拌冷再生、厂拌热再生方式处理病害时：①在整个沥青结构层已破坏的情况下处理深度为18 cm，将16 cm上部沥青结构层及2 cm基层分2次6 cm厚、12 cm厚铣刨；②在沥青结构表面层破坏的情况下处理铣刨6 cm，处理深度6 cm。冷再生作为一种半刚性基层向柔性路面面层过渡的结构层使用，厚度11 cm，冷再生与下面基层之间设沥青透层和粘层，冷再生顶面设1 cm同步碎石封层与上部热再生粘结；而热再生则作为沥青结构层AC20使用，厚度6 cm。

另外在水泥混凝土路面的路段大修中，小范围尝试采用了旧砼板破碎集料再生水稳基层的方案，即将破损严重的水泥混凝土面板破除回收，经碎石加工机械集中破碎筛分成规格碎石，在原路段水稳基层中使用，上部再加铺沥青结构层，完成路面大修改造“白改黑”。

3 旧沥青回收料的预处理

3.1 回收方式与使用原则

整体方案： 采用冷铣刨方式剥离旧沥青面层，汽车运输至拌和场，经预处理后储存备用。

铣刨前需充分了解原路面建设和养护历史，明确路面结构形式、厚度、所用原材料以及维修记录等，依据实际情况划分段落，分类分层铣刨。潭邵大修对旧沥青路面再生路段采用2次铣刨的方式，首次铣刨旧路面表面层以下6 cm。经现场检测弯沉、检查沥青层表观质量情况确认，如需继续处理则再次铣刨12 cm深。表层铣刨料计划用于6 cm 50#A级沥青AC — 20C及SBS改性沥青AC — 20C，下层铣刨料计划用于冷再生及6 cm 50#A级沥青AC — 20C。

回收沥青路面材料专业术语称为RAP(以下均以RAP表示)，为充分利用RAP料，潭邵大修项目原则上允许除上面层SMA — 13混合料外，其他沥青结构层都可以使用厂拌热再生料，特别是6 cm SBS改性沥青AC — 20C可使用厂拌热再生料，但其使用的RAP料应为原路面表面层铣刨得来的旧料。

3.2 RAP回收材料的预处理

3.2.1 RAP回收材料的破碎、筛分

1) 采用冷铣刨方式获取沥青混合料回收料。铣刨时，应事先确定铣刨速度、深度等铣刨参数，并在施工过程中保持铣刨参数的稳定，严格控制材料的变异。必要时通过试验段，以最大限度不打碎原路面矿料级配为目标来确定铣刨参数。

2) RAP回收料应通过必要的破碎、筛分等工艺进行预处理。不允许使用未经预处理的沥青混合料回收料。

3) 根据再生混合料的最大公称粒径合理选择筛网尺寸，将处理后的RAP回收料筛分成 1#料15～25 mm、2#料8～15 mm、3#料0～8 mm共3档材料。

3.2.2 RAP材料的贮存

RAP材料经破碎、筛分后，可达到生产所需的尺寸及级配，RAP材料在破碎和筛分后即可送至拌和楼生产，也可以贮存起来以后使用。由于在RAP自重和高温的作用下，可能出现二次硬化现象，RAP材料可能重新粘结起来形成尺寸较大的颗粒，因此经过预处理的沥青混合料回收料(RAP)应在遮雨棚下堆放，及时使用，避免长时间堆放。RAP料堆的高度不宜过大。机械设备也不得在料堆上停留或行走。可协调好破碎筛分设备和拌和设备的生产速度，使RAP料堆的高度减至最小。在取料时应从堆料的一端开始在全高范围内铲料。

沥青RAP材料应堆放在坚硬的场地上，并有良好的排水、防雨和通风条件。沥青RAP材料堆附近严禁明火，并远离易燃物品。在RAP材料堆放时，为了减少二次硬化的影响，必须采取以下措施： ①RAP材料堆高一般不超过3 m.；②在RAP材料进料仓中增加破拱装置；③每天拌和工作结束后将RAP材料仓放空。

4 厂拌冷再生施工

厂拌冷再生整体施工方案：采用经过预处理的回收沥青路面材料(RAP)与新矿料合成级配，并掺加矿粉、水泥、乳化沥青、水，在常温下拌和形成的再生混合料，汽车运输到现场后，经摊铺机铺筑，压路机组合压实，养生期间禁止车辆通行，直至可取出完整芯样后结束养生。

冷再生施工从混合料拌和、运输、摊铺、压实过程来看，与水稳碎石基层施工极为相似。首先拌和设备就是在水稳拌和站基础上进行部分改造，增加回收沥青路面材料(RAP)及乳化沥青添加及搅拌系统。运输和摊铺基本一样。压实设备增加了沥青路面双钢轮、胶轮，施工中先用双钢轮初压，然后由16～18 t单钢轮震动压路机与胶轮压路机复压，终压用双钢轮压路机收光。区别主要在于回收料的使用及粘结材料采用乳化沥青与部分水泥搭配。

下面介绍一下厂拌冷再生的施工过程，与水稳基层施工相似的简述。

1) 铣刨病害路面。

冷再生的第1步是在设计厚度下分层刨除现有的沥青路面，铣刨要保证纵向边线的顺适，配备洒水除尘装置，用水量控制原则：用水量应达到碴料潮而不湿、铣刨后地面无水迹为原则，便于铣碴清扫和吹尘。采用多功能清扫车进行粗扫，吹风除尘，宜使用大于9 m3空压机，工作效率较高，吹风除尘效果较好。铣刨完成后检查铣刨地面裂缝的发育情况，并根据裂缝宽度采取裂缝开槽处理、裂缝清理、裂缝填封、粘贴抗裂贴等工艺对裂缝进行处治。局部基层破坏处，可采用压浆、挖补等方式进行处理，直至满足基层设计弯沉指标要求。

2) 冷再生沥青混合料的拌和。

① 混合料生产设备。冷再生拌和设备为专用设备，在水稳拌和站的基础上进行改造，使其具备同步掺加回收沥青路面材料(RAP)及乳化沥青添加及搅拌系统。整个生产设备配置6个冷料仓、2个粉料仓以及乳化沥青罐和水罐，以及配套乳化沥青加工设备。特别需要提出的是为保证冷再生料中沥青能均匀分布，对乳化沥青质量要求较高(固含量65%以上，其中沥青颗粒小于5 μm的比例不小于80%)，生产设备采用了进口先进设备。

② 乳化沥青冷再生混合料配合比。生产配比合成级配为：RAP(1#)∶RAP(2#)∶RAP(3#)∶新料(1#)∶新料(2#)∶矿粉=6∶25∶49∶13∶5∶2，水泥外掺：1.3%，最佳含水量为5.2%，乳化沥青掺量为4.0%。施工中可根据实际情况适当调整用水量。RAP料与新料掺配比例为80∶18。

③ 拌和时，从料堆和皮带运输机随时目测各种材料的质量和均匀性，检查有无泥块及超粒径铣刨集料颗粒。检查冷料仓有无串仓。每种规格的铣刨料、矿粉、水泥和水、乳化沥青按生产配合比准确计量，其计量误差应控制在规定的范围内。

④ 乳化沥青不宜加热使用。填料、水、乳化沥青泵和管道、喷嘴必须经常检查，保持畅通。冷料仓需装配机械振捣设备，必要时辅以人工捣料，确保各种材料均匀出料拌和。

⑤ 停止拌和混合料后，在拌和机停机前，先用水冲洗洁净拌缸，同时放空铣刨料料仓，避免铣刨料粘结成块堵塞料仓。乳化沥青输送管道亦应冲洗干净，确保乳化沥青输送管道畅通。

⑥ 每个台班应及时完整地填好设备运转记录、生产过程记录、试验数据记录、事故处理记录；统计各种材料用量、乳化沥青用量、施工温度、铺装层长度、铺装层厚度平均值、对混合料实行总量控制，并作为施工质量检测的依据。

3) 摊铺、碾压与水稳基层相似，不再赘述。

5 厂拌热再生施工

厂拌热再生沥青混合料整体方案：对旧沥青路面铣刨后，经过预处理后将回收沥青路面材料(RAP)转运送到拌和料仓，经热再生拌和设备加热后，与新的沥青混合料按设定的掺加比例进行拌和生产的热拌沥青混合料。其后续工序运输、摊铺及碾压工艺与正常沥青混合料完全相同。

厂拌热再生重点必须解决的关键问题：旧料沥青再生问题、热再生沥青混合料的拌和生产。

5.1 旧料沥青再生问题

5.1.1 沥青老化和再生原理

沥青在自然因素(热、氧、光和水)作用下，产生不可逆的化学变化，导致路用性能劣化(称之为“老化”)。 沥青老化的过程分为2个阶段，在施工过程中的热老化(短期老化)和路面使用过程中的长期老化。对施工过程中的老化控制即沥青存储、沥青混合料配比和拌和等过程控制是关注的重点，对热再生施工具有重要意义。

老化的沥青通过适当的工艺处理后，能够恢复甚至超过原来的性能即称之为“再生”。旧沥青材料再生就是根据生产调和沥青的原理，在旧沥青中加入低粘度油料(再生剂)或适当的沥青材料进行调配，使调配后的再生沥青具有所需的路面性能。

5.1.2 沥青再生方式及施工过程中的老化控制

潭邵大修采用中石化东海50#沥青作为再生剂，添加方式为：将旧料进行预热，然后在拌和缸内喷洒再生剂，使得旧料与再生剂能够充分的融合，达到再生的目的。该方式RAP旧料在搅拌过程中会分散开来，再生剂能够充分地分散到旧料的表面，进一步渗透到RAP里面，与旧沥青充分融合达到再生的效果。

施工过程中为减少沥青老化主要控制各环节温度：沥青存储环节，注意存储温度及存储时间，严禁高温长时间存储。正常生产时只须短期储存，储存温度： 普通沥青控制在155～165 ℃，改性沥青控制在165～175 ℃；特殊情况须较长时间存储时则可降至常温保存，重新施工前再加热升温，避免对沥青造成过大老化。沥青料的拌制中严格控制RAP材料加热温度及混合料出厂温度，不能过高也不能太低。

5.2 热再生沥青混合料的生产

5.2.1 生产设备

间歇式厂拌热再生强制搅拌设备，在普通间歇式沥青混合料强制搅拌设备的基础上增加第2烘干筒及其配套系统，由第2烘干筒对RAP单独烘干和加热。需增加以下设置及功能：

1) 配备3个RAP回收料冷料仓。

2) 配备独立的沥青合料回收料(RAP)加热滚筒，滚筒燃烧器的设计应确保RAP回收料不与火焰直接接触；滚筒内应设置避免RAP料黏附滚筒内壁的专用装置；加热滚筒出料口应安装测温装置，控温精度高于±3 ℃。

3) 配备二级除尘系统，二级粉尘不得再返回拌和楼做填料使用。

4) 配备独立的沥青混合料(RAP)缓冲储料仓及配套称量系统。

5.2.2 热再生沥青混合料配合比设计

1) 热再生沥青混合料配合比设计流程。

① RAP组成分析：选取代表性RAP进行抽提分析，得到旧料中沥青含量和旧集料颗粒级配组成，作为下一步配合比设计依据。

② 回收沥青性能分析，测出旧沥青的针入度与软化点。

③ 再生沥青混合料级配确定：根据旧集料、新集料、矿粉筛分结果以及规定级配范围，确定各种材料的掺配比例。

④ 再生剂及新沥青材料掺量的确定。

2) 热再生50#沥青AC — 20C生产配合比。

矿料规格及配合比：新料16～22 mm∶11～16 mm∶6～11 mm∶3～6 mm∶0～3 mm∶旧料15～30 mm∶8～15 mm∶0～8 mm=23∶21∶8∶10∶5∶8∶10∶15油石比4.3%。新料与旧料掺配比例为67∶33。

5.2.3 再生沥青混合料拌和

相较普通沥青混合料需要特别提出如下问题：

厂拌热再生沥青混合料的生产温度与拌和时间应根据拌和设备的加热干燥能力、RAP回收料含水量、再生沥青混合料的级配、再生沥青的软化点等综合确定，以不加剧RAP回收料的再老化，提高生产能力，降低能耗，并产生出均匀稳定的沥青 混合料为原则。

1) 使用间歇式拌和设备时，由于RAP料不宜升温过高，要保证出料的料温就必须适当提高新集料的加热温度；一般RAP加热温度不低于130 ℃，不高于混合料出料温度；新集料加热温度控制在180～200 ℃之间，但最高温度不宜超过 200 ℃。

2) 干拌时间一般比普通热拌沥青混合料延长 5～10 s，总拌和时间比普通热拌沥青混合料延长 15 s 左右；即RAP回收料进入拌缸后，先和热的新集料搅拌 5～10 s，然后加入新沥青，搅拌 30～45 s。

3) 再生混合料出料温度应不低于新拌沥青混合料AC — 20C出料温度，且最高不应超过195 ℃。

其后运输、摊铺、碾压与普通沥青混合料相同，以下不赘述。

潭邵大修项目通过统筹安排冷、热再生，原则上允许除上面层SMA — 13混合料外，其他沥青结构层都可以使用厂拌热再生料等措施，比较顺利地把就沥青路面铣刨产生的回收料100%在本大修工程中全部利用消化。

6 旧砼板破碎集料再生水稳基层的尝试

在旧水泥混凝土路面的大修路段，对路面二标3 km破损严重的旧路面所产生的废旧水泥混凝土路面材料进行破碎利用，生产再生水稳基层和再生C15混凝土，作为课题研究。对于集中破碎的路面所铺筑的基层，在保证混合料性能的前提下，尽可能利用再生后的集料，其方案如下：

1) 粗集料用水泥混凝土再生集料，细集料用新的碎石石屑，外掺水泥4.5%。

2)粗、细集料全部用水泥混凝土再生集料，外掺水泥4.5%。

7 对路面再生技术的几点体会

1)再生技术目前尚存在一些实际问题，制约广泛应用。

① 冷再生对再生材料的利用并不充分，对RAP料中的沥青成分基本没有利用；混合料级配控制还有缺陷，RAP集料级配与骨料级配偏差大，易造成总体级配偏细。

② 热再生施工中旧沥青再生过程控制还不够严格，沥青质量存在不均匀，对路面耐久性指标产生不利影响。

③ 旧砼板破碎集料再生水稳基层施工中，还存在一些问题需要处理：旧砼板超厚现象较多，破碎挖除过程中，对旧基层不可避免造成损坏；旧水泥砼面板中补强钢筋较多，难以通过碎石机械全面破碎回收；另外还存在交通组织、排水等方面问题。

2) 在目前再生技术基础上，一方面要大胆采用，因为它环保、节约；另一方面谨慎使用层次及部位，确保工程质量，目前使用再生材料后的混合料尚不能与新材料混合料质量完全达到同一标准。

3) 高速大修中采用路面再生技术是必由之路，在我省乃至我国对再生技术的引进、研究时间较短，还未得到广泛应用。需要广大公路科技研究人员在国内外科技成果的基础上，继续深入研究，不断提高再生质量、再生效率，真正做到高效回收、高效利用！

[1] JTG F41 — 2008,公路沥青路面再生技术规范[S].

[2] 湖南省交通科学研究院潭邵高速公路大修路面技术咨询组. G60潭邵高速公路大修工程沥青路面厂拌热再生施工技术和质量管理指南[Z].2016.

[3] 湖南省交通科学研究院潭邵高速公路大修路面技术咨询组.G60潭邵高速公路大修工程沥青路面厂拌冷再生施工技术和质量管理指南[Z].2016.

[4] 湖南省交通科学研究院.G60潭邵高速公路大修工程一阶段施工图设计[Z].2015.

[5] 陈永明,张东长.沥青路面再生技术浅析[J].公路交通技术，2008(5):30-39.

[6] 任拴哲.沥青路面厂拌热再生及其设备关键技术研究[D].西安：长安大学，2008.

[7] 陈志辉.老化对沥青路面的影响[J].湖南交通科技，2005，31(3)：44-45.

[8] 毛学功.郝培文.沥青路面再生技术及存在问题[J].建筑机械化，2010 (5).

1008-844X(2017)03-0071-04

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2017-03-10

吴建交(1972-)，男，高级工程师，主要从事路桥建设。