沥青路面热再生技术研究

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

一、引言

为满足经济的快速发展，社会的繁荣进步，日益增加的交通量，近30多来，我国修建了成千上万公里的道路，作为国家经济发展的动脉。我国沥青路面的建设时间虽然不及国外很多发达国家长，但我国沥青路面的建设里程却超越了很多发达国家。沥青路面之所以越来越受到各个国家的青睐，是因为沥青路面有平整而无接缝，噪音小，减震，路面不会产生炫光，行车比较安全且舒适等优点。而现在我国每年都有很大一部分沥青路面达到了使用的年限，需要进行翻修和养护，并且加上由于过多交通工具的超载现象的发生和我国自然气象因素的不稳定的相互作用，沥青路面则出现断裂、凹陷、车辙等病害，这就直接导致了路面维修量的加大。

针对上述种种问题，对沥青路面热再生技术的研究，开发和应用就显得很重要了。简单的说，沥青路面热再生技术则是指将要废弃的沥青混合料完全的回收利用，这样不仅节约了能源，而且还保护了环境，符合国家规定的保护环境的政策和经济可持续发展的战略。

二、沥青路面热再生技术的概述

(一)沥青路面热再生技术的原理。沥青路面热再生是指对原需要维修的沥青路面不断加热将其进行软化，再用机械设备耙松需要进行修补的路面，然后将耙松后的路面材料收集、破碎、筛分后，放到搅拌机里面，同时需要掺入一定比例的新沥青、新沥青混合料、再生剂等，经过加热重新拌和后，使再生机沿着原路面高度要求进行摊铺，紧接着再用规定的压路机将摊铺后的路面按规定进行压实，使得新生沥青路面的路用性能达到规定所需要的要求，从而使得路面的病害得到消除，路用性能得到有效的恢复的一套工艺技术。

(二)沥青路面热再生技术的特点。沥青路面热再生技术主要用于路基对面层的承载力还比较良好，路面出现龟裂，车辙，凹陷等病害且受损深度没有到达基层的沥青路面的维修与养护，将要废弃的沥青混合料不需要搬运到其它地方丢弃，而是将其回收利用，达到节约资源，保护环境的理念，而且利用率非常的高，根本不影响重新生成的沥青混合料的性能及组成，而且骨料保存的完整性很高，新路面的压实度、抗滑性、平整度等技术指标均能达到相关标准规定，这就使得它与原沥青路面具有相同的生命周期，很好的延长了路面的使用寿命，也可以减少路面材料的来回运输，节省运输费用，而且施工中产生的振动噪音较传统修复方法小，施工时不影响道路交通的正常运行，对环境污染也比较小，所以也对沿途居民的日常生活的影响也较小。使用这种技术一旦施工结束很快就能够正常使用，能够达到方便，快捷，高效的特点，如果路面的结构层遭到破坏，这种施工技术就不适用了。

(三)沥青路面热再生技术的分类。根据以往沥青路面产生病害的案例和该路面所做出的设计要求，分析后相对应的选用合理的施工方法及对修复后能否达到路面质量等级的要求，可以采用的现场热再生技术方案主要有三种：整形再生法、加铺再生法和复拌再生法。不管选用哪一种再生法进行就地维修，都应该提前对需要修复的路面进行调查，查清楚病因是什么，再对路面材料进行取样检测并分析，选用相对合理的再生方法，制定详细具体的施工方案，并根据检测分析的结果确定新添材料的性能及剂量，这样道路的修复质量和效率才能得到保证。

(四)整形再生法。整形再生法是由加热设备对需要进行修复的沥青路面加热到规定的温度后，使其软化，用耙松机将软化的路面耙松，也可以把软化过的路面用人工来进行耙松作业，接下来则开始搅拌工作，把耙松后的路面材料全部收集到搅拌器中，并在搅拌器中把收集的材料同加入的再生剂拌和均匀，加入适量的再生剂是因为可以有效的恢复原沥青性能，而再生剂必须是事先按比例配好的，然后再用机械均匀的将新生混合料摊铺到待修补区上，最后用压路机稳定的将其碾压成型。这种方法适合修补损坏较轻、破损面积较小的路面，进行修补后原路面的车辙、麻面、龟裂等病害即得到解决，可以使原路面的整体结构保持不变，进而路面的平整度也不会变，路用性能也会恢复到最初那样。

1.加铺再生法。加铺再生法是用耙松机在上一个方法施工的基础上，将原路面材料进行耙松、搅拌匀和并且铺平后作为待修补区面的下面层，过后紧接着又用摊铺机在其上面覆盖一层刚刚制作的沥青混合料做为表面层，最后再用压路机缓慢均匀的将其碾压成型，形成完好无缺的路面。这种方法对旧路面进行了整体性的加固和修补，适用于承载力不支、破损很严重的路面，能够有效的恢复路面的抗滑性和耐磨性，而且修复后将会形成与新建道路的各种性能都一样的全新路面。但是这种方法为了保证再生技术产生良好的效果，需要加入大量的新的沥青混合料，施工成本也就相对较高了，路面的高程也与原来不相同了。根据工作方法的不同，加铺再生法还可以分为压入碎石法和罩面工艺法两种。

2.复拌再生法。复拌再生法可以说是由整形再生法和加铺再生法相结合起来的，处于这两者的中间，由加热设备将需要进行修复的原沥青路面加热到规定的温度后，使得该路面产生软化，再用复拌机将原沥青路面进行耙松，并把耙松后的材料装入搅拌器中，与整形再生法所不同的是，这里在搅拌器中新加入的是沥青、沥青混合料和一定比例的再生剂，不单单只是添加再生剂而已，再将其进行拌和均匀，生成全新的沥青混合料，然后用摊铺机均匀的将新生混合料摊铺到路面上，最后用压路机将其碾压成型。比较一般的路面破损程度则可以用这种方法来进行修补，修复后可以使路面重新获得抗滑性、耐磨性、耐衰老等路用性能，而且路面的结构和强度也得到恢复，并能够形成平整均匀的新生面层。

三、沥青路面热再生技术的施工工艺

(一)施工前准备。准备工作阶段需要将该路段一定范围内的交通控制好，隔离出一个施工安全区以便作业；为了使热再生技术达到应有的效果，应还得对路基和路基以下的结构层进行检查，如果存在病害，必须先得按合理的方法将病害消除掉，再进行后续工作；对将要进行工作的机械设备进行调试，以免在作业的时候出现故障，耽误施工进程；施工前还得对该路段路面使用的沥青混合料进行取样，并分析其各种材料的用量和比例，方便后续工作等。

(二)加热施工。所有的准备工作都做好后，就地热再生施工设备开始施工作业，将已经受损的原沥青路面加热至合理温度为145℃～175℃之间为宜，使路面的沥青材料能够慢慢软化，而软化路面所需的温度则由机组中的多组红外加热器提供，输出的燃气压力是能够独立的进行调节变换的，以防沥青加热的温度过高而使之成为流塑状态而不便收集。在对路面进行加热的过程中必须严格按规定控制加热工艺，各加热机组有序的按照设定好的施工速度匀速移动，并尽量的缩小各机组之间的距离，以防热量散失的过多，机组的底部和各机组之间的空隙可以加装保温板。通过运用上述措施，加热的温度才能稳定的达到要求，所需的深度才能满足施工控制范围。

(三)耙松待修补层。先将再生机上的旋转式耙松器程序设置好，保证其工作宽度和深度符合作业的控制要求，然后将已经软化过的带修补路面材料耙松到规定的范围，紧接着将其全部收集到搅拌锅之中，再进行下一步工序。

(四)沥青混合料的生成。首先，根据施工前对该路段进行取样分析的结果，确定混合料的配合比和添加量，混合料中包括沥青、沥青混合料、级配骨料、添加剂等材料，然后将回收的材料与需要添加的新材料一起在搅拌锅中均匀的拌和一定时间，这样就形成了新的沥青混合料。将原路面断层与新面层间的接缝处的混合料进行修补，确保铺面效果良好。

(五)摊铺工作。先将刮平面用加热机将其均匀的加热，保证摊铺时再生层与底层之间的粘结衔接良好，然后再将搅拌锅中拌和好的沥青混合料落如加热过后的刮平面上，通过伸缩式的熨平板缓慢均匀的将其铺成规定的样式，然后需要人工配合

(六)碾压工作。摊铺完成后，用压路机对其修补区域进行碾压，碾压时需注意移速要稳定，不能过快，要按要求满足碾压次数，同时也得做好接缝处的碾压工作，修补区不能留瑕疵，碾压完后，还得在新生路面上加铺一层耐磨面层，使其耐磨性和抗滑性等路用性能满足要求。

(七)施工结束。碾压工作结束后，等修补区的新沥青混合料路面凝结成型、稳定后，即可开放交通，恢复交通运行，在施工结束后工作人员应将施工场地清理干净，路面上不能遗留任何杂物与隐患以防出现交通事故。

四、沥青路面热再生技术难点

将要进行修补的路面的沥青混合料的性能可能会出现变质的情况，这将会严重的影响沥青混合料的再生效果。而影响沥青混合料性质的因素有沥青的黏度、沥青混合料的配合比设计等。

首先，由于沥青材料具有感温性，其黏度会随温度的升高而降低，因此在高温环境下，沥青与矿料的黏聚力则会降低，沥青混合料的强度也会降低，所以在对路面进行加热软化的过程中，必须得严格的控制好加热机的温度，以免将原路面的沥青材料烧伤而无法将其回收利用。在进行新沥青混合料再生之前，加入的其它矿料，其应该要有粒径较大、表面粗糙、体型接近立方体等特征，因为这样可以增大沥青混合料的内摩擦角，增强沥青的黏聚力，提高沥青混合料的强度和稳定性。

其次则是沥青混合料的配合比设计，这也是个比较关键的步骤。而沥青配合比设计则是在施工准备这个阶段进行的，就是对路面做取样分析，这直接就影响后面的工序能否进行下去。沥青混合料配合比设计有三个步骤：目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证。生产配合比设计，首先，在路面待修补区进行材料的取样检测，并将其带回实验室，对该材料的配合比进行分析，供试验机操控室使用，其样品用试验机进行综合试验，达到精确分析，最终以此来确定生产配合比最佳沥青用量；根据生产配合比设计的分析结果再来进行生产配合比验证，首先在实验室中将产品进行拌和，拌和好后，适当取出部分试验品，试着进行铺筑、铺筑并成型后又取样进行马歇尔试验，同时钻芯取样后还得观察其试验路面的空隙率大小，由此确定标准配合比；目标配合比设计基本上是在实验室内完成的，是沥青混合料组成设计的基础性工作，包括原材料试验、混合料组成试验和验证试验，在此基础上提出的配合比例称为目标配合比。总之，各个步骤都是环环相扣的，必须做好每个步骤的衔接工作，才能保证沥青混合料的再生工作达到高效的结果。

五、进一步的研究方向及方案

(一)研究方向。沥青路面热再生技术的应用前景十分广阔，其具有高效、快捷、节能等特点，所以，其在沥青路面修复研究中的应用具有重大意义，结合热再生技术的优点及特性，重点从以下几个方面研究：(1)纳米材料的黏附性。选择适合道路病害修复纳米材料进行黏附性研究，计算出不同纳米材料的表面能，基于纳米材料与乳化量的接触角以及沥青的表面能计算出纳米材料与乳化沥青的黏附功，得出与沥青黏附功最大的纳米材料；(2)纳米材料与沥青合理化用量研究。分析外荷载作用下，沥青混合料产生病害后，在纳米材料作用下，病害消除，通过修补的效果确定纳米材料与沥青最佳用量比。

(二)方案。纳米材料性能研究：(1)纳米材料与沥青细观表面性能研究：接触界面黏附功试验；(2)纳米料与沥青界面性能黏附性研究：红外光谱试验、复合材料力学性能试验。