就地热再生技术在公路改扩建工程中的应用

麻继敏

摘要：沥青路面再生技术是资源可循环技术理念的重要组成部分，文章以广西某二级公路改扩建工程为依托，介绍了就地热再生沥青混合料的原材料与配合比设计方案，分析了热再生沥青混合料的路用性能，并阐述了就地热再生技术应用的经济效益。

关键词：就地热再生;路用性能;旧料掺量;不同级配

中图分类号：U415.6 文献标识码：A 130I：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.016

文章编号：1673-4874（2019）07-0049-04

0引言

沥青路面以较好的行驶舒适性被广泛应用于道路的改扩建工程中，沥青路面具有较好的弹塑性变形能力，能够缓解行车荷载对道路结构的损伤破坏。但随着沥青路面使用年限的增长，沥青混凝土的老化会降低路面的使用功能，车辙、裂缝、坑槽等病害问题会愈加明显。随着沥青路面再生技术的推广，国内改扩建工程中产生的废弃混凝土都会以不同的再生技术进行再生利用。吴超凡等以地方公路修建为基础，采用沥青温拌再生技术对路面回收的铣创料进行综合再生，取得了较好的应用效果。顾万等在铣创料中添加外掺剂提升了再生沥青混凝土的使用质量，同时也认为铣刨料应用于水稳碎石基层中可提升材料收缩性能。但是相关研究针对就地热再生的应用案例较少，适用的道路结构和级配选择也相对不全面。本文以广西某二级公路改扩建工程案例为依托，采用就地热再生技术对道路回收的铣刨料进行再生利用。

1原路面技术状况

广西田阳一巴马公路段于2006年通车，建设时采用的路面结构为5cm普通沥青辉绿岩AC-13+1cm乳化沥青封层+水稳层。通过对路面进行实地调查，经过多年的使用发现存在很多路面病害问题，在车辆荷载、空气、水、紫外线等多种因素的影响下，目前路面出现裂缝、麻面、泛油及局部填方路段路基沉降造成的沉陷、裂缝等。调查结果见下页表1。

根据表1统计结果，得出田阳一巴马公路路面破损状况评定为“良”，该段落主要以龟裂病害为主。全线路面病害以裂缝类病害为主，龟裂现象和纵横缝现象明显。原道路路面结构如下页图1（a）所示，对上面层进行铣创重新铺筑，再生路面结构分别选择AC一13和SMA-13两种级配进行室内研究验证以确定合适的旧料掺量。再生设计的路面结构如下页图1（b）和（c）所示。

2原材料及配合比设计

2.1铣刨料

铣刨料是路面废旧沥青混合料经铣创、破碎产生的旧料。本文选用的铣创料来源于广西田阳一巴马公路改造产生的废旧料，该路段沥青路面已服役6年。将铣创料抽提筛分，测定老化沥青的老化等级为中度老化，筛分旧料得到的级配曲线与建造设计级配曲线对比如图2所示。

2.2新集料和填料

本文试验中所用新集料为田阳产石灰岩，填料为石灰岩矿粉。其表观相对密度和毛体积相对密度测定结果如表2所示。

2.3沥青

本研究试验用沥青为sBS改性沥青，其性能满足《公路沥青路面施工技术规范》中各项技术指标要求，沥青的技术指标如表3所示。

2.4配合比设计

本文采用AC-13和SMA-13两种级配进行沥青混合料的室内配合比设计和性能验证。为研究不同铣创料掺量对再生沥青混合料性能的影响差异，研究分别采用了15%、25%、35%、45%等不同铣刨料掺量进行试验研究，并与不掺铣创料的全新沥青混合料进行对比研究，采用4.5%的再生剂进行混合料的再生。以AC-13级配为例，其再生混合料级配曲线如图3所示。

两种不同级配不同旧料掺量下的油石比如表4所示。

3热再生沥青混合料路用性能

3.1高温稳定性

試验采用300mm×300m×50mm试件，选用HDCZ-01-09A车辙试验机测试，用动稳定度评价温拌再生沥青混合料的高温性能。测试结果如表5和图4所示。

由图4可知，随着旧料掺量的增加，再生沥青混合料的动稳定度也逐渐上升。高温稳定性是表征沥青混合料在高温环境下抵抗车辙变形的能力，动稳定度数值越大说明混合料高温稳定性越好，抵抗路面车辙病害能力越强。铣创料中老化沥青部分变得更加坚硬，老化沥青包裹老化集料形成“黑色集料”，使得混合料整体的强度提升。以AC-13级配再生沥青混合料为例，旧料掺量从0%～45%变化时，动稳定度分别提升了0.00%、7.97%、20.04%、28.83%、36.97%。这说明旧料的变化对混合料的动稳定度变化影响较大。AC-13与SMA-13两种级配对比分析可知，AC-13级配的混合料抗车辙水平要优于SMA-13级配，但SMA-13级配再生沥青混合料的抗车辙能力随掺量增加提升速率较快。

3.2水稳定性

采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来评价沥青混合料的水稳定性。试验结果如表6～7和下页图5所示。

由图5可知，随着旧料掺量的增加，再生沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比都不断下降，但均满足沥青混合料规范中对水稳定性能的技术要求。铣刨料整体表面凹凸不平易形成多孔状态，吸水率较高;而再生沥青混合料在水浴养护阶段会吸收较大的水分，水分子的渗透会对铣刨料结构产生影响，一定程度上会降低混合料的密实程度。两种不同级配的水稳定性能相比，AC-13级配的再生沥青混合料在残留稳定度和冻融劈裂强度比测试结果方面要优于SMA-13级配。

3.3低温抗裂性

本试验在UTM-25试验机上进行低温弯曲试验，试验温度为-10℃±0.5℃，加载速率为50mm/min，试验所用试件尺寸为250mm×30mm×35m棱柱体沥青混合料小梁。试验结果如表8所示。

由表8可知，随着旧料掺量的增加，再生沥青混合料的强度提升，破坏应变下降，符合材料的断裂力学理论。铣创量的增加会使得材料变得更加硬脆，在外力作用下材料更易折断。参照沥青混合料设计要求，AC-13级配沥青混合料，旧料掺量在15%、25%、35%和45%时对应的破坏应变均符合规范要求。而SMA-13级配在旧料掺量达到45%以上时，破坏应变已超出规范要求。

4就地热再生沥青路面应用案例

研究对田阳一巴马公路上面层沥青混合料进行就地热再生，采用澳新科技生产的热再生机组进行再生沥青路面的铺筑。热再生机组通常是系列车组，分别承担路面预热、路面振捣及材料破碎、回收、加热、拌合、摊铺等不同功能，因此，对热再生机组进行日常的保修养护就显得十分重要，实际工程中选择了上面层AC-13级配结构，旧料的掺量控制在35%。

摊铺机温度应≥120℃。在摊铺过程中，摊铺率和供料率应相等。碾压设备至少对再生沥青路面进行3次碾压，为了保证混合料的压实效果，需要遵循“高温后缓慢，高频低振幅”的碾压原理，碾压速度≤5km/min，压实后的空隙率应当控制在6%以内。

与传统工艺相比，就地热再生沥青路面具有较为简单的施工工艺，能够快速高效地进行道路改扩建再生，大大缩短了工期。其次，对废旧材料的再生应用彰显了“绿色低碳”持续发展的理念，降低了筑路成本。对就地热再生沥青路面和路面铣创重新铺筑两种方案进行成本计算，如表9所示。

从计算结果来看，就地热再生成本费用要比道路铣刨重新铺筑大大降低，可节省23元/m。如果换算成两车道的路面来看，每就地热再生1 km酋路可节约近20万元左右的成本费用。所以，就地热再生沥青路面具备较好的经济效益。

5结语

就地热再生作为一种新型的道路再生技术，将原沥青路面结构进行原位再生铺筑，不仅实现了资源可持续利用、低碳环保的理念，还大大简化了再生沥青混合料的技术环节，具有较好的经济效益和应用效果，在未来道路日常养护技术创新发展方面前景广阔。