就地热再生技术在旧沥青路面中的应用

麻斌

山西交通控股集团有限公司忻州南高速公路分公司 山西忻州 034000

1 就地热再生施工工艺原理

在自然因素长期作用下，沥青使用性能将受到严重影响，在检测废旧沥青中发现，沥青油分含量减少，但胶质、沥青质含量却有所提升，这是出现沥青老化现象的根本原因。将新沥青材料、再生剂适量掺加到旧沥青内均匀拌和，可构成再生沥青，这种材料相比普通沥青材料，使用性能更具优势。就地热再生技术是在沥青再生基础上发展起来的，通过专用设备进行沥青路面加热、铣刨、复拌等施工工艺，可达到修复路面病害的目的[1]。

2 工程概况

某高速公路工程起讫桩号为K581+430～K642+000段，总长度60．57km，路基宽度28．5m，设计速度为80Km/h，于2002年建成通车。其中：K634+500～K638+600段上面层采用AC-16C中粒式密集配改性沥青混凝土。该路段通车时间较长，特别是周围其他路网的进一步完善，导致车流量直线上升，在行车荷载与自然因素反复作用下，局部沥青路面出现了严重损坏问题，主要病害包括车辙、龟裂、网裂等，从而降低了路面的使用性能。

3 旧沥青路面主要病害

3.1 表面破损类病害

因本路段位于山岭重丘区，路线纵坡大，重车比例较大，长时间的超限超载，沥青路面抗剪强度不足而引起剪切破坏，路面坑槽较为严重，在水的侵蚀和形成作用下，混合料的集料间失去粘结形成松散体，在网裂的后期，碎块被行车荷载持续碾碎，在车轮作用下，被真空吸力以及风、雨等带离路面，形成大小不等的坑槽，对路段行车存在安全隐患[2]。

3.2 裂缝类病害

本路段至今已运营17年，地处地区昼夜温差大，由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变变小，导致温缩裂缝和疲劳裂缝。长期温度、荷载作用，路面在无显著永久变形的情况下，行车荷载使路面层受到反复的弯曲变形，下面层层低产生弯拉应变，超出材料疲劳限度，底面处发生开裂，逐步扩展到表面，使形成路面网裂和龟裂等病害。

4 旧沥青路面混合料性能分析

4.1 取样筛分试验

对拟进行就地热再生的路段进行旧沥青路面的取料，合理分析沥青混合料的老化程度，指导确定新集配。现场采用机械切割方法进行取样，对样品进行抽提筛分试验，掌握旧路面沥青老化程度和沥青混合料的级配情况。实验室将旧沥青混合料在烘箱中加热、松散，用三氯乙烯充分溶解后，分两组进行抽提试验，测定油石比和矿料级配。使用阿布森法回收原沥青路面中的沥青，测定旧沥青的针入度、延度、软化点，以判断旧沥青的老化程度。老化后的沥青表现为粘度增大、针入度下降、软化点上升、延度减小。一般来说，这些表现越明显，沥青的老化程度就越高。因此，旧沥青路面已经不能满足原路面“优良路用性能”的要求，需要对旧路面进行再生。

4.2 旧集料性能分析

通过旧路面筛分试验，确定旧料的级配曲线，本路段得出细集料在0．15mm、0．3mm上实际通过率都明显超过规范的上限，细集料明显偏多，表明了粗集料在行车荷载作用下呈现不同程度的细化，大粒径的骨料经过长时间的嵌挤、摩擦作用使得粒径棱角破碎，骨料尺寸变小；矿粉含量减少，可能是在沥青抽提过程中矿粉不能完全的抽提出来而导致的；关键筛孔2．36mm处通过率30．0%，低于规范要求＞40%的要求，在9．5mm以下粒径的骨料基本没有损坏，曲线仍然在级配中值附近。经过绘制集配曲线图，可以推理，高速公路长时间的使用，骨料会偏细，但总体上骨架结构还算良好[3]。

5 老化沥青路面就地热再生施工工艺

5.1 路面病害处治

因本工程路面损害严重，多车辙、裂缝现象，在充分、合理利用原有路面强度，使处治方案更为经济可行，以及合理利用旧沥青混合料，确保原路面标高不变的情况下，从方便施工，提高工作效率、降本增效为原则，以最薄弱点作为设计、施工的依据。本工程采用复拌再生型现场热再生技术对上述路段上面层4cmSBS改性AC-16沥青混合料进行处治。

5.2 施工准备工作

开工前，选取200m左右路面作为试验路段，以确定道路的施工情况是否与设计和有关试验技术指标相吻合，主要对行车道、超车道和慢车道出现的网裂、龟裂、纵横向裂缝、坑槽等病害进行现状调查。

5.3 沥青路面加热

根据施工要求，清扫路面，避免杂物混入混合料内。在路面再生宽度以外画导向线，也可将路面边缘线作为导向线，保证再生施工边缘顺直美观。

就地热再生列车使用2台加热机进行加热，行进速度根据路面状况、气温、风速等进行综合调试，控制在2m/min～5m/min。温度是加热施工的关键，若温度过高，极易出现路面沥青老化问题；若温度过低，则会影响路面强度，无法有效压实。操作手根据路面温度仪对路面加热情况进行监控，路面加热温度以再生混合料摊铺后（130℃～140℃）的温度作为控制温度，极端气温不得低于110℃，加热宽度要比再生铣刨的宽度两边各宽20．0cm。

5.4 掺加再生剂及沥青材料

加热机与铣刨机前后行驶，当铣刨鼓下降时，需进行再生剂、新沥青材料同时喷洒。在沥青路面铣刨过程中，路面铣刨深度要均匀，铣刨深度变化时缓慢渐变。保证铣刨面有较好的粗糙度，且温度要高于70℃。此时需在110℃左右控制材料温度。铣刨速度需和沥青再生剂、新拌混合料喷洒装置的速度相一致，再生剂加热至不影响再生剂质量的最高温度，提高再生剂的流动性和与旧沥青的融合性。再生剂均匀喷入旧沥青混合料中。控制再生剂用量，施工过程中根据铣刨深度的变化适时调整再生剂的用量，同时保证再生沥青混合料的均匀拌合，保证配置合理。

5.5 新旧料复拌

在铣刨机后方紧跟自卸车、复拌机，混合料通过自卸车向复拌机卸料，随后行驶至铣刨机后方。利用刮板将复拌机料斗内的混合料堆放至料堆之上，随后通过螺旋分料器均匀拌和，新旧沥青混合料在耙松集料后，通过封闭式料斗提升至拌缸，排除旧沥青混合料中的固有水分，搅拌后新沥青混合料的出料温度能均匀达到130～150℃之间，无离析现象。通过复拌机加热板进行加热施工，并搅拌、摊铺。根据工程建设所需，可选择复拌机和新料掺加同步系统，按照复拌机行驶速度，做好新料掺加量控制，一般只用到16～30kg/m2的新材料。在受料斗两侧指派专人负责掺加新料，保证混合料掺加量、搅拌情况均满足设计要求。

5.6 沥青混合料摊铺

摊铺机与复拌机同步施工，且行驶速度保持一致，尽可能缩短安全间距。摊铺过程中，为保证中上面层具有良好热粘结性能，必须在80℃左右控制下承层表面温度。摊铺需连续施工，保证摊铺质量。此外，还应做出初步整平工作，保证压实度在85%左右。摊铺时要在120℃～125℃严控摊铺温度。一般情况下，相比新沥青混合料，再生沥青混合料温度较低，此时可通过熨平板振捣功率增大的方式，尽可能增强密实度，降低热量消散速度。此外，为确保纵向接缝顺平，必须根据设计要求准确确定松铺系数。

5.7 沥青路面碾压

采用跟进式进行沥青路面碾压施工，在摊铺施工后，需及时进行碾压，通常选择双钢轮压路机作为主要碾压设备，施工过程中，尽可能降低洒水次数，避免温度损失太快。此时，可分三阶段进行碾压：①初压。根据施工现状，初压可选择双钢轮压路机施工，碾压遍数为1～2遍，行驶速度控制在2．5～3．5km/h之间。②复压。选择大吨位胶轮压路机+双钢轮压路机共同施工，碾压遍数为4～6遍，行驶速度控制在3～4km/h。③终压。为彻底消除明显轮迹，可最好终压施工。要求选择钢轮压路机进行静压施工，碾压遍数为2～3遍，行驶速度控制在4～5km/h。根据要求，终压时，温度不得低于70℃。

5.8 开放交通

就地热再生压实完成后，再生层路表温度低于50℃后开放交通。

6 结语

伴随社会经济的快速发展，沥青路面因其行车舒适性良好被广泛用于高等级公路、城市道路。在长期运营中，早期修建的沥青路面受行车荷载及自然因素影响，导致沥青路面老化问题严重，难以达到路面使用性能需求。就地热再生技术的应用，可达到废旧材料再生利用、减少资源浪费、降低成本等作用。为此，结合某高速公路现场就地热再生工程项目，在充分掌握就地热再生施工工艺原理的基础上，经前期旧路面调查分析，对就地热再生施工工艺流程进行了探讨，以期全面提升工程建设质量。