高等级公路沥青混凝土路面再生适用性

黄 健

（安徽智帆建设工程有限公司， 安徽 六安 237000）

近年来我国公路建设得到迅速发展，交通部公布交通运输业发展统计报告显示，全国公路密度为72km/100km2，铺装路面公路里程占总里程的82%，沥青砼路面88 万km，全国公路养护里程占总里程的90%，养护公路里程比重持续上升。随着我国道路建设事业快速发展，早期修建公路通车后受到环境等因素影响，路面使用性能下降，沥青砼采用材料主要成分包括沥青集料，沥青混合料受到物理破坏影响，沥青材料随着使用年限延长老化，表现为轻质部分散失，沥青路面损坏现象出现，不能满足使用要求需进行返修。沥青混合料中粘结料为不可再生资源，我国路用沥青货源紧张，每年道路返修挖出大量废旧沥青混合料，如不回收利用会造成资源浪费，对道路修护中产生废弃物处理再生利用可以降低维修成本，实现路面养护低碳环保，对沥青路面废弃物再生利用符合推进循环经济与生态文明为重要内涵的绿色发展要求，与我国建设环境友好社会目标一致。

1 高等级公路沥青砼路面特点

沥青砼路面构造相对复杂，高速公路需要承受更大压力，高速公路行驶车辆多，高等级公路交通渠道化，交通量大等特点，决定高速公路沥青砼路面设计等方面非常重要，高等级公路沥青同路面设计方法及使用性能衰变规律等方面不同于普通公路，高速公路沥青砼路面设计材料选择等方面与再生沥青砼路面具有相同点。

高等级公路量砼路面设计以分析法为基础，可判断由于交通等原因导致潜在破坏，帮助设计人员选择合适的结构降低损坏程度。分析法初始设计方面具有较强可变荷载适用性；提高使用性能预估可靠度；较低成本下优化路面性能；更好地利用现有材料等优点。沥青砼路面再生应从路面分析法设计出发，弥补应用于再生路面设计。准确建立材料力学模型有助于确定路面结构内部应力，沥青砼路面定义材料力学性能特征，需考虑与荷载有关应力状态，施工条件与环境状况等因素。沥青混合料具有弹性性质，模拟混合料对车辆荷载形变反映特性测试法，对路面设计产生很大影响。目前沥青混合料由静态实验测定特性，基于使用性能力学设计分析要求材料动态荷载试验，确定模拟使用下荷载形变反映。

材料形状体现沥青砼路面再生技术，是进行再生沥青混合料设计的基础。分析法为基础设计控制指标包括温度开裂，永久变形等，是高等级公路沥青砼路面出现较多病害，车辙是高公路沥青砼路面的显著特点【1】。永久形变原因包括剪切流动与混合料压实，温度疲劳开裂的温度循环导致开裂。疲劳开裂为荷载反复作用路面处于应力应变下，导致路面强度下降，路面产生应力超过强度下降结构抵抗力导致出现裂纹。沥青砼路面损坏特征反映路面材料薄弱环节，是确定再生工艺设计的依据。

实用性价值较高的路面材料大多为沥青，路面铺设沥青可降低路面损坏度，沥青路面铺设减少车辆的损坏度，但仍存在损害现象。必须加强对沥青砼路面的研究，大型载货车在高速公路行驶时，沥青砼路面有部分区域由于过大压力损坏，需采取措施补救修复。高速公路是国家物流运输关键通道，高速公路是国家经济发展的关键基础设施，必须做好高速公路路面养护管理【2】。近年来我国交通运输行业快速发展，使得高速公路路面损坏度增加，高速公路路面损坏严重影响交通运输业的发展，要想推动交通运输业快速发展，必须做好道路运行管理，需要结合发达国家经验进行高等级公路沥青砼再生适应性研究。

2 公路沥青路面再生技术研究

沥青路面现场再生技术是将沥青路面用铣刨拌合机将混合料在路面铣刨，破碎加入稳定剂等按比例重新拌和混合料，使之满足路用性能的工艺技术，路面冷再生可作为新路基层使用。由于旧材料重复利用，路面几何线形得到保持，相比其它沥青路面修复技术可减少交通中断情况，再生后沥青路面与新铺沥青路面性能相当。

沥青砼路面再生利用方法取决于再生路面结构状况，再生成型路面层次功能及经济条件等多方面，应根据再生对象使用目的采用不同再生方法。旧沥青砼路面再生是将旧沥青砼路面通过混合新组分等方式，重新铺筑成新沥青砼路面结构层，可分为厂拌热冷再生与现场冷热再生。根据沥青砼路面不同再生方法，结合沥青砼路面结构特点，得出不同再生方法可再生形成沥青砼路面层面【3】。处理路面层面由现场设备与搅拌工艺决定，总结再生方法处 理路面层，按适用性能分为能与不能。

厂伴热再生是将旧沥青砼路面层经铣刨回收到再生拌和厂，进行破碎筛分预处理后掺入新骨料等，用改装再生沥青砼搅拌设备加热拌和，厂伴热再生添加新沥青等组分，应针对再生沥青砼混合料用层面进行材料性能配比设计。沥青砼层重铺与新路施工相同按上中下面层不同技术要求进行。现场热再生是旧沥青砼路面上面层经翻松刨铣，掺入新沥青等，利用现场拌和设备加热拌和。现场热再生针对沥青砼路面表面层进行性能恢复，采用现场热再生技术方案有整形、复拌等。

自80年代以来在国外得到广泛应用，得到规范化成熟度。德国最早将再生料用于高速公路路面养护，法国开始在高速公路路面修复工程中推广应用，沥青再生技术是公路建设可持续发展的重要技术措施。再生技术通过利用现有材料，防止沥青砼废料对周边环境污染，目前普遍用于路面工程的石油沥青主要元素为碳氢硫，有关资料显示石油沥青化学惰性难以降解，影响周边生态与居民身体健康。有效利用沥青砼废料有利于保护生态环境，促进社会经济可持续发展。沥青砼路面再生技术优势体现在节约资源，投入成本低，保持原路面几何线形等。冷再生技术充分利用废旧混合料，节约大量砂石料，有效节约废旧路混合料占用土地资源。沥青路面再生投入成本较低，再生后可提高路面基层强度，相比公路大修方式可降低工程造价。现场再生技术可保持原路平面，防止路面大修引起附属设施破坏。

3 高速公路沥青路面再生技术适用性

我国多年来普遍采用强基薄面形式基层沥青路面结构，半刚性沥青路面常用基层有水泥稳定粒料，裂缝是半刚性沥青路面主要缺陷，由于裂缝导致出现系列病害。半刚性基层材料强度等因重复荷载作用影响衰减，半刚性基层状态为整块向大块，小块向碎块变化，因此高速公路大修普遍采用挖出底基层重新铺筑方式。挖出旧沥青路面重新铺筑工程造价高，污染环境大，需中断交通施工影响车辆行人通行。

3.1 沥青砼路面材料再生机理

沥青砼路面再生关键是旧路面材料利用，旧砂石材料再生应通过掺加新集料调整级配，旧沥青再生根据老化机理，混溶适宜的新沥青，旧沥青性状是决定沥青砼路面再生适用性的关键【4】。旧沥青砼路面再生包括粘结剂与骨料再生利用，旧粘结剂再生是沥青路面再生适用性的关键。沥青砼路面再生是再生材料设计的依据。沥青材料是由沥青质等组分组成混合物，沥青由分子量不等的碳氢化合物组成混合物，用不同组分配比再生剂混溶老化沥青组分调和完成沥青再生。研究表明新旧沥青调和针入度呈对数直线关系，作为再生沥青混合料配比设计依据。采用SHRP 性能指标对新旧沥青调和规律研究，分析得出新旧沥青与调和沥青车辙因子有对数直线关系，lgGmix=algG1+(1+a)lgG2,为再生沥青混合料设计采用SHRP 方法提供依据。

溶液相容性力量认为溶质溶解度参数与溶剂差值小于定值，将沥青视为软沥青质溶解沥青质形成溶液，针对耐老化性沥青公式△δ=δAT-δM＜K,△δ AT 为沥青质溶解度参cal/cm3，△δ为沥青质与软沥青质溶解度参数差，△δ M 为沥青质溶解度参数，K 为稳定溶解度参数差限值。K=0.76 时沥青有较好相容性，回收沥青K 在1 以上，随着老化沥青化学结构变化，导致溶解度差值增大。沥青再生是调节各组分溶解度参数差的过程，旧沥青中掺加再生剂，可使沥青质含量降低，掺加再生剂可提高软沥青至溶解能力。复合理论将复合材料视为多相系统，力学性能等遵循混合物定律方程，M=M1V1+M2(1-V1).M1 为基本相性能。沥青砼路面材料再生机理可用材料复合理论解释，添加水泥及旧沥青等粘结剂为分散相，再生混合料性能与骨料及其含量有关。

3.2 旧路面材料再生适用性

老化沥青流变指标表现为粘度增大，延度减小。随着再生剂掺加比例增加，老化沥青流变指标项新沥青过渡，表明旧沥青材料具有较好再生适用性。沥青砼路面再生工艺中，旧沥青受热不亚于普通沥青砼，旧沥青耐热老化再适应性应得到重视，对进行老化的壳牌S70 沥青进行短期老化，与S70 原始沥青短期老化SHRP 性能指标变化对比。

通过测试表明旧沥青再老化速率变缓，调和软沥青耐老化性能与S70 相近，调和出再生沥青耐老化性能优于原始沥青S70，旧沥青受热再老化有良好适用性。沥青砼路面旧矿料与普通沥青混合料组成机理相同，应掌握车辆荷载作用的旧矿料性状变化情况。旧沥青砂石材料级配性状影响其再生路面结构层适用性，经长期交通荷载作用，旧沥青粗集料部分细化成细集料，最终粉料量变化不明显。旧集料级配细化不严重，再生中可通过添加粗骨料调整。冷再生中收集旧集料作为骨料冷拌，应分析旧集料黄土表观级配组成。

由于旧沥青裹覆结团作用，与高等级公路基层级配碎石规范要求相比，细料通过率偏差较小，路面基层旧料具有较好再生适用性。回收旧骨料强度影响沥青旧料再生适用性，旧骨料指标满足规范对新骨料要求，添加适用针片状含量小碎石，可弥补细料扁平颗粒含量多缺陷。旧集料颗粒形状强度具有较好再生适用性。

4 结语

本文对高等级沥青路面再生技术进行研究，在沥青流变指标等方面，公路沥青砼路面材料具有良好再生适用性，不同再生工艺要求不同，不同沥青砼路面结构类型有不同再生法适用性，沥青砼路面再生应根据旧料再生机理选择适宜工艺。用现代科技做好公路养护具有管理优势，但存在一些劣势，如公路养护管理模式落后，基础设施落后。近年来城市化发展趋势加剧管理难度。要想成功的管理好道路资源分配，必须抓住可持续发展机会。现场冷再生深度较大，可将原路面基层打开，形成高强度柔性基层，通过现场冷再生技术优点分析，表明再生技术适合我国高速公路大修工程，为日常养护工作提供新的技术。由于冷再生技术充分利用原有材料，破碎后粒料级配不同，冷再生需添加新集料调整级配。冷再生技术是我国新兴施工工艺，目前未进行规模施工，通过试验段工作，应建立再生施工技术规范。