沥青路面就地热再生效果与经济效益分析

王玉洁

（山西交通控股集团有限公司 运城北高速公路分公司，山西 运城 044000）

高速公路在经过一段时间的运营使用后，路面结构会产生大量病害，直接降低路面使用性能。就地热再生技术不仅可以节约原材料，降低工程造价，还可以减少旧沥青混合料对环境造成的污染，具有良好的经济效益和社会效益[1]。结合侯禹高速公路沥青路面上面层就地热再生施工实践，通过调查确定路面结构的损坏情况，对路面结构沥青混合料进行取样分析旧沥青路面混合料组成，为下一步确定新拌沥青混合料和再生添加剂的掺入量做好准备[2-3]。选取测段对就地热再生后的沥青路面平整度、构造深度、摩擦系数等指标开展试验检测，分析再生效果。计算就地热再生施工过程中所产生的人工、材料和机械等费用，分析其经济效益。

1 就地热再生施工方案

1.1 工程项目概况

侯禹高速公路于2006年底建成通车，经过多年的运营使用，在车辆荷载和自然因素的综合作用下，路面结构出现大量病害。通过对侯禹高速公路基本状况进行调查，发现沥青路面存在裂缝、车辙、沉陷等病害，其中以车辙最为严重。路面裂缝形式主要为纵向裂缝和横向裂缝，局部分布有块状裂缝。车辙病害较严重，结合调查结果，车辙最大深度达到15.5 mm，已严重影响路面行车安全。为了彻底修复车辙、裂缝等路面病害，快速恢复高速公路路面使用性能，拟采用就地热再生技术进行养护维修。

1.2 沥青路面就地热再生方案

结合侯禹高速公路路面病害调查结果，确定对沥青路面上面层采用就地热再生技术对沥青路面车辙、裂缝等病害进行修补。就地热再生层设计采用SBS改性AC-131细粒式沥青混合料，厚度为4 cm。就地热再生采用复拌就地热再生工艺，选用就地热再生机组对旧路面进行加热、翻松，并按照比例加入再生添加剂和新拌沥青混合料，拌和均匀后摊铺碾压形成一个稳定的再生层。旧路面加热深度为5 cm，耙松4 cm，以保证上下面层结合牢固。新旧路面材料拌和均匀后，摊铺施工应保证沥青路面的横坡度。

2 再生沥青混合料配合比设计

2.1 再生混合料级配设计

再生混合料主要采用旧路面材料，并按照比例在就地再生施工过程中加入再生添加剂和新拌沥青混合料。通过对原路面沥青材料进行钻芯取样，为确定再生剂和新集料添加量提供参考依据[4]。钻芯取样后，在芯样中将上面层分离出来，通过抽提筛分后确定级配和油石比。分析确定原路面上面层沥青含量为5.2%，新集料采用石灰岩碎石，粒径为0～3 mm，5～10 mm和10～19 mm。

通过对原路面芯样进行分析，得出路面结构上面层混合料级配偏细，细集料含量较多，粗集料含量较少。为了提高上面层的使用性能，对原路面混合料级配进行调整，加入适量的新拌沥青混合料。所选用的新料粗集料含量较高，骨架结构稳定，可以弥补原路面混合料级配偏细造成的稳定性不足问题。同时，路面调查结果表明路面结构存在较为严重的车辙，说明原路面上面层结构高温稳定性不足。结合路面病害和就地热再生施工要求，确定新料的添加量为再生混合料质量的12%。新拌沥青混合料选用重交普通沥青，油石比为4.7%。新拌沥青混合料和再生混合料的最终合成级配如表1所示。

表1 新拌沥青混合料及再生混合料的级配组成表

2.2 原路面旧沥青性能检测

为了确定原路面上面层旧沥青的各项性能指标，对芯样中沥青进行抽提，开展试验进行性能检测。旧沥青的检测项目主要包括针入度、软化点、延度和车辙因子G*/sinδ，各项指标检测结果如表2所示。

表2 旧沥青各项性能指标检测结果

分析表2旧沥青各项性能指标的检测结果，在高速公路运营施工过程中，沥青的各项性能产生了较大的衰减，其中延度衰减幅度最大，针入度、软化点衰减幅度相对较小，已不能满足沥青路面正常运行的要求。76℃车辙因子G*/sinδ检测值也超过了3.0，说明旧沥青各项性能已经产生了较大的衰减，就地热再生过程中必须加入一定量的再生添加剂进行再生。

2.3 确定再生添加剂掺量

本养护维修项目再生添加剂选用美国进口再生剂，技术指标达到ASTM D4552标准要求。由于现场取样的旧沥青数量较少，为了保证再生添加剂掺量的准确性，还需要对沥青开展室内模拟老化试验和再生试验。通过对比室内模拟老化试验结果与现场取样旧沥青的性能衰减情况，二者数值比较接近，可以采用模拟老化沥青代替旧沥青进行试验。分别选取再生剂掺量为2%和4%，开展SBS改性沥青再生试验，试验结果如表3所示。

表3 SBS改性沥青再生试验结果

分析表3试验数据，加入再生添加剂后，沥青的各项性能指标均得到了不同程度的提高。针入度和延度提高显著，黏度、软化点和车辙因子G*/sinδ都下降了。当再生剂掺量从2%增长到4%，旧沥青各项指标的恢复幅度下降。再生剂中含有较大比例的沥青质，随着再生剂掺量的增加，再生混合料中沥青的含量也会增加，进而会造成沥青路面偏软，降低沥青路面使用性能。因此，确定再生添加剂掺量为2%。另外，只添加再生添加剂并不能完全恢复旧沥青的使用性能，在就地热再生施工过程中还要添加一定比例的新拌沥青混合料，进一步提高再生沥青混合料的路用性能。

2.4 再生混合料的材料组成设计

结合上述对再生混合料级配设计、原路面旧沥青性能检测和再生添加剂掺量的分析，确定再生混合料材料组成。再生混合料中各组成部分的比例依次为：原路面沥青混合料88%，新拌沥青混合料12%，再生添加剂用量为2%，其中新拌沥青混合料的油石比为4.7%。

3 就地热再生效果分析

3.1 平整度检测结果分析

沥青路面再生前和再生后，分别选取有代表性的测段进行平整度检测。路面平整度检测采用三米直尺法，检测结果如表4所示。检测结果表明，再生前路面平整度总体较好，个别测点平整度值较大是由存在较为严重的车辙造成的。再生后沥青路面平整度进一步提高，沥青路面的使用性能得到一定改善。

表4 路面平整度检测结果统计表 mm

3.2 摩擦系数检测结果分析

再生前后路面摩擦系数采用摆式摩擦系数测定仪测定，检测结果如表5所示。检测结果表明，再生前各测段路面摩擦系数均值低于50，而再生后各测段均超过了50，说明路面抗滑性能得到了有效提高。

表5 路面摩擦系数检测结果统计表

3.3 构造深度检测结果分析

再生前后路面构造深度检测采用手工铺砂法测定，检测结果如表6所示。检测结果表明，再生前各测段路面构造深度均值小于0.5 mm，再生后均大于0.5 mm，说明再生后有效提高了沥青路面构造深度，变异系数也有所下降。

表6 路面构造深度检测结果统计表 mm

3.4 渗水系数检测结果分析

采用渗水仪测定法对再生前后沥青路面渗水系数进行测定，检测结果如表7所示。检测结果表明，就地热再生前后路面渗水系数均小于300 mL/min，但再生后路面渗水性能得到了进一步改善，变异系数也有所下降。

表7 路面渗水系数检测结果统计表 mm

3.5 养护效果跟踪检测

侯禹高速公路路面就地热再生养护于2012年11月完工，为了检测长期养护效果，分别在完工后1年、1年半和2年，对路面性能指标进行检测，检测结果如表8所示。路面就地热再生后经历了两个夏季和冬季，这两个季节对路面使用性能影响较大。

表8 养护完工后路面性能跟踪调查结果

分析路面性能指标跟踪检测结果，各指标在两年中虽然有所下降，但路面总体使用状况良好，没有产生明显的破损，说明就地热再生效果明显，达到了预期的目的。

4 就地热再生经济效益分析

4.1 施工费用计算

4.1.1 人工费用

本项目施工人员总数为30人，按照150元/d的单价，计算每日人工费用为4 500元。

4.1.2 机械费用

养护施工过程中所产生的机械费用包括再生机燃油费5600元/t×6.4 t=35840元；沥青混凝土摊铺机租赁费5 000元；光轮压路机与轮胎压路机租赁费2000元+1500元=3500元；自卸汽车使用费1000元×2=2000元；洒水车费用800元；再生机运输费30 000元。

4.1.3 材料费用

再生添加剂费用13600元/t×1.66 t=22576元；新拌沥青混合料680元/t×94 t=63920元；辅助材料费用1 000元。

4.1.4 其他费用

其他直接费用5 639.28元，间接费用5 524.15元，税金5 264.39元。

以上4项为施工一天的费用，合计为185 563.82元，按养护5 500 m2计算，折合每平方米单价为33.74元/m2。

4.2 节约成本分析

通过对本项目施工过程中所产生的费用进行计算，折合就地热再生每平方米单价为33.74元/m2，每公里养护费用大概为11.3万元/km。按设计再生混合料材料组成设计，利用1 t原路面旧料可节约成本约350元/t。

另外，上述养护维修费用计算中没有考虑机械设备的折旧费用，再综合考虑得出每平方米养护造价费用为51.16元/m2。与传统的养护维修技术相比，就地热再生养护技术可明显减少养护维修费用，经济效益好。

5 结语

侯禹高速路面上面层采用就地热再生技术养护，对路面裂缝、车辙等病害进行了维修，对再生效果和经济效益进行分析，得出以下结论：

a）通过钻芯取样，分析原路面旧料材料组成，通过试验确定新拌沥青混合料和再生剂掺加量，合理确定再生混合料的材料组成设计。

b）对就地热再生养护维修后的路面平整度、摩擦系数、构造深度、渗水系数进行检测，结合完工后跟踪调查结果，各项指标均得到了有效改善，说明养护维修有效恢复了沥青路面的使用性能。

c）对就地热再生施工过程中所产生的各项费用进行计算，得出每平方米养护维修费用为51.16元/m2，可有效节约养护成本，经济效益良好。