就地热再生技术在柳州北环高速公路沥青混凝土路面的应用

全校隆

(广西交通投资集团柳州高速公路运营有限公司，广西 柳州 545005)

0 引言

就地热再生技术作为一种预防性养护技术，因为其符合当前节能发展、绿色发展的理念，通过对旧沥青混凝土的再生技术，实现了资源的节约和成本的降低，同时还大量节约了施工材料的运输成本，对公路的正常通行影响也较小，所以在高速公路沥青混凝土路面施工上得到广泛运用。本文主要结合柳州北环高速公路沥青路面对该技术进行研究分析，具有较好的实践性。

1 背景

柳州北环高速公路于2006年10月建成通车，至2019年已通车13年，期间未进行过大修。由于使用时间较长，该路面的平整度受到较大影响，为确保施工安全，拟采用就地热再生技术对病害段实施养护，对裂缝等病害进行养护，从而更好地提升路面平整度，确保行车的舒适性，延长道路使用寿命，为将来北环高速公路沥青混凝土路面综合处置提供实验性经验。具体实施地点为：柳州北环高速公路G78线上行K914+186～K917+018(双向四车道)第二车道。

由于该工程采用就地热再生技术，主要利用旧混合料进行再生，不产生废弃料，也无须运输废弃料，有效实现了旧废弃料的充分利用，在此基础上，拌入15%的新拌沥青，以此混合料作为施工材料，有着较好的经济效益和环保效益。

2 主要机械设备配置

主要机械设备配置如下页表1所示。

表1 机械设备配置情况表

3 前期调查及配合比设计情况

3.1 施工路段整体概况

柳州北环高速公路路基宽26 m，双向四车道，半幅车道宽2×3.75 m，路肩宽3.2 m，路肩路面结构与行车道路面结构相同。

3.2 路段状况

根据柳州北环高速公路2019年第二季度路况质量报告显示，北环高速公路上行K914+000～K917+000路段路面技术状况如表2所示。

表2 施工路段技术状况评定明细表

由表2可知，北环高速公路上行K914+000～K917+000路段RDI指标(路面车辙深度指数)最差，评价指数为82.8，评价等级为良，表明该路段车辙较为明显；SRI指标(路面抗滑指数)也较差，评价指数为87.2，评价等级为良，表明该路面摩擦系数欠佳。

根据对北环高速公路进行的实地调查显示，上行K914+000～K917+000路段车辙较为明显，经实地测量车辙深度普遍在1.0 cm左右，且该路段纵向裂缝密集，横向裂缝较多。除裂缝外该路段无其他明显病害。

3.3 调查分析

3.3.1 原路面外观调查

对该路段进行步检，整体状况较为良好，路面未发现坑洞、沉陷、翻浆等结构性病害，全路段裂缝均已灌缝，其外观检查如下：(1)路面整体老化较为严重；(2)路面集料剥落较多；(3)原路面风化岩软弱颗粒含量较多；(4)路面病害主要表征为横、纵向裂缝，且裂缝较为密集。

外观总体评价：路面老化较为严重，沥青膜缺少，集料剥落严重，且风化岩软弱颗粒含量较多，未见结构性病害，未见严重车辙病害。从路面外观来看，若实施热再生需掺入大量的新混合料(以粗料为主)，及补充较多的沥青和再生剂以保证沥青膜的恢复。

3.3.2 取芯分析

对原路面进行钻芯取样，芯样点分别取横向裂缝处、纵向裂缝处、横纵缝交叉处，以及路表未出现病害处，并对芯样的层间粘结以及结构层厚度进行统计分析。具体结果见表3。

表3 芯样的层间粘结、结构层厚度统计表

从芯样分析可以得出以下结论：(1)9个芯样中，有6个厚度严重不足，均小于设计厚度16.0 cm，且上面层厚度均未达到4 cm；(2)芯样整体较为完整，未出现上面层或中下面层松散现象，未发现结构型病害；(3)每个上面层出现裂缝的位置，在其中、下面层未发现裂缝，表明裂缝的发展规律为表面疲劳导致，符合典型的TOP-DOWN裂缝特征；(4)芯样层间粘结较好，但是上面层和中面层之间可以较为轻松地劈开；(5)芯样上面层均有较多孔隙，且存在于上面层整层，表明在新建施工中孔隙率控制较差。

3.4 开槽取样分析

本次开槽取样主要是为配合比试验提供RAP材料，并对其结构层进行分析，取样桩号为上行K914+950和K915+600，横跨半个车道(覆盖轮迹带和非轮迹带)，取样面积为1.5 m×1 m。

从开槽取样进行分析：路面上面层结构层比较完整，上面层凿除比较容易，但上面层厚度在3.2～3.5 cm，中面层表面有较厚的乳化沥青粘层，从切割的侧面看，粗集料占比偏少。

3.5 原路面材料试验分析

(1)对原路面进行抽提试验，结果如表4所示。

表4 原路面抽提试验结果表

(2)对筛分后的集料进行色泽分析，可以看出RAP料中0.6 mm以下的细集料有大部分颜色呈棕色，0.6～2.36 mm之间的集料含有棕色石料以及白色石英砂石料。

(3)将RAP料溶解入三氯乙烯中，再采用旋转蒸发仪回收RAP中的老化沥青。从回收RAP中的沥青三大指标来看，针入度值偏低，随着在RAP回收的沥青中掺入不同剂量的再生剂，其三大指标得到较大改善。由图1可知，软化点呈现出下降趋势，针入度呈现出上升趋势，延度也逐渐向可塑状态转变。当再生剂掺量在5%时，再生沥青呈现出的三大指标均符合要求，具体如表5所示。

表5 RAP回收沥青中掺入不同剂量再生剂后三大指标改善试验结果表

图1 集料合成级配曲线图

3.6 再生混合料试验分析

(1)通过在RAP料中掺入15%新拌沥青混合料及沥青来调整再生路面的级配和油石比，其油石比控制在4.9%，级配如表6、表7所示。

表6 矿料混合料级配组成实验掺配率表(%)

表7 矿料混合料级配合成后各筛孔尺寸通过率(%)

(2)再生混合料的性能评价见表8。

表8 再生混合料的性能评价表

通过以上试验检测可知，材料的空隙率、流值、冻融稳定度、飞散损失等性能指标均能满足标准要求。

4 施工控制及处理情况

对沥青路面实施加热，主要采取快退慢进的形式进行，有以下几个原因：(1)确保加热足够，但也要防止加热时间过久发生沥青的老化；(2)不能出现加热不足的情形，防止在铣刨时集料出现破碎，该情形极易导致级配控制难度的加大；(3)在加热过程中，对摊铺加热温度要科学控制，一般来说，首台机器的加热温度设置为130 ℃～140 ℃，第二台机器加热温度设置为160 ℃～190 ℃，最后一台机器的加热温度控制在200 ℃～220 ℃，按照此温度工艺实施加热，可以取得较好的效果；(4)注重同步协同推进，注意好料车与复拌机料斗的协调，将尾部靠在料斗的中央，料车的后轮要靠紧机器推辊，防止出现施工料的遗漏撒落，也能较好地避免复拌机和料车的冲撞，在摊铺的同时，也要确保摊铺的厚度和平整度。

在施工过程中发现有大量的细集料残留在层间位置，初步判断导致这种情况出现的原因是原路面沥青老化严重，导致沥青与集料之间的黏性不足，使得在收集原路面RAP料时，细集料不能有效地粘附在粗集料的表面而残留在耙松的层间位置。针对此种情况，采用人工将残留于层间的细集料清理铲入拌缸中进行拌和。

对再生混合料实施碾压，主要有初压、复压、终压三种方式。这三种方式主要采取1台胶轮压路机26 t、2台双驱双振压路机13 t的组合。具体压实方案如表9所示。

表9 压实方案表

5 试验检测情况

由表10可知，从施工实践进行分析，工程施工的实体质量较好，结构完美，尺寸准确，完全满足施工设计标准要求，满足合同规定要求。

表10 试验检测情况汇总表

6环境保护、节能减排效果及经济效益分析

严格按照《中华人民共和国环境噪声污染防治法》进行施工，对施工噪音的控制主要按照《工业企业噪声卫生标准》实施；施工操作人员主要采取轮换的形式；给距离较近的施工人员配发了施工耳塞，佩戴了头盔，有效隔离施工噪音；对于施工中的环保问题，建立了环保责任制，将环保工作和施工工作一并纳入计划，注重施工周边环境的爱护。

(1)严格落实国家环保部门制定的规定，对于可能产生的污染预先采取有效举措，及时消除施工中的污染，并主动接受政府和群众的监督。

(2)高度重视施工过程中的环保工作，保持工地的清洁，严格控制扬沙和建筑材料的漏洒，做到有序施工、整洁施工。

(3)施工材料全部实施覆盖处理，防止出现漏洒行为，保护好道路两侧的绿化。

(4)科学设置拌和站，地点一般设置在远离学校和居民区的区域，并处于下风处。

就地热再生技术百分之百地将原路面材料进行再生利用，施工过程不会产生沥青混合料废料，同时节约新沥青混合料的用量，从而达到减少石料开采与CO2排放的目标。本次施工共完成11 516.21 m2，减少石料开采931 t，减少固体废物排放1 123 t，降低CO2排放14 t，节约沥青47 t。

本次就地热再生施工主要是以实验路段性质实施，施工面积相对较小，施工单价成本考虑了设备的转场费用，若后续进行大规模施工，可不考虑设备转场等费用，就地热再生技术的施工单价约为75元/m2，较常规的铣刨重铺处治单价(含铣刨、碎石封层)为129元/m2，可节约54元，同样的经费采用热再生技术可多处理0.8 m2。

7 结语

综上所述，经过多年的研究实践和技术攻关，我国在就地热再生技术的研究实践上已经取得了较大突破，并形成了较好的再生技术工艺体系，其生产工艺完全符合标准化施工、规范化施工的要求。同时该工艺还有效实现了工程废弃料的二次利用，有效解决了当前公路施工环保的难题，更加符合当前经济社会发展的理念。综合来说，就地热再生作为一种科学有效的解决方案，具有较好的市场推广前景。