沥青路面就地热再生在市政道路养护中的应用研究

闫文俊，郑 亮，张登峰

(1.内蒙古公路交通投资发展有限公司锡林郭勒分公司，锡林浩特 026000；2.武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉 430070)

东乌旗乌珠穆沁大街为双向八车道沥青混凝土路面，东连S101省道去往锡林浩特，西连国道331线通往珠恩噶达布其口岸。近年来，随着中蒙贸易量的不断激增，繁重的交通量加速了原有市政路面裂缝、坑槽、车辙等病害的发生，影响道路使用性能及整体形象，急需进行养护维修。为了减少因养护施工对交通运输及行人生产生活的影响，响应国家低碳环保、循环再用的可持续发展理念，经综合比选养护方案，确定乌珠穆沁大街的养护施工采用沥青路面就地热再生工艺。

1 旧路材料性能与再生混合料配合比设计

1.1 旧路混合料性能试验

为充分掌握旧路沥青混合料的级配性能、沥青性能、混合料残留性能，通过对旧路面进行切割与钻芯取样，采用回流式抽提仪对切割路面试块进行沥青混合料抽提回收和矿料级配检测，并用马歇尔试验仪对路面芯样进行残留稳定度和冻融劈裂试验，旧混合料的级配检测与芯样性能试验结果如表1、表2所示。

旧路混合料实测沥青含量为4.9%。矿料级配测试结果表明旧路级配曲线均满足规范上、下限范围要求，但矿料中≥2.36 mm以上粗集料均靠近级配上限，说明级配略微偏细点。≤1.18 mm以下细集料均贴近级配中值，总体上原路面混合料级配仍在规范级配范围内。

表2回收沥青三大指标测试结果表明，混合料中的沥青存在严重的老化情况，需要添加再生剂恢复旧沥青的性能，提高再生混合料的质量。旧路芯样马歇尔试验及劈裂试验表明，混合料强度性能和水稳定性衰减严重，已不满足规范技术要求，需进行补强处理。

表1 旧路混合料矿料级配 /%

表2 旧路混合料回收沥青及路面芯样性能测试结果

1.2 回收沥青再生性能试验

根据回收沥青性能测试结果，需用再生剂对旧路沥青进行性能恢复，选用江苏某公司提供的植物油类和聚合物类两种沥青再生剂，说明书推荐用量为沥青质量的6%～8%。为确定再生剂掺量，试验室采用再生剂与回收沥青按质量比4∶96、6∶94、8∶92进行掺配，先将再生剂与回收沥青混合剪切搅拌，制成再生沥青，测试再生沥青的针入度、软化点和延度指标，试验结果如表3所示。

表3 再生沥青性能试验结果

由表3可知，采用聚合物类再生剂对旧沥青的还原效果优于植物油类再生剂，当再生剂与回收沥青质量比为8∶92时，再生沥青的针入度、软化点指标满足规范要求，延度性能基本达到了规范下限要求，起到了对沥青性能恢复的效果。

1.3 再生混合料性能

根据表3再生剂对回收沥青性能的恢复效果，试验室用植物油、聚合物类两种再生剂，以6∶94、8∶92两个掺配比例，不添加新骨料，在拌合机中直接将再生剂加入经烘箱升温至170 ℃的旧混合料中进行拌和并击实成型标准马歇尔试件，同时成型一组不掺再生剂的旧混合料试件进行比对试验，测试再生混合料试件的稳定度、流值、残留稳定度和冻融劈裂强度比，再生混合料试件性能测试结果如表4所示。

由表4试验结果可以看出，不掺再生剂，直接将旧混合料加温至170 ℃并拌和、击实成型试件，其马歇尔试验结果较表2取芯芯样性能还低，可见混合料二次加温更加速了旧路混合料的老化和性能衰减。而掺再生剂以后，再生混合料性能都有很大程度的提高，其中以8∶92掺量时性能恢复效果最好，达到了新拌沥青混合料技术要求。综合表3和表4试验结果，确定该再生养护工程选用聚合物类再生剂，再生剂与旧混合料沥青质量的比例为8∶92，不添加新的集料和新的沥青。

表4 再生混合料性能试验结果

2 就地热再生施工工艺

2.1 路面病害处治

东乌旗乌珠穆沁大街为双向八车道，半幅路面宽18.0 m。热再生施工前对路面标高、车流量、交叉道口数量、路面病害类型、面积、基层承载力状况等进行路况普查，然后根据路面状况评定结果，制定相应的病害处治方案和热再生施工顺序。

1)对于基层破损导致的路面网裂、坑槽、松散、拥包等病害，提前围挡并将基层连同面层一起挖除后，用早强混凝土全厚度补强处理。

2)对道边排水沟盖板、窨井盖板、路缘石等妨碍施工的部位提前处理，为后续的热再生施工清理出作业面。

3)施工时从中央分隔带两侧车道(高处)开始向两边车道(低处)逐条封闭施工，保证路面的纵向路拱横坡；交叉路口施工，先施工主干道，再施工次干道，以次干道顺接主干道标高为过渡原则。

2.2 热再生施工工艺

作业面综合处治完成，准备工作就绪，满足施工条件后即可进行热再生施工作业。

1)施工机具配置：根据热再生施工要求，一个作业面配置的施工机具如表5所示。

表5 就地热再生机具配置一览表

2)作业面清理：施工前用反光锥对作业面进行逐车道封闭围挡。先用清扫车配合吹风机对路面进行清扫吹洗，彻底清除路面杂物，必要时采取水洗等方法清除路面附着杂物。修补完成的基层顶面应洒上粘层乳化沥青。

3)路面加热：前面3台加热机间隔2 m，均以2～3 m/min 的速度，依次对路面进行加热。为防止因加热温度过高或过低而导致路面原材料老化或加热深度不够，每台加热机分别设置不同加热温度，第1台加热温度为120～140 ℃、第2台加热温度为150～170 ℃、第3台加热温度为180～200 ℃。路面加热强度遵循由弱至强顺序进行以保证加热效率及效果，使路面温度得以依次逐步提高，既避免面层沥青因过热而出现老化现象，又使热能有效地向下传递。每台加热车后的温度检测人员及时跟踪检测地表温度，温度不合适时，应通知加热车驾驶员适当调整行驶速度，保证路面加热温度满足施工要求。

4)路面翻松、再生剂喷洒、混合料拌和与摊铺：路面温度达到翻松作业温度后，第4台沥青路面加热复拌一体机紧跟加热车进行路面的加热和翻松工作，翻松深度不超过旧路面沥青层厚度±5 mm，误差过大时应及时调整。一体机前端的加热系统持续对作业面进行加热保温，中部的翻松犁齿开始犁开已被软化的沥青路面，犁齿侧后方的刮料板将翻松的沥青混合料向车道中部推集，再生剂泵送系统将再生剂按预设洒布量均匀洒向混合料堆，后部的拌和箱搅拌刀头开始强制搅拌已洒完再生剂的混合料堆，拌和完毕形成一条梯形混合料带。一体机后挂载的再生混合料摊铺系统利用前方的螺旋布料器将堆积的混合料均匀的往摊铺箱两端及中部布料，并通过振捣梁和振动熨平板夯实摊铺的再生混合料，使摊铺的再生混合料达到初步的均匀密实。

5)新料摊铺：由于旧路面存在需要调坡、找平、补料等问题，仅靠就地铣刨路面混合料难以解决上述问题。根据测量结果，该项目需要在再生层上加铺1.5～2 cm厚的调平层，项目采用改性沥青AC-13C作为加铺层混合料级配类型。加铺层采用新拌沥青混合料，由沥青拌合站拌制完成后由运料车覆盖保温运输到再生现场，紧跟复拌一体机后直接摊铺在再生层上，新拌沥青混合料采用一台与再生面同宽的戴纳派克伸缩板摊铺机摊铺施工。

6)混合料压实：将再生层和加铺层混合料共同压实，初压采用钢轮压路机静压一遍(压路机一个往返为一遍)，复压采用钢轮压路机弱振(高频低幅)三遍，轮胎压路机跟在钢轮压路机后压实两遍，终压采用钢轮压路机静压收光两遍。压实过程中施工技术人员跟踪检测路面标高、横坡、路拱、施工表面缺陷等，发现问题及时处理。

7)开放交通及施工检测：压实结束后管控交通，在铺层路面完全冷却、温度降低到50 ℃以下时，方可开放交通。对于交叉路口交通繁忙路段，可采取洒水降温措施待路面冷却后再行开放交通。一个施工作业面施工完成后，可选择在一天中交通流较小的时段进行逐车道封闭检测，检测项目和频率按JTG/T 5521—2019 《公路沥青路面再生技术规范》要求进行。

2.3 热再生施工技术特点

就地热再生施工的关键技术主要体现在：路面整体加热技术、路面混合料翻松与拌和技术、独立模块组合施工技术三个方面。

1)路面整体加热技术：就地热再生采用间歇式热辐射加热技术，以液化天然气为燃料。将液化天然气燃烧器与热辐射加热墙装置组合，形成封闭高效的加热系统，实现了加热功率的可调可控，能够瞬间释放强大的热能，还能锁住热量不散失，使温度逐渐从路表传递下去，实现了对加热温度、深度、效率的准确控制，既保证了加热温度和深度达到施工技术要求，又不至使路表面沥青混合料温度过高而老化。

2)路面混合料翻松与拌和技术：与铣刨工艺不同，热再生采用疏松耙犁翻松路面，不破坏集料，不影响原路面级配，还可根据原路面使用情况，加入一定数量、特定级配的新沥青混合料来调整原路面级配，后部挂载的搅拌和摊铺系统可将喷洒了再生剂的翻松混合料与新加混合料二次拌和均匀并平整密实的摊铺在原位上。

3)独立模块组合施工技术：就地热再生工艺采用模块化操作控制，各设备既能独立工作互不干涉，又能在现场统一协调下，前后工艺衔接有序、连续动态施工，只占用一个车道，交通干扰小。就地热再生施工完，路面温度下降到50 ℃后即可开放交通，方便快捷。

3 结 语

乌珠穆沁大街热再生养护施工历时7 d，总计施工面积70.6万余平方米，整体情况优良。摊铺面再生沥青混合料外观均匀一致，离析少。接缝平顺无错台，行车舒适，社会反响良好。热再生在乌珠穆沁大街养护施工的成功应用，节省了市政道路的养护成本，减少了施工废弃物的排放，保护了环境，将养护施工对居民的生产生活影响降到了最低。就地热再生技术在市政道路养护工程中具有极大的推广价值。