道路工程沥青路面损坏成因及应用热再生技术的效果分析

贺金宝

（宁夏凯珠机械化工程有限公司，宁夏 银川 750200）

0 引言

热再生是一种新型沥青路面修补技术，该技术具备环保、操作简单、可四季施工等优势，在公路养护施工中采用该技术，能够有效提高施工效率及质量，既能满足国家的节能减排要求，也能确保道路畅通，延长道路使用年限，符合时代发展趋势。

1 案例概述

以某道路工程为例，其总长度为23.9km，属于4车道类型，其设计速度为120km/h。该工程在2010 年正式通车运行，随着车辆通行数量的持续增多，特别是重载车辆通行数量的增加以及自然环境的影响，路面结构出现老化、损坏的情况。并且，某些路段出现了诸多质量病害，如裂缝、坑槽等，需采取有效养护手段对其进行治理。进入施工现场实地勘察，在此基础上全面细致对比各类方案，根据多维度对比分析结果，决定采用热再生技术开展维修养护工作。热再生技术施工费用明细见表1。

表1 热再生技术施工费用明细

2 道路工程沥青路面常见损坏及成因

2.1 裂缝、块裂、龟裂

沥青路面裂缝发展的规律为：完好路面出现细微裂缝—发展成较宽裂缝—展成块状裂缝—形成龟裂。

2.1.1 强度裂缝，当前该道路的沥青路面和路基强度过小，从而引发裂缝病害，具体表现在弯沉较大、沉陷、车辙等方面。强度裂缝是在车辆荷载作用下，半刚性基层底部产生拉应力，如果拉应力大于基层材料的抗拉强度，则基层底部很快开裂，直至影响到沥青面层。

2.1.2 弯拉疲劳裂缝，在车辆的长期载荷作用下，路面材料会出现弯拉强度不足等问题，进而导致路面出现弯拉疲劳裂缝，此类裂缝病害首先纵向产生，然后发展成块状裂缝，若不及时治理，则会进一步发展，最终形成龟裂[1]。

2.1.3 老化裂缝，受材料因素、自然因素影响，加之使用时间的增加，会导致沥青材料老化，张拉力减小，变形能力弱化，这种情况下，便容易出现路面断裂的情况，在出现龟裂病害的同时会出现露骨、麻面等问题。

2.1.4 低温收缩裂缝，在冬季，随着气温的降低，路面收缩会较为严重，在行车荷载的不断作用下，容易导致路面疲劳断裂，一般表现为大范围龟裂。

2.1.5 反射裂缝，原本的路面基层，尤其是半刚性基层发生裂缝病害，便容易引发沥青路面反射裂缝。

2.2 路面沉陷

2.2.1 均匀沉降，在行车作用以及诸多自然因素的持续作用下，路面会进一步密实度与稳定性，进而整体沉降，这种情况通常不会破坏路面。

2.2.2 不均匀沉降，若是存在路基和路面的密实度较低、碾压不够均匀、未有效衔接接头、在施工过程中路基灰土没有充分均匀拌和等情况，在行车荷载的反复作用下，路面则会出现不均匀沉降。

2.3 路面车辙

路面车辙的产生原因一般有以下几种。

第一，沥青混合料配比不合理（如沥青用量过多）、沥青材料选用不当或集料粒径不科学等，会导致沥青混合料处于高温条件下缺乏稳定性，进入夏季之后则极易出现车辙问题。第二，在道路工程施工过程中，沥青路面没有充分压实，在行车荷载的作用下，会渐渐形成车辙。第三，路面基层强度过低，在重载车辆的不断影响下，导致基层断裂甚至产生永久变形，进而出现路面车辙现象。第四，在行车荷载的长时间下，加之环境因素影响较大，容易导致路面表面磨损、松散，使集料颗粒脱落，进而形成车辙。

2.4 路面坑槽

第一，施工过程中出现的坑槽。路面压实度过低，基层混合料拌和不均匀，灰土或二灰碎石内的石灰没有完全消解，混合料出现离析情况等，都可能导致公路通车之后出现坑槽。第二，裂缝继续发展，形成坑槽。在路面断裂时，没有第一时间进行灌缝处理，使路表水渗透到基层中，在行车荷载的不断作用下，会导致沥青面层和基层相脱离，发展成龟裂，继而路面逐渐剥落、形成坑槽。第三，突发事故导致的坑槽。交通事故、失火事故等突发事故，也会引发路面坑槽病害。

2.5 波浪拥包

第一，沥青面层内部沥青含量偏高、黏度过小、软化点过低，矿料级配不佳、细料用量过多等，会导致面层材料的高温抗剪强度不足，在行车荷载的不断作用下，则容易出现波浪拥包，在刹车次数较多的路段这种问题会更明显[2]。第二，基层局部有大量水分滞留、基层存在大量浮土等，会导致面层与基层难以充分结合，在行车水平力的影响下，路面会出现推移现象，进而使局部出现不规则隆起变形。第三，在不同类型路面的交接部位，如沥青混凝土路面与水泥混凝土路面交接部位，由于两种路面的强度不同，在外界温度的影响下，会发生不同的变形，在重载车辆的反复作用下，沥青混凝土容易遭受推挤，进而出现波浪拥包病害。

3 热再生设备的构成与热再生技术原理

3.1 热再生设备的构成

热再生设备主要由加热系统、沥青喷洒系统、动力系统、发电系统、升降系统、电控系统等构成。

3.1.1 加热系统，选用天然气等材料，通过燃烧形成蓝光热辐射，以此加热沥青路面，对其进行软化分解。

3.1.2 沥青喷洒系统，对老化沥青路面进行加热，再适量喷洒液化沥青，而后拌和混合料，增加原沥青混凝土中的沥青占比。喷洒环节结束后，可通过柴油加高压空气的方式清除喷管中的沥青，避免喷管堵塞。

3.1.3 动力系统，通过动力系统，设备能够更便捷地近距离转移作业地点，实现高效作业。

3.1.4 发电系统，发电系统能够实现加热设备的电力输出和存储，充分满足其电力需求。

3.1.5 升降系统，升降系统能实现加热板的上升或降落。

3.1.6 电控系统，电控系统的主要作用在于操作与控制加热设备。

3.2 热再生技术的工作原理

作为一种新型沥青路面修补技术，热再生技术具有高效、环保、节能等优势。该技术的工作如下：将液化天然气输送至加热板中，然后通过加热板中的电子打火，气体被点燃时会形成蓝光热辐射，借助加热板将热量传至损坏路面，通过间歇式加热方式让路面均匀受热，达到软化目的，再结合沥青混凝土路面的实际情况，判断是否需要添加乳化沥青、石子等材料。之后开展人工拌和与摊铺工作，通过压路机进行碾压，充分压实新旧路面，全部施工结束后，待路面温度冷却至合适温度方可通车。

4 道路工程沥青路面热再生技术的应用对策

沥青路面遭受损坏，需尽快修复，并采用合理、有效的技术措施，热再生技术便是当前路面养护工作中的一项重要技术措施。该技术主要通过加热方式软化原路面，再铣刨原路面上的沥青混合料，之后在其中加入一定量的沥青以及沥青再生剂，充分拌和新旧沥青材料，使两者黏结再生，优化其级配、空隙率等指标，再通过摊铺、压实等工序，改善沥青路面的性能，保证路面质量。

4.1 配合比设计

配合比设计相当重要，其决定着热再生施工能否顺利开展以及沥青路面养护质量能否提升，因此施工单位需要高度重视配合比设计。在配合比设计环节，需要合理确定新、旧沥青混合料所占的比重，即新沥青的添加量，还要明确再生剂的使用量，如此才能为接下来的沥青混合料拌和与施工环节奠定良好的基础。在明确新、旧混合料配比、油石比以及再生剂添加量的基础上，需要合理确定每一类材料的实际用量，并制备试件进行试验，确保配合比设计的合理性。此外，要加强对再生沥青混合料的性能检测，明确其强度、水稳性、耐久性等指标，确保全部性能达标，以更好地满足施工要求。由于沥青单价比较高，若道路工程施工现场附近缺乏砂石，为实现成本节约目标，确保配合比设计达到施工标准，可在一定范围内提高旧料的掺配率，并有效落实拌和作业，使混合料制备达到施工需求，为取得更好的路面修复效果提供良好的材料基础。

4.2 施工准备

在开展道路工程施工之前，相关人员需要实地检查周边环境，及时有效地隔离容易影响施工的加油站等，防止对施工产生不良影响。选用合适的机械设备并做好调试工作，确保机械设备处于良好的运行状态。加强对沥青与砂石的质量检测，确保材料质量达标。进行技术交底，由技术人员向相关施工人员传授规范的工艺流程，使其在充分掌握工艺流程的基础上严格按照施工标准展开作业。

4.3 旧路面处理

对旧沥青路面出现的破损、松散情况，需要采取挖补措施，当路面变形深度达30～50cm 时，需要采取铣刨处理措施，并妥善处理可能对热再生施工产生影响的裂缝。充分清理路面上的杂物、突起物等，确保路面干净平整。

4.4 平整度控制

保证再生路面厚度整体一致，严格控制混合料摊铺速度，切忌摊铺过程中随意暂停，需要保证摊铺匀速、连续进行。严格管控混合料碾压质量，通过分层填筑及压实，使每一层的松铺厚度在20～30cm 范围。同时，碾压设备需要缓慢、稳定行驶，禁止随意停顿。注重现场检测以及平整度管控，采用3m 直尺严格检测路面平整度，一旦发现不合格部位，必须第一时间采取处理措施。

4.5 再生剂添加

对旧路面进行取样试验，主要检测延度、针入度等参数，通过试验结果确定最适宜的再生剂掺入比例。在沥青混合料“再生”过程中，需要严格检测其密度、稳定性及空隙率等，同时要加大对道路工程施工现场的监管力度，确保再生剂的用量恰到好处，最大化优化混合料的各方面性能，使材料质量更好地满足施工要求，取得更好的养护修复效果。

4.6 混合料摊铺

当采用热再生技术进行沥青路面养护施工时，为保证沥青混合料摊铺质量，确保路面足够平整，需要连续、均匀地进行摊铺作业，并将摊铺速度控制在2m/min～4m/min，如此才能有效避免离析、裂纹等现象的发生率。此外，要严格把控沥青混合料的摊铺温度，一般需要将之控制在120℃～150℃。以再生层厚度为参考，合理调整摊铺机熨平板的振捣功率，将混合料的初始密度控制在最适宜的范围，为接下来的碾压施工提供便利。

4.7 混合料碾压

选用大吨位双钢轮振动压路机或轮胎压路机开展碾压作业，结束摊铺作业之后即刻进行碾压，同时将适量水分喷洒于轮胎上，防止黏轮发生。碾压作业一般分为三个环节，即初压、复压与终压。无论是初压、复压还是终压，都要保证碾压过程的连续性和均匀性，同时注重质量检测，若存在碾压质量不达标的部位，需要及时采取修补措施，必要时须返工，从而有效保证路面压实度。

5 道路工程沥青路面热再生技术的应用效果

热再生技术优势鲜明，除了方便施工之外，还可节约成本，为道路工程质量提供重要保障，同时避免周围环境遭受破坏，提高道路工程施工效益。

5.1 确保工程质量

养护维修施工任务完成后，通过工程质量检测与验收，沥青路面压实度、平整度、稳定度、抗滑摩擦系数等各项指标合格，满足施工规范要求，整个工程质量评定等级为合格。不仅确保沥青路面病害修复效果，还有效满足车辆安全顺利通行需要。

5.2 节省养护施工费用

热再生技术的施工工艺流程相对简单，便于施工人员开展各项活动，有利于顺利完成施工任务，同时还能减少人工费、材料费和机械费。该技术可以对旧路面沥青实现100%的回收，从而降低材料采购成本，避免旧路面材料浪费。进而显著节约施工成本，降低沥青路面养护维修工程造价。

5.3 环境效益比较明显

旧路面沥青材料如果未能得到充分利用，可能对周围环境带来污染。热再生技术能实现对旧路面沥青材料的利用并且能够在养护维修中充分发挥作用。从而显著降低对周围环境的破坏，能够取得较为明显的环境效益。

6 结语

综上所述，将热再生技术应用于沥青路面养护施工，能够有效满足路面养护需求，达到良好的施工效果，且能有效节约施工成本。在开展实际养护工作时，施工人员需要正确认识该项技术的重要性，掌握该技术的各项工艺流程，施工工程中规范操作，切实保证施工质量，进而及时、有效地修复受损的沥青路面，为道路行车安全提供有力保障。