瀝青路面舊料再生技術方案論證

石秋俠

（山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原 030012）

0 引言

山西省是全國重要的煤焦生產和運輸大省，同時也是“西煤東運”的重要通道，每年通過山西公路運輸的煤炭約4億t，由此導致高速公路重型車比例不斷增加，公路路面面臨著嚴峻的考驗，局部路段在行車荷載的超負荷作用下，出現了不同程度的病害，行車存在著一定的安全隱患。為確保高速公路的服務水平和行車安全，山西省部分高速公路路面面臨著維修處治階段。通過研究銑刨后路面舊料再生利用技術，對節約資源和能源，保護環境起到了積極作用。目前山西省路面處治規模涉及到全省9個管理公司，共20個路段，處治總面積達11 039.864 km2。其中太原以北地區的大同公司、朔州公司、忻州公司、太原公司、太舊公司等5個公司所管轄的12個路段，公路里程共計646.8 km，處治面積5 450.385 km2。

1 舊瀝青路面結構及病害分析

1.1 結構

太原以北地區大部分路段為瀝青混凝土路面，面積約511.5 km2，占總面積的79%。面層主要為4 cm+5 cm+6 cm的瀝青混凝土、基層為20～36 cm的水穩碎石、底基層為15～30 cm的水穩砂礫。各改造段基本情況見表1。

1.2 病害及成因

1.2.1 病害

瀝青混凝土路面病害主要有橫裂、縱裂、龜裂、塊裂、車轍、沉陷、坑槽、修補和唧漿等9類病害。

1.2.2 成因

為了對瀝青路面進行破損狀況、路面結構強度、鉆芯取樣及路面平整度、車轍和抗滑性的調查和檢測工作，根據《公路技術狀況評定標準》[1]，在路面調查、鉆孔檢測的基礎上，綜合路面彎沉檢測、歷年路面挖補養護資料、竣工與設計資料，結合路面病害現狀，路面病害類型成因可歸納以下幾方面因素：

a）交通量大、重載車輛多；b）水的影響；c）層間結合不好；d）半剛性基層的缺陷；e）長大縱坡的影響。

2 瀝青路面維修處治舊料利用技術方案及論證

2.1 處治方案

太原以北地區瀝青路面主要分布的高速公路為大新高速公路（后46 km）、朔州支線、新原、原太、太原繞城、羅夏祁及太舊高速公路，長度共計為511.5 km，占路線全長的79%。推薦方案采用瀝青碎石下面層，上面層采用SBS改性瀝青混凝土。

a）對于路面強度為優良，PQI評價為中、次、差的路段，將瀝青面層的上面層或上、中面層銑刨后，重新鋪筑5 cm AC-16C中粒式密級配SBS改性瀝青混凝土上面層或5 cm AC-16C中粒式密級配SBS改性瀝青混凝土上面層和6 cm AC-20C中粒式密級配瀝青混凝土下面層（摻0.3%的抗車轍劑或SBS改性、廠拌熱再生）路面。

表1 太原以北高速公路原路面結構一覽表

b）對于路面強度為差，PQI評價為次、差的路段，將瀝青面層銑刨后，對原設計的基層15～20 cm進行現場冷再生后，重新鋪筑瀝青面層，瀝青上面層為5 cmAC-16C中粒式密級配SBS改性瀝青混凝土，下面層采用10～13 cm ATB-25密級配SBS改性瀝青碎石（廠拌熱再生）。

考慮到朔州地區氣候寒冷，因此大新高速、朔州支線下面層采用SBS改性瀝青混凝土其余路段下面層采用摻0.3%抗車轍劑的瀝青混凝土。路面維修處治方案見圖1。

圖1 路面維修處治方案圖

2.2 方案論證

為了最大程度地節能減排，減少環境污染，做到廢物利用，減少材料消耗，最大限度地發揮廢舊瀝青混凝土材料的作用，對銑刨后的瀝青廢料擬采用廠拌熱再生技術，對于基層處治段采用現場冷再生技術。

2.2.1 瀝青路面工廠熱再生

2.2.1.1 施工工藝

瀝青路面工廠熱再生，它是通過將舊瀝青路面經過銑刨或挖除后回收、破碎、篩分等工序，然后摻入新集料，再生劑、新瀝青材料等按一定比例重新拌和混合料，并對路面進行鋪筑。

具體的施工流程如圖2所示。

圖2 施工流程圖

2.2.1.2 材料配合比

再生瀝青混合料的配合比設計，通過舊瀝青混合料的性能試驗，舊瀝青發生了老化，舊集料的級配也發生了一定的改變[2]。因此，為了能夠讓再生混合料滿足路用性能要求，需要加入一定量的新骨料和新瀝青，舊瀝青混合料所占的比例為30%。6 cm中粒式瀝青混凝土各種材料計算基礎數據為m碎石∶m石屑∶m砂∶m礦粉∶m舊集料=41.02∶11.83∶14∶3.15∶30，新增瀝青為5.3%；13 cm瀝青碎石下面層各種材料計算基礎數據為m碎石∶m石屑∶m砂∶m礦粉∶m舊集料=56.43∶6.82∶6.44∶1.39∶30，新增瀝青為3.9%。

2.2.1.3 經濟分析

計算6 cm中粒式瀝青混凝土（添加抗車轍劑）工廠熱再生中面層、13 cm瀝青碎石工廠熱再生下面層的費用。定額參照吉林省《公路養護工程補充預算定額》、山西省《公路養護工程補充預算定額》[3]，費率按晉交建管發【2013】229號文《關于山西省公路工程基本建設項目概算預算編制補充規定》取定，材料單價采用《山西省公路工程造價管理信息》計算，混合料到養護工區運距為35 km，人工費單價為43.5元/工日。

另外，還計算了將舊路面挖除全部廢棄，采用新鋪瀝青混凝土混合料面層。計算結果為：6 cm中粒式瀝青混凝土工廠熱再生90.40元/m2，新鋪中粒式瀝青混凝土94.27元/m2，工廠熱再生每平方米造價比新鋪瀝青混凝土節約4%。13 cm瀝青碎石工廠熱再生142.66元/m2，新鋪瀝青碎石144.81元/m2，工廠熱再生每平方米造價比新鋪瀝青碎石節約2%。計算結果見表2、表3。

表2 6 cm中粒式瀝青混凝土技術經濟比較表 元/m2

表3 13 cm瀝青碎石技術經濟比較表 元/m2

2.2.2 水穩碎石現場冷再生

2.2.2.1 施工工藝

水泥穩定碎石基層，它是通過將舊水穩碎石經過銑刨后，然后摻入水泥、碎石、水等新集料按一定比例重新拌和混合料，并對其進行路拌鋪筑。具體的施工流程如圖3所示。

圖3 施工流程圖

2.2.2.2 材料配合比

水泥摻量根據室內標準試驗確定，不宜大于6.0%。應采用初凝時間不少于3 h，終凝時間不少于6 h的硅酸鹽、礦渣硅酸鹽水泥，水泥等級宜為32.5級、42.5級。技術指標滿足《公路路面基層施工技術規范》（JTJ034—2000）要求，為確保7 d試件強度，宜優先選用硅酸鹽水泥。碎石為10～30 mm，摻量為10%～20%，壓碎值要求小于30%。水按最佳含水量考慮即可。

2.2.2.3 經濟分析

17 cm水穩碎石現場冷再生基層的費用計算。定額參照吉林省《公路養護工程補充預算定額》、山西省《公路養護工程補充預算定額》[3]，費率按晉交建管發【2013】229號文《關于山西省公路工程基本建設項目概算預算編制補充規定》取定，材料單價采用《山西省公路工程造價管理信息》計算，混合料到養護工區運距為35 km，人工費單價為43.5元/工日。

經計算17 cm水穩碎石現場冷再生基層46.17元 /m2，新鋪 17 cm水穩碎石基層路拌67.33元/m2，新鋪 17 cm水穩碎石基層廠拌75.98元/m2，現場冷再生基層較新鋪路拌方式節約31%，現場冷再生基層較新鋪廠拌方式節約39%。計算結果見表4。

表4 17 cm水穩碎石技術經濟比較表 元/m2

3 結語

通過對瀝青路面維修處治中利用廠拌熱再生、就地冷再生技術的研究分析，得出以下結論：a）瀝青路面工廠熱再生技術節約投資2%～4%；b）水穩碎石基層現場冷再生技術相對于路拌方式節約投資31%，相對于廠拌方式節約投資39%；c）瀝青路面維修處治中利用廠拌熱再生、就地冷再生技術，做到廢物利用，減少材料消耗，使再生后的混合料滿足路用性能要求，既減少棄渣量，又節約資源和能源，從而達到保護環境的目的。