現場熱再生技術在高速公路的應用

■李易東 ■中鐵十局集團第二工程有限公司，河南 鄭州 450000

1 現場熱再生技術概述

所謂的現場熱再生技術又被稱之為就地熱再生，簡稱為HIR。該技術具體是指使用現場熱再生機組，對舊瀝青路面進行加熱軟化，并在此基礎上采用熱刨的方式挖至一定深度，然后加入預先拌制好的瀝青混合料和再生劑進行機內熱攪拌，隨后攤鋪、熨平、碾壓，直至達到處理要求。該技術具有以下特點:施工簡單方便、快捷，適用于路面養護，能夠對舊材料進行充分利用，不會對環境造成污染，對公路交通的通行能力影響較小，還能顯著節約運輸成本。

以HIR再生機械的組成方式為分類依據，可將其分為聯合作業模式和綜合作業模式。聯合作業模式是指利用多臺不同功能的路面再生設備與常規攤鋪機聯合作業，從而實現加熱、耙松、再生劑添加、攪拌、攤鋪等路面再生過程;綜合作業模式是指利用一臺綜合式路面再生機實現路面再生過程，也可以根據實際情況增加一臺路面預加熱機組，與路面再生機組共同完成路面再生作業。

以HIR的攤鋪施工工藝為分類依據，可將其分為路面表層再生、路面重鋪再生以及路面復拌再生三種類型。路面表層再生是指將原路面材料添加瀝青再生劑作為路面再生材料，在復拌機將路面翻松后，將路面再生材料均勻攤鋪、碾壓成型;路面重鋪再生是指在路面表層再生的基礎上，再在上面增加一層新瀝青混合料的磨耗層，將路面表層再生材料與新瀝青混合料同時壓實成型;路面復拌再生是指將路面翻松后的原路面材料與新瀝青混合料、瀝青再生劑拌合均勻，并且進行攤鋪碾壓。

2 現場熱再生技術的適用條件分析

在應用HIR技術之前，需要對其適用條件進行分析，借此來了解該技術適合哪些條件下應用。HIR是一種非常典型的現場快速修復技術，大量的工程實踐表明，該技術適用于路基承載力較高、路面老化程度不太嚴重的麻面、磨光、車轍以及泛油等缺陷的處理。由于HIR技術是以價格昂貴的機械設備為依托，雖然它的施工速度較快，但技術相對比較復雜，并且機械程度較高，瀝青再生過程中對質量控制的要求也比較高。同時，該技術還受到原路面性能、技術條件以及管理等方面因素的制約，從而使得HIR技術的運用具有特定的條件和要求。

HIR是一種預防性養護技術，根據《公路瀝青路面再生技術規范》中的相關規定，HIR主要適用于淺層輕微病害的高級公路、一級公路、二級公路瀝青路面的表層再生利用，一般情況下，再生深度應控制在20-50mm之間。在采用HIR進行公路路面預防性養護時，必須確保瀝青路面的強度滿足設計要求，并且路面病害發生在表面層。若瀝青路面已經采取過稀漿封層、超薄罩面、碎石封層等處理方式，那么則不能直接采用HIR技術，而是應當在采用HIR技術之前，將處理的部位銑刨徹底，或在研究分析的基礎上重新設計材料和工藝。

就瀝青路面來講，原有路面瀝青混合料中的集料不會隨著路面的使用而發生性能變化，所以可以將其作為再生利用的材料。但是必須注意的是，集料在長期行車的垂直作用力影響下會出現一定程度破碎，使得集料級配發生變化，為此在再生利用時必須調整原路面級配，確保路面再生之后能夠滿足級配要求;瀝青性能受使用年限的影響程度較大，對于路面損壞程度輕、使用年限短的瀝青路面而言，其原有瀝青混合料中的瀝青能夠保持較好的性能，對這種路面采取HIR技術進行修復能夠降低修復成本;對于路面損壞程度嚴重、使用時間長的瀝青路面而言，采用HIR技術需要使用大量的瀝青再生劑來恢復瀝青原本的性能，不僅增加了修復成本，而且也難以保證再生材料具備穩定的性能。由此可見，在公路路面養護、修復中采取HIR技術，必須綜合考慮技術、經濟、環境等因素，遵循因地制宜的原則，合理選擇瀝青路面再生修復技術，以達到改善原有路面性能的目的，推動我國公路養護事業向資源節約型、環境友好型的方向發展。

3 現場熱再生技術在高速公路工程中的具體應用研究

3．1 配合比設計

在高速公路工程中應用HIR技術時，配合比的設計是關鍵環節，其質量優劣直接影響工程的整體施工質量。為此，必須選擇科學合理的方法進行配合比設計。目前，較為常用的HIR配合比設計方法有以下幾種:馬歇爾法、摻配圖法以及Superpave法等等。大量的工程實踐表明，采用馬歇爾法對配合比進行設計，能夠使配合比達到最佳的效果。

(1)舊瀝青取樣。可在舊路的輪跡帶或是硬路肩等位置處，選取具有代表性的芯樣，在取樣過程中需要注意的是，樣品中可能會帶有少部分基層混合料，此時必須將這部分混合料全部剔除干凈，剩余的料方可作為樣品。取芯頻率應符合表1中給出的規定要求。

表1 現場熱再生技術舊瀝青取樣頻率

在取樣過程中，每千米需要進行一組級配分析和舊瀝青性能分析，借此來確定最佳的再生瀝青混合料配比。

(2)新瀝青用量預估。可基于現有混合料中殘留的瀝青含量以及所需的新加混合料瀝青含量，并通過試驗的方法確定出最終的瀝青含量。可按如下公式進行計算:

在上式當中，a代表最終混合料中現有混合料的瀝青含量(%);b代表現有混合料中提取出來的瀝青含量(%);c表示現有混合料在最終瀝青混合料中所占的含量(%)。為確保混合料當中的瀝青含量達到最理想的效果，需要對三種不同的瀝青含量進行檢驗，最大級差可以按照0．5%變化。新加混合料中的瀝青含量可按照下式進行計算:

在上式當中，d1，2，3代表新加混合料中的瀝青含量;e1，2，3代表預先確定的最終混合料的瀝青含量;c同式(1);f代表現有混合料的瀝青含量(%);g代表最終混合料中新加混合料所占的重量百分比。

(3)再生劑用量。在應用HIR技術時使用再生劑，能夠起到恢復現有路面混合料中老化瀝青塑性的作用。在使用再生劑時，要將其使用量控制到最小化，直接將再生劑噴灑到耙松器上，利用加熱過的現有混合料蒸發掉再生劑中的少量水分。按照生產廠家提供的曲線圖或表格，對再生劑的使用量進行計算，并將再生劑與現有混合料中回收的瀝青進行拌和試驗，或者對含有再生劑的再生混合料進行抽提試驗，用以驗證再生劑用量的準確性。

4 2HIR技術的施工工藝要點

在高速公路工程中，HIR技術的施工工藝主要包括以下幾種:即整形再生、加鋪再生以及復拌再生。其中整形再生適用于修補破損程度不太嚴重、面積較小的瀝青路面，修復后不但能夠有效消除原路面的龜裂及車轍等病害，而且還能進一步提高路面性能;加鋪再生適用于破損程度比較嚴重的路面，如存在較大坑槽，也可用于舊路升級改造;修復后可以形成全新的路面結構;復拌再生適用于中等破損程度的路面維修，經過修復可以使路面恢復至原有的性能。

(1)施工準備。正式施工前，需要對原路面上的雜物進行徹底清理，并封閉交通，設立警示標志，確保施工安全。

(2)施工階段的技術要點。①加熱路面。在加熱路面時，要根據現場情況對加熱機的燃氣壓力進行隨時調節，控制加熱機的行走速度，保持加熱板與地面之間的距離，從而確保路面加熱均勻。同時，在加熱路面時要經常性地檢測加熱溫度，根據檢測結果及時調整溫度。②耙松。將耙松器下降至原路面的銑刨區，以車架為基準，設定銑刨參數，隨著復拌機的行走逐步達到規定的銑刨深度，并用復核標尺確認該深度。③添加瀝青。將需要添加的瀝青或再生劑噴灑到旋轉的耙松器上，按照工程需要設定噴灑量，添加量可由電子計量儀自行控制。④攪拌。為確保攪拌質量，可對攪拌軸上葉片的角度進行調整。⑤攤鋪。在復拌加鋪的前提下，新混合料會經由輸送器至輔助熨平裝置后面，并由第二攤鋪攪龍進行攤鋪。⑥壓實。壓路機應緊跟復拌機后，并在溫度較高時進行碾壓，這樣能夠確保壓實度，可先對接縫位置處進行壓實，要保證壓路機灑水充足。

5 結論

現場熱再生是一種實用性較高的修復技術，其能夠對高速公路的瀝青路面進行快速修復。在應用該技術時，必須做好配合比設計工作，同時還應了解并掌握施工技術要點，這樣能夠有效提高施工質量。在未來一段時期，應當重點加大對HIR技術的研究力度，在現有的基礎上對其進行改進和完善，使其能夠更好地為公路工程服務。

［1］姜言泉．荊玉才．廠拌與現場熱再生技術在高速公路瀝青路面維修中的應用［J］．公路交通科技(應用技術版)，2007(1)．

［2］周天璧．試論現場熱再生技術在高速公路瀝青混凝土路面修補之中的運用［J］．科技創業家，2013(11)．

［3］鄒曉宏．石安高速公路現場熱再生瀝青混合料的設計與施工［J］．內蒙古公路與運輸，2012(8)．