哈爾濱市通港街就地熱再生技術的應用研究

丁兆喜

摘 要：結合哈爾濱市通港街的維修項目，對就地熱再生技術在城市道路中的應用進行研究，提出了城市道路就地熱再生的配合比設計方法。通過不同摻配比再生劑用量來改善舊瀝青性能試驗確定了最佳再生劑用量。通過添加不同瀝青用量的混合料進行馬歇爾試驗，來確定最佳瀝青用量，并通過車轍試驗、低溫小梁彎曲試驗及殘留穩(wěn)定度試驗進行驗證。驗證結果顯示其高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及水穩(wěn)性均滿足規(guī)范要求。

關鍵詞：道路工程；就地熱再生；城市道路；配合比設計

1 概述

瀝青路面的就地熱再生技術是指在道路現(xiàn)場利用專門的設備對瀝青路面進行加熱、翻松、添加新材料并重新鋪筑成型的施工方法[1-3]，就地熱再生技術屬于瀝青路面的一種預防性養(yǎng)護技術，適用于僅存在淺層輕微病害的高速、一、二級公路瀝青路面表面層的就地再生利用，再生層可用作原道路的上面層或中面層。城市道路交通量大，主干道路呈現(xiàn)潮汐性擁堵，同時交通流具有典型的周期性[4-5]；若對某一段道路進行全封閉維修，將會直接影響到居民的工作和生活。為了減少對道路交通的影響。采用就地熱再生技術的對道路養(yǎng)護維修，這項技術不僅將原路面材料全部再生使用，而且保護環(huán)境、節(jié)約資源，降低工程造價，對城市交通影響小等特點。文章主要針對哈爾濱市通港街就地熱再生項目對就地熱再生技術在城市道路中的應用進行研究。

2 原路面調查與評價

2.1 原路面現(xiàn)場調查

現(xiàn)場調查階段主要是對原瀝青路面的結構層厚度以及病害情況進行評價分析，依據(jù)《公路技術狀況評定標準》（JTG H20-2007），其調查的主要內容有路面損壞狀況、平整度、車轍、承載能力、摩擦系數(shù)、路面厚度等。

由表1現(xiàn)場調查結果可知，平整度、抗滑性能和路面結構強度能滿足要求，但表面破損較嚴重，有車轍。對行車舒適性、安全性和路容美觀有一定影響。考慮原路面承重的路基結構強度較好，滿足采用就地熱再生技術的適用條件。并且該道路為城市主干道，車流量較大，若采用常規(guī)維修方式，工期較長，對城市交通影響較大，使用就地熱再生技術，能迅速修復表面病害，恢復路面使用性能，該道路的狀況也適合采用此技術。

2.2 舊瀝青混合料材料評價

通過現(xiàn)場取樣，在試驗室內60℃烘干，然后除去瀝青路面表層的泥土并破碎，進行抽提試驗，得到抽提液和集料，抽提液進行旋轉蒸發(fā)器法回收舊瀝青，集料進行烘干處理后篩分，得到原瀝青混合料的級配和瀝青含量。其試驗結果如表2和表3。

由表3篩分結果可知，原路面瀝青混合料的級配滿足AC-16級配的范圍要求。

由表4可知，從瀝青三大物理指標試驗結果來看，與原設計值相比降低較少，但瀝青老化嚴重，不利于路面的長期使用性能。

3 配合比設計

3.1 級配設計

由上可知，原路面瀝青混合料的級配滿足AC-16級配范圍，且與原設計級配差異較小，故再生后瀝青混合料的級配類型采取AC-16，考慮路面標高控制，添加30%的新瀝青混合料改善再生瀝青混合料的路用性能。新瀝青混合料及再生瀝青混合料的級配組成如圖1。

3.2 再生劑用量的確定

采用瀝青混合料抽提儀、高速離心機配合旋轉蒸發(fā)器抽提出舊瀝青路面材料中的瀝青，然后摻加不同摻量的再生劑，進行瀝青再生指標試驗，其試驗結果如表5。

表5 不同再生劑摻量下瀝青再生指標

由表5可知，瀝青的性能隨著再生劑摻量的增加而逐漸恢復，并且再生劑摻量為7%時，瀝青針入度達到了基質90號瀝青的水平，與設計條件相符合，故再生劑摻量為老化瀝青含量的7.0%。

3.3 確定最佳瀝青用量

使用馬歇爾方法確定再生瀝青混合料的瀝青用量，變化5個瀝青用量制作馬歇爾試件，測定試件穩(wěn)定度、流值及體積指標，試驗結果如表6。

根據(jù)馬歇爾試驗結果以及《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004），確定再生混青混合料的最佳瀝青用量為5.0%。

3.4 配合比驗證

為了驗證再生瀝青混合料的性能是否能滿足使用要求，需對再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及水穩(wěn)定性進行檢驗，分別采用車轍試驗、低溫小梁彎曲試驗及殘留穩(wěn)定度試驗評價再生瀝青混合料的路用性能，試驗結果見表7。

由表7中驗證結果可知，再生混合料在瀝青用量5.0%，再生劑摻量為舊瀝青含量的7.0%時，混合料性能滿足路用要求。

4 施工工藝及注意事項

4.1 現(xiàn)場施工工藝

就地熱再生機械組為森遠牌SY-4500型瀝青路面就地熱再生重鋪機組（時代列車），由三臺路面加熱機、一臺加熱銑刨機、一臺加熱復拌機共四臺獨立式機器組成，外加一臺攤鋪機、二臺雙鋼輪壓路機、一臺膠輪壓路機、若干臺自卸車等組成。

施工工藝流程：前期準備→路面加熱→銑刨→噴灑再生劑和新瀝青→收集舊料（初拌）→添加新料→提升→拌和（復拌）→攤鋪→碾壓→開放交通。

就地熱再生施工中，溫度是影響施工質量的關鍵因素，本次施工采用三臺加熱機對舊路面進行加熱，第一臺加熱機路表溫度控制在130℃～140℃左右，第二臺加熱機路表溫度控制在150℃～160℃左右，第三臺加熱路表溫度控制在170℃～180℃，銑刨后下層表面溫度維持在70℃以上，使再生層與下層之間實現(xiàn)熱連接。在施工過程中用遠紅外測溫槍、插入式溫度計隨時檢測溫度，保證加熱溫度全程受控。

4.2 施工進度

該就地熱再生工程項目，共有10車道，再生面積約16萬平方米。實際施工每次再生寬度為4m，封閉兩車道施工，平均每天完成2.5km，約10000m2，工程總工期為20天，相比傳統(tǒng)的維修方法，施工時間約節(jié)省50%，并且隨著就地熱再生施工的進行，碾壓完成并達到要求的路段即可開放交通，大大減弱了道路施工對城市交通造成的影響。

4.3 施工注意事項

（1）嚴格控制外加瀝青用量，注意瀝青加入系統(tǒng)的維護和保養(yǎng)，定期檢查，保證外加瀝青能準確加入再生混合料中，以保證混合料的質量。（2）接近路邊不能使用攤鋪機攤鋪而使用人工攤鋪作業(yè)時，應注意攤鋪厚度和攤鋪粗細集料的均勻性，避免出現(xiàn)再生料離析或者平整度不足的問題。（3）碾壓工作緊跟攤鋪機后進行，壓路機驅動輪面向攤鋪機工作，碾壓速度應控制在3～6km/h，一般不宜超過4km/h。（4）施工完成的路段注意保持，防止零散材料及雜物粘結在再生瀝青路面上，對再生路面的路容造成不利影響。

5 結束語

（1）該段道路路基強度滿足要求，且僅存在表層病害，適合采用就地熱再生技術恢復道路使用性能。（2）采用馬歇爾方法進行配合比設計，通過不同摻配比例的再生劑對舊瀝青再生性能指標的試驗來確定最佳再生劑用量。（3）通過再生混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性來檢驗驗證再生混合料的路用性能。（4）就地熱再生施工工期短，其施工時間相對于傳統(tǒng)的路面維修方式縮短約50%的工期，施工速度快、對交通干擾小，有利于減小道路維修對城市交通造成的影響。

參考文獻

[1]劉金玲.瀝青及瀝青混合料就地熱再生工藝研究[D].大連理工大學，2009.

[2]侯睿.瀝青抽提方法評價與就地熱再生技術研究[D].東南大學，2006.

[3]葉操.瀝青路面就地熱再生技術和溫度及老化試驗研究[D].華南理工大學，2012.

[4]傅志勇.瀝青混合料高溫性能試驗方法研究[D].長沙理工大學，2005.

[5]劉琳琳.瀝青路面就地熱再生工藝研究[D].大連理工大學，2006.

[6]薛小剛.瀝青混合料級配優(yōu)化及配合比設計方法研究[D].長安大學，2005.

[7]黃建躍，劉先淼. 談發(fā)展瀝青再生技術的幾個關鍵問題[J].公路，2003，8：102-107.

[8]Joel R.M. Oliveira，Hugo M.R.D. Silva，Liliana P.F. Abreu，Sara R.M. Fernandes. Use of a warm mix asphalt additive to reduce the production temperatures and to improve the performance of asphalt rubber mixtures[J]. Journal of Cleaner Production，2013，41.

[9]Jinhai Yan，Haoran Zhu，Zhixiang Zhang，Lei Gao，Stephane Charmot. The theoretical analysis of the RAP aged asphalt influence on the performance of asphalt emulsion cold recycled mixes[J]. Construction and Building Materials，2014，71.