淺談瀝青路面就地熱再生

謝韜

【摘 要】本文主要介紹了就地熱再生再對瀝青路面處理前各種路面病害的調查分析，原材料選用，瀝青用量，再生混合料的設計。

【關鍵詞】集料要求；瀝青標號及用量； 混合料設計

一、前言

就地熱再生簡稱HIR，是一種預防性養護技術，具有可實現瀝青路面材料100%的再生利用、施工速度快、對交通影響小、節約能源、利于環保、坑槽和車轍得以填充，集料集配和瀝青含量得到合理調整性能提高、運輸成本低等優點。它利用專用的就地熱再生設備對瀝青路面進行現場加熱、翻松，摻入一定數量的新集料，新瀝青、再生劑等，經混拌、攤鋪、碾壓等工序，一次性實現對表面一定深度范圍內的舊瀝青混凝土路面再生。通過瀝青路面的就地熱再生，可以修復瀝青路面表面層病害，恢復瀝青表面層物理力學性能，恢復瀝青路面平整度，修復瀝青路面車轍，實現舊路瀝青材料的就地再利用。

二、路面病害調查，原因分析

京藏高速G6線K1332+000-K1351+300段自修建以來，由于交通量的不斷增加，尤其重載汽車的快速增加，使得路面承載能力顯著下降，路面龜網裂、縱橫裂縫、車轍、擁包、坑槽等面層病害明顯。

1.裂縫成因分析

瀝青路面上的裂縫有多種，其形成的原因也是多樣，有時是多種原因共同作用造成的，裂縫有橫向、縱向、網裂和龜裂。裂縫的危害在于從裂縫處滲入的水分使基層甚至路基軟化，導致路面承載能力下降，引發相關病害，加速路面破壞。

現場調查發現，橫向裂縫每隔12～20m一道，局部路段橫向裂縫6～10m一道，裂縫最大寬度為1cm。橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類；荷載性裂縫主要是由于基底彎拉破壞引起的路面反射裂縫；非荷載性裂縫主要是由于溫縮或干縮引起的。

縱向裂縫可分為兩種情況：一種是由于路基壓實度不均勻，產生不均勻沉降或凍漲作用所造成的。另一種是瀝青面層分幅攤鋪時，攤鋪時間過長，或接縫處理不當，接縫處壓實度未達到要求，在形成荷載作用下形成的。

當路面結構強度不均勻，局部范圍的路基路面整體強度不足或基層失穩以及瀝青面層老化，就會形成荷載型裂縫。這種裂縫一般表現為網裂，并在行車作用下發展為塊狀龜裂。因路面強度和穩定性引起的網裂和龜裂，通常還伴隨有路面沉陷變形。

裂縫的產生破壞了瀝青路面的整體性和連續性，水分通過裂縫滲入基層，侵蝕路基，導致路面承載力降低，為凍融提供了條件。路面荷載日漸加大，路面老化、路面雨水作用，是產生縱向裂縫、龜裂破壞的主要原因。

2.坑槽成因分析

（1）表面層瀝青混凝土施工空隙率過大，級配控制不嚴，瀝青混合料拌和不均勻，碾壓不夠密室，局部壓實不足，增大了表面空隙，當雨水通過瀝青面層空隙侵入到路面結構內部不能及時排出，滯留在瀝青混凝土的空隙中時，水分濕潤瀝青和集料，使瀝青剝落而導致坑槽。

（2）在行車荷載作用下，進入結構層的水會成為動力水，沖刷材料，使各結構層變形增加，強度降低，瀝青面層材料產生唧漿現象，出現剝落、松散等病害，最后行車坑槽。瀝青材料與骨料的粘結力不足，在行車荷載作用下將導致細集料剝落，增大了路表面的空隙，引起瀝青混合料的抗水損壞的能力降低，形成坑槽。

（3） 由于瀝青面層和基層之間封層施工質量差，未能有效阻止雨水的繼續下滲，而滲入水無法排出，長期浸泡基層，在冬季凍漲春季融化和車輛荷載的作用下，致使基層強度喪失，路面基層和面層產生唧漿、坑槽。

（4）大量超載車輛行駛造成路面坑槽破壞。

3.車轍成因分析

車轍是瀝青路面的一種主要損壞形式，多半是發生在實行渠化交通的等級公路上。經過分析，總結車轍形成有幾方面原因：

（1）瀝青與集料的粘結力不強，骨料骨架作用減弱、瀝青用量較大，是車轍產生的主要原因。因此增強瀝青與集料的粘結力，采用強度較高的碎石，提高骨料的骨架作用，控制瀝青含量。

（2）由于高溫季節車輛反復碾壓瀝青面層形成的塑性流動變形和永久變形，主要是高溫時的車輛荷載應力超過瀝青面層混合料自身的穩定應力的極限原因。

（3）縱坡、車速的影響，有些路段由于縱坡較長而且連續出現時，對行車尤其是超載重車，降低了車速，延長了荷載作用時間，瀝青混合料內部的剪應力逐漸增加，剪應力作用的深度也將逐漸增加，從而產生車轍。

三、集料技術要求

1.粗集料技術要求

面層骨料應該潔凈、干燥、表面粗糙、形狀接近立方體，且無風化、無雜質，并具有足夠的強度、耐磨耗性、抗凍性、耐腐蝕性、抗沖擊性以及瀝青的良好粘附性。不得使用篩選礫石、礦渣及軟質集料。其技術指標應符合《公路瀝青路面施工技術規范》JTG F40-2004要求。

2.細集料技術要求

細集料可采用由制砂機專門生產的優質機制砂。細集料應干凈、堅硬、干燥、無風化、無雜質和其他有害物質，并有良好的顆粒形狀和級配。其技術指標應符合《公路瀝青路面施工技術規范》JTG F40-2004要求。

3.礦粉技術要求

瀝青混合料的礦粉必須采用石灰巖或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經磨細得到的礦粉，原石料中的泥土雜質應清楚干凈。礦粉必須干燥、潔凈，其技術指標應符合《公路瀝青路面施工技術規范》JTG F40-2004要求。當上面層粗集料與瀝青粘附性達不到5級時，除應添加抗剝落劑外，還應摻加干燥的石灰或水泥作為填料的一部分替代礦粉，其用量不超過礦料總量的3%。

四、瀝青再生劑

再生劑是指摻加到再生混合料中用于恢復已老化瀝青性能的添加劑。是否摻加再生劑，主要取決于回收瀝青路面材料（RAP）中瀝青老化程度、瀝青含量、回收瀝青路面材料（RAP）摻配比例、再生劑與瀝青的配伍性，需綜合選擇。最終的判別標準為：再生混合料的馬歇爾試驗指標滿足《公路瀝青路面施工技術規范》JTG F40-2004中的相關要求。本次項目不需要摻加再生劑。

五、再生瀝青標號及瀝青用量

（1）瀝青的選擇

由于再生瀝青混合料的品質要求比普通瀝青混合料的品質要求更高一些，所以對再生瀝青標號的選擇也應該比普通瀝青路面對瀝青標號的選擇要求更嚴。本次就地熱再生工程所在地基本在寧夏黃河流域，夏季炎熱，冬季寒冷，氣候干燥少雨，屬2-2-4氣候分區。所以本次要求瀝青使用90號A級重交道路石油瀝青。

（2）再生混合料最佳瀝青用量的確定

按就地熱再生瀝青混合料AC-16C級配設計試驗結果RAP：S10：S15：礦粉=85：8：5：2的情況下，取油石比在0.4%0.7%、1.0%、1.3%的條件下分別進行馬歇爾試驗，以確定就地熱再生最佳油石比。

檢測結果：根據馬歇爾試驗結果，取密度最大值、穩定度最大值、目標空隙率三者均值作為OAC1，即OAC1=0.74%，OAC2=0.46%，最佳油石比OAC=（OAC1+ OAC2）/2=0.60%。最終確定最佳油石比為0.60%，換算為新瀝青與新集料油石比為4.15%。

六、再生混合料設計

本次就地熱再生工程路段的路面經查閱設計文件原面級配范圍多為AK-16型級配，使用瀝青以90號A為主，現規范對原規范AK-16級配進行了調整，并改名為AC-16C，AC-16C的級配篩孔尺寸范圍為：

由于熱再生技術100%利用原路面舊料，因此，新料的摻加量較小，因而處理前后的混合料類型基本變化不大，級配方面可以調整的余地較小，原則上主要是針對舊料的局部細化狀況，在新料的級配上予以一定彌補，所以舊路的混合料類型基本決定了再生混合料的類型，當舊料的級配符合現行規范要求時，可選取與之相同類型和最接近的級配，并使合成后的級配符合現行規范要求。如舊料級配不符合現行規范要求，或該級配導致了原路面的明顯病害而需要進行大幅度調整時，可根據實際情況，采用特殊類型（如單一粒徑）級配以進行有針對性的彌補。

七、結束語

全國公路的舊路改造，維護保養的高峰期即將到來就地熱再生技術必將大規模的應用。因此，針對瀝青路面就地熱再生方法進行關鍵技術及應用的研究，蘊含巨大的經濟效益和社會效益，是順應交通行業建設可持續發展的戰略舉措。

參考文獻 ：

[1]《公路瀝青路面再生技術規范》JTJ F41-2008

[2]《公路瀝青路面施工技術規范》JTG F40-2004