高等級瀝青路面低碳薄鋪一體化施工工藝研究

□文/楊 云

低碳薄鋪一體化技術（以下簡稱“一體化技術”）采用分層攤鋪、一體壓實方式進行施工，首先對原路面進行再生，將再生后混合料攤鋪，在再生混合料溫度還未下降時，攤鋪熱瀝青薄層罩面混合料，而后一起進行壓實，形成一體化路面。一體化技術使兩層路面材料的接觸處互相嵌擠，在壓實過程中形成一個整體，避免了通常的加鋪技術層與層之間以平面接觸，容易產生層間滑移病害的缺陷；同時，還可以節約兩次碾壓的成本，縮短工期，有利于解決瀝青路面的常見病害，提升行車安全性和舒適性，降低交通事故發生數量，減少資源浪費、能源消耗，可為瀝青路面改擴建提出一種全新模式提供理論依據，具有很強的研究價值和廣闊的應用前景。

1 路面現狀

對京秦高速路面病害狀況進行實地調查，對裂縫、修補、平整度、車轍、彎沉值、抗滑六個方面的數據進行了詳細統計：

1）京秦高速全段中，K106～K123段路面狀況指數＜70，屬于中級路段，需要進行養護修復處理；

2）病害主要表現為裂縫、修補較多，K106～K114段車轍較后半段嚴重，需要進行重點處理修復；

3）各段路面強度均為優，抗滑性能、平整度較好，但本著預防性養護的目的，仍需要對其進行改善提升處理；

4）從病害分布情況來看，病害主要集中在路面的上面層，病害深度最大達19 mm，所以至少對路面20 mm厚進行處理，才可保證解決所有病害。

2 路面處置工藝

目前常用的高等級舊瀝青路面循環利用方法有四種，分別是：廠拌熱再生、就地熱再生、廠拌冷再生，現場冷再生。他們各自有不同的特點及適用性，對比其優劣選出最合適的再生方法，見表1。

表1 各再生方法的適用性及優缺點

續表1

無論是對路面病害的治理能力方面，還是從節約成本，減少污染等方面看，就地熱再生技術能真正做到低碳、節能、高效，因此，再生方法選擇就地熱再生。

3 加熱時間

國內目前就地熱再生一般采用進口加熱機組對路面進行加熱。然而，由于沒有規范對加熱方式、加熱時間做出明確要求，現場一般根據國內外工程經驗進行加熱，這會造成兩種后果：

1）加熱不足，面層材料沒有充分軟化就進行耙松，導致舊料大量破碎，級配嚴重偏細；

2）加熱過度，表面材料被“燒焦”，導致表面附近材料嚴重老化。

為避免上述兩種情況的發生，減少耙松對原路面材料的損壞，縮短再生混合料攪拌時間，對不同環境溫度、不同風速下就地熱再生時路面溫度場進行模擬并得出結論：

1）采用每個加熱車3個加熱罩，共2輛車進行加熱；

2）通常情況（環境溫度 25℃，風速 4 m/s）下，加熱510 s便可以使路表下20 mm達到140℃，便可進行耙松。

4 材料及加鋪厚度確定

4.1 瀝青含量

通過燃燒爐法測定瀝青含量。瀝青含量平均值為5.71%；油石比平均值為6.05%，仍在推薦范圍（油石比5.9%±0.3%）內。這說明在路面使用過程中，瀝青總的含量變化較小，雖然老化瀝青中部分組分揮發，但揮發量很少，所以對瀝青總含量影響很小。在再生瀝青混合料配合比設計中，將以此瀝青含量為依據，計算新瀝青的添加量。

4.2 礦料級配確定

通過對瀝青分離后的集料進行篩分，確定了其級配，發現礦料變細；根據“偏差度理論”對礦料級配進行了調整，確定了添加新料的量以及各檔添加的比例，見表2和表3。

表2 調整混合料級配所需新料量

表3 各檔需添加礦料

4.3 再生劑的選擇

通過分析再生劑的相關標準及技術性能的要求，根據“材料復合理論”結合瀝青老化試驗，對市面上常見的四種再生劑指標進行試驗測定，見表4。

表4 四種再生劑的技術指標

結合標準、規范，最終選定各項指標均符合要求、性價比較高的英達RAF0010再生劑作為本次研究的再生劑。分別將再生劑摻入老化瀝青和混合料中進行分析，結果表明，再生劑對二者均有較好的再生效果。針對本次再生試驗，英達RAF0010的最佳摻量為3%。在以后的工程應用中，再生劑的摻量仍需要對瀝青和混合料分別進行實際驗證，方可確定最終摻量。

4.4 加鋪層厚度的確定

從京秦高速病害分布情況來看，病害主要集中在路面的上面層，病害深度最大達19 mm，所以至少對路面20 mm厚進行處理，才可保證解決所有病害。最后運用ANSYS有限元軟件，結合粘彈性理論，對不同厚度的一體化面層路表彎沉及應力進行模擬分析，得出結論：

1）加鋪層罩面厚度越大，豎向變形、水平方向變形越大，因此盡可能選擇較薄的厚度；

2）加鋪層罩面厚度從15～40 mm變化的過程中，應力先減小后增大，在25 mm時最小；

3）再生層為SMA-13結構，綜合彎沉和應力兩方面來看，選擇25 mm作為加鋪層的最佳厚度。

5 施工工藝

5.1 工藝流程

一體化施工工藝流程見圖1。

圖1 一體化施工工藝流程

一體化施工與常規就地熱再生相比，多了一個加鋪層混合料攤鋪機，在再生混合料攤鋪后，只用熨平板對其進行簡單熨平，之后緊跟著進行薄層混合料的攤鋪，在兩者都攤鋪、熨平之后，采用壓實機對二者進行一體化壓實，使其形成“再生層+加鋪層”的一體化路面。

5.2 質量保證措施

1）對高等級舊路面進行加熱時要嚴格控制加熱溫度、時間，按照ANSYS中模擬的結果進行，綜合考慮溫度、風速，以控制加熱時間。

2）根據ANSYS模擬的結果，5.6 m，既避免了熱量迅速散失，又最大程度地提升了加熱效率。

3）嚴格控制耙松厚度在20 mm，過淺不能徹底解決病害，過深則會影響后續再生劑、新瀝青、新混合料的添加。

4）準確控制再生劑添量為3%，均勻加入舊瀝青混合料中，添加之前，加熱至不影響再生劑質量的最高溫度，提高再生劑的流動性和與舊瀝青的融合性。

5）在攤鋪完再生層后，對再生混合料進行適當的熨平，提高再生混合料的初始密度，減少熱量散失。

6）碾壓必須緊跟加鋪層攤鋪進行，以免熱量過多散失，影響壓實效果。

6 路用性能及經濟性分析

1）一體化技術在高溫穩定性方面稍有下降，但是滿足規范要求。在低溫性能和水穩定性方面一體化技術有大幅改善。

2）一體化技術施工成本比廠拌熱再生技術節約101 832元/km并且一體化技術有效利用原路面材料，減少環境污染和資源浪費。