就地熱再生技術在舊瀝青路面中的應用

麻斌

山西交通控股集團有限公司忻州南高速公路分公司 山西忻州 034000

1 就地熱再生施工工藝原理

在自然因素長期作用下，瀝青使用性能將受到嚴重影響，在檢測廢舊瀝青中發現，瀝青油分含量減少，但膠質、瀝青質含量卻有所提升，這是出現瀝青老化現象的根本原因。將新瀝青材料、再生劑適量摻加到舊瀝青內均勻拌和，可構成再生瀝青，這種材料相比普通瀝青材料，使用性能更具優勢。就地熱再生技術是在瀝青再生基礎上發展起來的，通過專用設備進行瀝青路面加熱、銑刨、復拌等施工工藝，可達到修復路面病害的目的[1]。

2 工程概況

某高速公路工程起訖樁號為K581+430～K642+000段，總長度60．57km，路基寬度28．5m，設計速度為80Km/h，于2002年建成通車。其中：K634+500～K638+600段上面層采用AC-16C中粒式密集配改性瀝青混凝土。該路段通車時間較長，特別是周圍其他路網的進一步完善，導致車流量直線上升，在行車荷載與自然因素反復作用下，局部瀝青路面出現了嚴重損壞問題，主要病害包括車轍、龜裂、網裂等，從而降低了路面的使用性能。

3 舊瀝青路面主要病害

3.1 表面破損類病害

因本路段位于山嶺重丘區，路線縱坡大，重車比例較大，長時間的超限超載，瀝青路面抗剪強度不足而引起剪切破壞，路面坑槽較為嚴重，在水的侵蝕和形成作用下，混合料的集料間失去粘結形成松散體，在網裂的后期，碎塊被行車荷載持續碾碎，在車輪作用下，被真空吸力以及風、雨等帶離路面，形成大小不等的坑槽，對路段行車存在安全隱患[2]。

3.2 裂縫類病害

本路段至今已運營17年，地處地區晝夜溫差大，由于溫度反復升降導致瀝青面層溫度應力疲勞，使瀝青混合料的極限拉伸應變變小，導致溫縮裂縫和疲勞裂縫。長期溫度、荷載作用，路面在無顯著永久變形的情況下，行車荷載使路面層受到反復的彎曲變形，下面層層低產生彎拉應變，超出材料疲勞限度，底面處發生開裂，逐步擴展到表面，使形成路面網裂和龜裂等病害。

4 舊瀝青路面混合料性能分析

4.1 取樣篩分試驗

對擬進行就地熱再生的路段進行舊瀝青路面的取料，合理分析瀝青混合料的老化程度，指導確定新集配。現場采用機械切割方法進行取樣，對樣品進行抽提篩分試驗，掌握舊路面瀝青老化程度和瀝青混合料的級配情況。實驗室將舊瀝青混合料在烘箱中加熱、松散，用三氯乙烯充分溶解后，分兩組進行抽提試驗，測定油石比和礦料級配。使用阿布森法回收原瀝青路面中的瀝青，測定舊瀝青的針入度、延度、軟化點，以判斷舊瀝青的老化程度。老化后的瀝青表現為粘度增大、針入度下降、軟化點上升、延度減小。一般來說，這些表現越明顯，瀝青的老化程度就越高。因此，舊瀝青路面已經不能滿足原路面“優良路用性能”的要求，需要對舊路面進行再生。

4.2 舊集料性能分析

通過舊路面篩分試驗，確定舊料的級配曲線，本路段得出細集料在0．15mm、0．3mm上實際通過率都明顯超過規范的上限，細集料明顯偏多，表明了粗集料在行車荷載作用下呈現不同程度的細化，大粒徑的骨料經過長時間的嵌擠、摩擦作用使得粒徑棱角破碎，骨料尺寸變小；礦粉含量減少，可能是在瀝青抽提過程中礦粉不能完全的抽提出來而導致的；關鍵篩孔2．36mm處通過率30．0%，低于規范要求＞40%的要求，在9．5mm以下粒徑的骨料基本沒有損壞，曲線仍然在級配中值附近。經過繪制集配曲線圖，可以推理，高速公路長時間的使用，骨料會偏細，但總體上骨架結構還算良好[3]。

5 老化瀝青路面就地熱再生施工工藝

5.1 路面病害處治

因本工程路面損害嚴重，多車轍、裂縫現象，在充分、合理利用原有路面強度，使處治方案更為經濟可行，以及合理利用舊瀝青混合料，確保原路面標高不變的情況下，從方便施工，提高工作效率、降本增效為原則，以最薄弱點作為設計、施工的依據。本工程采用復拌再生型現場熱再生技術對上述路段上面層4cmSBS改性AC-16瀝青混合料進行處治。

5.2 施工準備工作

開工前，選取200m左右路面作為試驗路段，以確定道路的施工情況是否與設計和有關試驗技術指標相吻合，主要對行車道、超車道和慢車道出現的網裂、龜裂、縱橫向裂縫、坑槽等病害進行現狀調查。

5.3 瀝青路面加熱

根據施工要求，清掃路面，避免雜物混入混合料內。在路面再生寬度以外畫導向線，也可將路面邊緣線作為導向線，保證再生施工邊緣順直美觀。

就地熱再生列車使用2臺加熱機進行加熱，行進速度根據路面狀況、氣溫、風速等進行綜合調試，控制在2m/min～5m/min。溫度是加熱施工的關鍵，若溫度過高，極易出現路面瀝青老化問題；若溫度過低，則會影響路面強度，無法有效壓實。操作手根據路面溫度儀對路面加熱情況進行監控，路面加熱溫度以再生混合料攤鋪后（130℃～140℃）的溫度作為控制溫度，極端氣溫不得低于110℃，加熱寬度要比再生銑刨的寬度兩邊各寬20．0cm。

5.4 摻加再生劑及瀝青材料

加熱機與銑刨機前后行駛，當銑刨鼓下降時，需進行再生劑、新瀝青材料同時噴灑。在瀝青路面銑刨過程中，路面銑刨深度要均勻，銑刨深度變化時緩慢漸變。保證銑刨面有較好的粗糙度，且溫度要高于70℃。此時需在110℃左右控制材料溫度。銑刨速度需和瀝青再生劑、新拌混合料噴灑裝置的速度相一致，再生劑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。再生劑均勻噴入舊瀝青混合料中。控制再生劑用量，施工過程中根據銑刨深度的變化適時調整再生劑的用量，同時保證再生瀝青混合料的均勻拌合，保證配置合理。

5.5 新舊料復拌

在銑刨機后方緊跟自卸車、復拌機，混合料通過自卸車向復拌機卸料，隨后行駛至銑刨機后方。利用刮板將復拌機料斗內的混合料堆放至料堆之上，隨后通過螺旋分料器均勻拌和，新舊瀝青混合料在耙松集料后，通過封閉式料斗提升至拌缸，排除舊瀝青混合料中的固有水分，攪拌后新瀝青混合料的出料溫度能均勻達到130～150℃之間，無離析現象。通過復拌機加熱板進行加熱施工，并攪拌、攤鋪。根據工程建設所需，可選擇復拌機和新料摻加同步系統，按照復拌機行駛速度，做好新料摻加量控制，一般只用到16～30kg/m2的新材料。在受料斗兩側指派專人負責摻加新料，保證混合料摻加量、攪拌情況均滿足設計要求。

5.6 瀝青混合料攤鋪

攤鋪機與復拌機同步施工，且行駛速度保持一致，盡可能縮短安全間距。攤鋪過程中，為保證中上面層具有良好熱粘結性能，必須在80℃左右控制下承層表面溫度。攤鋪需連續施工，保證攤鋪質量。此外，還應做出初步整平工作，保證壓實度在85%左右。攤鋪時要在120℃～125℃嚴控攤鋪溫度。一般情況下，相比新瀝青混合料，再生瀝青混合料溫度較低，此時可通過熨平板振搗功率增大的方式，盡可能增強密實度，降低熱量消散速度。此外，為確保縱向接縫順平，必須根據設計要求準確確定松鋪系數。

5.7 瀝青路面碾壓

采用跟進式進行瀝青路面碾壓施工，在攤鋪施工后，需及時進行碾壓，通常選擇雙鋼輪壓路機作為主要碾壓設備，施工過程中，盡可能降低灑水次數，避免溫度損失太快。此時，可分三階段進行碾壓：①初壓。根據施工現狀，初壓可選擇雙鋼輪壓路機施工，碾壓遍數為1～2遍，行駛速度控制在2．5～3．5km/h之間。②復壓。選擇大噸位膠輪壓路機+雙鋼輪壓路機共同施工，碾壓遍數為4～6遍，行駛速度控制在3～4km/h。③終壓。為徹底消除明顯輪跡，可最好終壓施工。要求選擇鋼輪壓路機進行靜壓施工，碾壓遍數為2～3遍，行駛速度控制在4～5km/h。根據要求，終壓時，溫度不得低于70℃。

5.8 開放交通

就地熱再生壓實完成后，再生層路表溫度低于50℃后開放交通。

6 結語

伴隨社會經濟的快速發展，瀝青路面因其行車舒適性良好被廣泛用于高等級公路、城市道路。在長期運營中，早期修建的瀝青路面受行車荷載及自然因素影響，導致瀝青路面老化問題嚴重，難以達到路面使用性能需求。就地熱再生技術的應用，可達到廢舊材料再生利用、減少資源浪費、降低成本等作用。為此，結合某高速公路現場就地熱再生工程項目，在充分掌握就地熱再生施工工藝原理的基礎上，經前期舊路面調查分析，對就地熱再生施工工藝流程進行了探討，以期全面提升工程建設質量。