就地熱再生技術在公路路面養護中的應用研究

文/朱云江

1 前言

就地熱再生技術在公路路面的養護中起到了很重要的作用，是在公路建設與養護中實行可持續發展戰略的一項重要舉措。在公路養護中應用就地熱再生技術能夠提升瀝青混合料的重復利用率，對市政工程和公路工程來說都是行之有效的綠色建設措施，在節約資源保護生態環境方面有著重要意義，對于降低公路養護成本和修復路面病害都有很好的效果。

2 就地熱再生技術在公路路面養護中的應用概述

就地熱再生技術也被稱作HIR 技術，是指在公路養護過程中通過使用大型的熱再生機組設備將原有的路面加熱，從而使瀝青混凝土層發生軟化，然后將這樣的再生材料進行處理后添加新的瀝青材料混合而成的公路鋪設材料的技術。該技術可實現降低浪費、節約成本、降低環境污染等目的，在各地的公路養護中已經得到了廣泛的應用。

3 再生路面的技術評價

3.1 瀝青路面損壞原因調查

公路路面使用率越高、車流量越大，就越容易造成損壞，而雨雪天氣和暴曬也是造成公路開裂的重要因素，這些是外力導致的公路損壞。公路建成后自身內部的壓力影響與外來的作用力相結合也會導致路面出現病害，一段路面的破損程度決定著它的使用壽命，所以對公路路面使用情況需要進行周期性的監測，發現病害第一時間進行修補，對于路面已經發生的病害要進行綜合評估，對公路的剩余使用壽命要有一個基礎的了解。

本文以某地路面中S 段線路為例進行分析，該路面全長為9.5km。對這段路面進行了取樣、調查、分析，調查涉及路面已經存在的破損情況、公路結構的承載能力、路面當前的平整度等內容，通過分析發現該段路面存在塊狀裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫的問題。接著采用鉆芯取樣的方法對S 段路面的病害成因進行了分析。在取得了該段公路的瀝青樣本后，通過直接觀察芯樣外觀、對芯樣性能進行分析的方法對芯樣的瀝青用量和瀝青空隙率進行測試與計算，結果表明四個芯樣中瀝青平均用量為4.36%，芯樣的平均厚度為2.68cm。隨后取得了S 路面的工程設計報告，經核對，本段路面的瀝青用量設計為5%，瀝青厚度應為3cm。我們發現在這段路面中造成病害的主要原因是瀝青含量過低，芯樣厚度也低于設計水平。此外還發現四個芯樣都存在空隙過大的問題，平均空隙率達到11.26%，這說明這段路面在施工過程中不僅瀝青用量不足，壓實也不充分[1]。

3.2 再生瀝青料混合比設計

S 路段投入使用已有八年以上，常有大貨車經過導致路面中的骨料受到的壓力大，磨損嚴重，部分骨料已經完全破碎無法再利用。基于這種情況，綜合當地的氣候以及路面耐高溫的穩定性以及耐久性進行分析，在就地熱再生技術應用在S 路段的過程中可以摻入粒徑在1～2 公分的新碎石骨料，用量約占總料的10%。具體的再生瀝青混合料級配情況詳見表1。

表1 再生瀝青混合料級配

4 就地熱再生技術在公路路面養護中的應用

4.1 修補路面病害

公路路面常見的病害出現在路面的表層和中層，這兩部分路面常見的病害問題有路面壓力過大斷裂、明顯車轍、出現拱面影響平整度。針對這些問題，就地熱再生技術有著很好的修復效果，主要有復拌再生和加鋪再生兩種修復方法。

4.2 施工技術應用

首先要對出現病害的路面進行處理，將原路面上已經不再能利用的瀝青使用專業設備清理干凈，但在清理的過程中需要嚴格把控清理深度，不能破壞到下層的路面。而后根據路面實際出現病害的面積和病害的類型劃分出加熱區域，加熱需要按一定頻率間歇進行，對溫度的測量與掌控要精準，防止溫度過低延長加熱時間或軟化不完全的情況和溫度過高將路面瀝青燒焦浪費材料或對路面造成二次破壞的情況發生。加熱結束后要及時將已經軟化的病害路面的瀝青材料疏松開，要避開加熱區域四周5～10cm 的區域，破碎面需要根據實際的加熱區域形狀和路面病害的類型進行適當的修整和拉毛，疏松時要嚴格掌握操作技巧，避免瀝青料起堆和離析[2]。

將耙松的舊瀝青混合料均勻噴灑上再生劑后可以進行初次拌和，這次拌和中需要注意溫度不可低于120℃，可以用紅外線測溫儀對瀝青料的溫度進行實時把控。如溫度過低則需要使用加熱設備或通過提高燃氣壓力的方式進行升溫，幫助瀝青料充分拌和。使用加鋪型就地熱再生設備時，使用第一級熨平板對已經再生重新拌和的瀝青料進行鋪攤，第二級熨平板則要在已經鋪攤平整的再生混合瀝青料上加鋪新的瀝青混合料，同樣也要求鋪平。在鋪攤時也要時刻注意鋪攤機的速度不能隨意更改，鋪攤的溫度也要實時監測，不可低于120℃，以免瀝青料凝結成塊，也不可高于140℃以免瀝青料軟化過度。如施工現場突遇降雨則要立刻暫停施工，在雨停后將混合料清理干凈，再繼續進行施工[3]。

在壓實過程中需要使用性能良好的壓路機，將新材料和再生材料同時壓實下去，充分壓實使空隙率低于設計要求的數值，能夠保證工程建設的質量。可以選擇組合式碾壓法，分為初壓、復壓、終壓三個階段將路面完全壓實。其中初壓應當壓路1～2 次，復壓要碾壓路面4～6 次，終壓需要碾壓路面2～3 次。其中要注意終壓時的路面溫度必須高于70℃。待施工全部完成后不能立刻將防護設施撤下，只有路面溫度降到50℃以下才能將路面重新投入使用。瀝青路面使用就地熱再生技術進行公路病害修復后的施工斷面可以參考圖1。

圖1 瀝青路面使用再生技術后的施工斷面

5 就地熱再生技術的優勢

5.1 提高路面修補質量

使用就地熱再生技術進行公路路面的病害處理與修復時，能夠將需要修補的部分與該區域四周的路面側切面和地面進行加熱與黏結，避免了弱接縫和弱界面的存在，解決了傳統修復方法中長久以來難以解決的問題，大大提升了路面修復后的新舊路面之間的結合力，從而提高了路面修復的質量。

5.2 提高養護工作效率

傳統的公路路面養護需要的工人數量大，消耗的原材料數量多，施工使用的設備種類復雜，對技術操作水平要求高，造成的原材料浪費與環境污染也較嚴重。而就地熱再生技術只需要一臺性能完好的瀝青路面熱再生修補車就可以將路面修補完成，大大提高了施工效率。與此同時熱再生修補車的施工速度更快，占地面積更小，施工成本很低，也降低了路面修復造成的交通壓力。

5.3 材料就地再利用

當前公路路面中出現的大部分病害問題都可以通過就地熱再生方式進行修補，就地熱再生技術的應用中能夠確保骨料尺寸不變，省略很多施工設計環節，僅需添加再生劑就可以實現瀝青料性能的恢復，實現了舊路面材料的就地再利用，節省了廢料運輸和處理的成本，節約了能源與原材料，是適應國家可持續發展戰略的新技術。

6 結語

綜上所述，就地熱再生技術在公路養護中的應用已經非常普及，對于修繕早期建設的公路網線中出現的病害有著重要意義。越來越多的新興建筑技術和新能源新材料已經應用到了工程建設之中，在公路養護中研究就地熱再生技術并不斷在實踐中積累經驗以提升施工水平。就地熱再生技術對于減少資源浪費，實現公路工程建設的可持續發展也有著重要意義。