復拌就地熱再生技術在廣西山區高速養護工程應用

凌 聰，曾慶濤，蔣建輝，張建新

(1.重慶交通大學，重慶 400074；2.廣西桂興高速公路投資建設有限公司，廣西 桂林 541000；3.廣西桂陽高速公路投資建設有限公司，廣西 桂林 541000)

我國高速公路路面大多為瀝青路面，在以往的瀝青路面養護改造過程中直接采用銑刨加鋪技術不僅產生大量的廢料，而且產生的廢料難以處理，造成資源的浪費。如何將舊材料再生利用不僅可以降低材料消耗并且能夠有效對環境進行保護是瀝青路面養護工程的熱點和難點[1]。早在1916年，美國提出通過加熱瀝青路面再將進行機械破碎，很大程度提高廢料利用效率。隨后，德國維特根公司提出利用紅外預熱，并加裝回收裝置提高瀝青路面修復效率。對就地熱再生技術的研究，我國起步比較晚，但也取得了一些實質性的進展。徐志祥[2]等提出可在高速公路上運用就地熱再生技術，并發表了一些經驗及看法。也有學者對不同種類瀝青路面進行就地熱再生處理進行了相應研究[3-6]。張成帥[7]和樊娟等[8]認為在高速公路養護時可利用就地熱再生技術進行養護處理。盛三湘等[9]提出就地熱再生技術的一些建議，認為混合料的均勻性影響再生效果。綜上可見，就地熱再生技術在瀝青路面養護修復以及節約資源等方面有顯著的成效。

1 項目概況

廣西桂林繞城高速公路自2008年12月通車以來已運營12年，運營期間以日常養護、中小修養護為主，未進行過路面大修養護施工。但隨著交通荷載日益增加，在荷載、雨水、光照等條件耦合作用下，瀝青路面老化損壞狀況逐漸顯現。依據歷年路面技術狀況檢測數據，本項目瀝青路面抗滑性能衰減明顯，局部路段出現車轍，裂縫病害相對較多。現階段路面技術狀況及服務水平逐年降低，通過日常養護、中小修養護等手段僅能局部改善路面狀況，且養護資金投入會逐年快速增長，對總體技術狀況及使用性能提升作用有限。根據現場踏勘調查和鉆芯取樣檢測結果的匯總來看，橫向裂縫為本項目分布最廣的一種典型路面病害，主要為溫度疲勞裂縫和反射型橫向裂縫。

結合現場鉆芯取樣觀察發現，本項目路面縱向裂縫多處于輪跡帶上，且裂縫以自上而下發展為主，裂縫主要集中于上面層，尚未貫穿整個瀝青面層，少部分縱向裂縫為自下而上發展的反射裂縫，主要為疲勞開裂和基層反射縱向裂縫。

2 混合料配合比設計

對原路面進行抽提實驗，如表1所示。依據原路面抽提實驗的結果確定復拌瀝青混合料級配設計[10-12]，如表2所示。

表1 原路面抽提試驗結果

表2 AC-13復拌瀝青混合料級配組成設計

新添加瀝青混合料采用4.7%、5.0%、5.3%三種油石比進行對照試驗，將新添加瀝青混合料與原路面添加3%再生劑再生后的瀝青混合料復拌制作馬歇爾試件，并且進行馬歇爾穩定度試驗，結果如表3所示。

表3 馬歇爾試驗結果

根據AC-13復拌瀝青混合料路面設計要求和實際工程情況，上面層AC-13空隙率應控制在4%～5.5%。當新添加瀝青混合料的最佳油石比為5.0%時，空隙率、穩定度和流值指標均滿足設計要求。

原路面舊料使用3%的再生劑再生后與油石比為5.0%的新料按照8∶2的比例進行復拌，最后行瀝青混合料性能試驗，如表4所示。

表4 復拌瀝青混合料性能試驗結果

試驗表明采用復拌再生后，復拌瀝青混合料的孔隙率為4.3%比較密實，符合標準值要求的4%～5.5%的要求，馬歇爾穩定度為12 kN，動穩定度為4 765次/mm，相較于目前標準值有點偏低但也能符合要求，總體復拌后的瀝青混合料符合預期效果。

3 試驗段施工質量檢測

針對目前就地熱再生技術能夠達到開放交通的路面溫度所需要時間問題進行研究。利用PaveCool軟件計算某時間點的起始攤鋪溫度和終壓攤鋪溫度的影響，并考慮風速、氣溫等其他因素，確定就地熱再生施工后能夠及時開放通行溫度所需要的時間，并進行驗證[13]，結果如圖3所示。

圖3 預測及實測攤鋪溫度冷卻曲線圖

通過曲線可知，通過軟件得出的預測溫度和實測溫度曲線相比，實測溫度在鋪筑后5 min之前時和預計溫度相差無幾，隨著時間推移，實測溫度要稍微低于預計溫度。因此利用軟件結合當時的相關因素可確定達到開放交通的攤鋪溫度所需要的時間，以便路面進行熱再生處理后提前規劃。

表5 攤鋪溫度因素

對再生后的路面路用性能進行檢測，常規的路用性能檢測主要為壓實度、平整度、滲水、構造深度檢測，確定路用性能是否滿足規范要求[14-15]，結果如表6～9所示。

表6 壓實度檢測

表7 平整度檢測結果

表8 滲水檢測

表9 構造深度檢測

通過表中數據可知，經再生后路面的壓實度、平整度、滲水、構造深度都符合標準要求，表明再生后的瀝青混合料可用于實際鋪筑。

4 結 語

根據對桂林繞城高速舊路面使用狀況和產生的病害加以分析，使用就地熱再生技術對舊路面修復，根據不同車道產生的病害提出不同的設計方案，得出以下結論：當RAP摻量為80%，新料摻量為20%，再生劑添加量為3%，隨著新料的油石比增加，所得到新的瀝青混合料孔隙率變小，當石油比為5%時為最佳油石比；將復拌瀝青混合料再生鋪筑后，進行現場取樣，取樣結果表明試驗段鋪筑良好。