復拌型就地熱再生瀝青在高速公路中的應用研究

李俊峰

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

0 引 言

隨著公路網建設的基本完善，我國公路發展的重點正從快速建設轉向大規模的維修養護。伴隨著國家“十四五”規劃“碳達峰”與“碳中和”的新要求，瀝青路面再生瀝青成為行業發展的前沿與熱點[1]。就地熱再生作為瀝青路面再生利用的重要手段之一，在治愈路面病害的同時，還可實現路面材料100%循環利用，具有顯著的經濟效益和社會效益[2]。

根據施工工藝的不同，就地熱再生可分為復拌再生、整形加鋪再生及復拌加鋪再生[3]。其中，復拌再生在充分利用原材料特性的同時，保持原路面標高不變，非常適用于中等破損程度的瀝青路面的養護。本文以廣東某高速公路維修養護路段作為依托工程，系統闡述了就地熱再生瀝青混合料配合比設計過程、復拌型就地熱再生施工工藝、質量控制措施及質量檢測結果，為復拌型就地熱再生的推廣應用提供了借鑒與參考。

1 工程概況

隨著服役年限的增長及交通荷載的增大，廣東某高速公路路面出現了橫縫、縱縫、車轍、坑槽等病害，顯著影響到車輛行駛的舒適性與安全性。為處理上述病害，設計復拌型就地熱再生技術方案進行維修養護。該高速就地熱再生路段全長約5 km，采用雙向四車道高速公路標準；半幅路寬11.6 m，其中應急車道作業寬3.2 m，行車道施工作業寬4.1 m，超車道施工作業寬4.3 m，施工厚度為4 cm。

2 方案設計

2.1 原材料

采用阿布森法對該高速瀝青混合料回收料（RAP）抽提瀝青，并對其相關技術指標進行檢測，試驗結果見表1。可以看到，RAP中瀝青針入度、延度較低，容易引起瀝青路面低溫與疲勞開裂，因此需要添加再生劑補充RAP瀝青缺失的輕質油分以恢復其流變性能。本工程所用再生劑技術指標見表2。新添瀝青采用SBS改性瀝青，其技術指標見表3。

表1 RAP技術指標

表2 再生劑技術指標

表3 S BS改性瀝青技術指標

2.2 級配設計

該高速公路經多年運營服役，面層集料級配仍舊保持良好的S形曲線，故本研究對該級配只進行微調，摻加10～15 mm、5～10 mm、3～5 mm、0～3 mm四擋新集料以及礦粉共計摻量為15%，調整后的級配見表4和圖1。

表4 再生混合料級配設計

圖1 就地熱再生AC-13級配曲線

2.3 性能驗證

就地熱再生瀝青混合料配合比設計中以瀝青膠結量總量作為總的瀝青用量。其由三部分組成：RAP中瀝青部分、再生劑部分及新加瀝青部分。本研究中，再生劑用量為RAP中瀝青質量的12%，由表1可知，RAP中瀝青含量為4.3%，改變新添SBS瀝青含量并采用馬歇爾試驗測得總瀝青最佳用量為5.2%。以該油石比進行再生混合料的高溫車轍試驗、低溫彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗及凍融劈裂試驗，試驗結果見表5。從中可以看出，相較于原瀝青混合料，就地熱再生瀝青混合料動穩定降低約12.6%，但其仍然遠遠高于SBS改性瀝青或橡膠改性瀝青混合料動穩定度值（一般為4 000～5 000次/mm），表明其具有優秀的高溫抗車轍能力。此外，其低溫彎曲破壞應變、殘留穩定度、劈裂強度比分別高出原瀝青混合料38.3%、11.4%、16.9%，說明再生瀝青混合料的低溫抗裂性及水穩定性得到了極大改善。

表5 再生混合料性能試驗結果

3 施工質量控制

3.1 施工設備及工藝

本次就地熱再生路段采用嘉鵬公司自主研制的JP-6000瀝青路面就地循環利用機組，由4臺加熱器、1臺松耙器、1臺拌合器組成，攤鋪機、壓路機等設備配合機組組成瀝青路面就地熱再生施工機組。施工工藝具體流程如圖2所示。

圖2 就地熱再生施工工藝流程

3.2 施工質量控制

3.2.1 加熱作業質量控制

加熱作業是就地熱再生施工質量控制的核心[4]。路面加熱強度按由弱至強、再由強至弱的順序進行，既要有足夠的熱能傳導至足夠深層，又要避免路面表層被燒焦，保證加熱效率和效果。作業時必須時時監控加熱溫度，第一臺加熱機過后，路表溫度控制在75～90℃。第二臺加熱機過后，路表溫度控制在100～140℃。第三臺加熱機過后，路表溫度控制在150～175℃。第四臺加熱機過后，路表溫度控制在180～200℃。加熱溫度必須適中，避免溫度過高或過低，各加熱車輛統一按照設定的施工速度勻速進行，并盡可能縮短車輛之間的距離，確保加熱的溫度、深度符合施工控制要求，加熱時路表瞬間溫度不高于220℃。加熱寬度要比銑刨寬度每邊寬5～10 cm，保證縱向接縫的溫度，使縱縫密實無松散（見圖3）。

圖3 就地熱再生加熱作業

3.2.2 耙松、拌合作業質量控制

路面加熱到所需溫度后，耙松器對路面銑刨翻松，添加再生劑和新瀝青混合料，收集至拌合器進行拌合（見圖4）。再生劑添加量比例由試驗室通過對原路面材料的前期試驗數據所得，再由設備電子系統根據施工參數及施工速度自行調節。在行進過程中還要不斷復核，出現問題及時調整。

圖4 就地熱再生耙松、拌合作業

3.2.3 攤鋪作業質量控制

混合料攤鋪應緊跟再生施工作業后面，攤鋪前調整好熨平板，檢查各種傳感器是否靈敏，所有準備工作就緒后開始攤鋪。攤鋪時要控制好輸料螺旋力混合料的量，一般混合料埋沒輸料螺旋2/3為宜。攤鋪速度控制在2.5～3.5 m/min,攤鋪溫度控制在125～145℃（見圖5）。

圖5 就地熱再生拌合作業

3.2.4 壓實作業質量控制

混合料的碾壓可以采用輪胎壓路機、鋼輪壓路振動壓路機。通常在混合料攤鋪后，用雙驅雙振壓路機關閉振動裝置緊跟復樣機趁熱壓實，并以不產生推移、發裂為準，要首先壓實接縫處。碾壓時應將驅動輪面向攤鋪機，直線段從兩側向中心碾壓，曲線段從內側向外側碾壓。相鄰碾壓帶應重疊1/3輪寬，速度為2～4 km/h，在雙驅雙振壓路機碾壓一遍后，輪胎壓路機即開始碾壓，雙驅雙振壓路機碾壓兩遍后打開振動裝置進行復壓。復壓時，雙驅雙振壓路機振壓4遍，輪胎壓路機碾壓2遍。終壓時，雙驅雙振壓路機關閉振動裝置，輪胎壓路機緊隨其后進行碾壓，直至無輪跡。最大碾壓速度不超過4 km/h，碾壓終了溫度不應低于65℃[5]。在碾壓過程中，壓路機不得在碾壓區段上轉向、掉頭、左右移動位置，中途停留、變速或突然制動。壓實段落應無明顯界限，壓路機折回處不能在同一橫斷面，應形成階梯形。在不黏輪的前提下，壓路機盡量少灑水，以保證壓實溫度（見圖6）。

圖6 就地熱再生壓實作業

4 施工質量檢測

施工結束后，以每1 km 5點的頻率對瀝青路面滲水系數、壓實度、構造深度進行檢測[6]，檢測結果如圖7所示。從中可以看到，該就地熱再生施工路段的平均滲水系數約為35 mL/min，遠小于規范要求值100 mL/min，表明其具備良好的抗滲水能力，其內部空隙較少，且未形成連通孔隙。另外，其壓實度均超過96%，表明上述壓實工藝組合良好，可為同類工程提供參考。構造深度平均值為0.7 mm，說明就地熱再生路面具備良好的抗滑性能。

圖7 施工質量檢測結果

5 結語

本文以廣東某高速公路復拌型就地熱再生路段為依托工程，從原材料檢測、級配設計及混合料性能驗證等方面介紹了再生瀝青混合料配合比設計流程。依托該實體工程系統闡述了復拌型就地熱再生加熱、耙松、拌合、攤鋪及壓實工藝及質量控制措施。結果表明：復拌型就地熱再生瀝青路面具有良好的高低溫性能、水穩定性及抗滑性能，建議將其作為一種新型綠色環保養護手段推廣應用。