道路工程瀝青路面損壞成因及應用熱再生技術的效果分析

賀金寶

（寧夏凱珠機械化工程有限公司，寧夏 銀川 750200）

0 引言

熱再生是一種新型瀝青路面修補技術，該技術具備環保、操作簡單、可四季施工等優勢，在公路養護施工中采用該技術，能夠有效提高施工效率及質量，既能滿足國家的節能減排要求，也能確保道路暢通，延長道路使用年限，符合時代發展趨勢。

1 案例概述

以某道路工程為例，其總長度為23.9km，屬于4車道類型，其設計速度為120km/h。該工程在2010 年正式通車運行，隨著車輛通行數量的持續增多，特別是重載車輛通行數量的增加以及自然環境的影響，路面結構出現老化、損壞的情況。并且，某些路段出現了諸多質量病害，如裂縫、坑槽等，需采取有效養護手段對其進行治理。進入施工現場實地勘察，在此基礎上全面細致對比各類方案，根據多維度對比分析結果，決定采用熱再生技術開展維修養護工作。熱再生技術施工費用明細見表1。

表1 熱再生技術施工費用明細

2 道路工程瀝青路面常見損壞及成因

2.1 裂縫、塊裂、龜裂

瀝青路面裂縫發展的規律為：完好路面出現細微裂縫—發展成較寬裂縫—展成塊狀裂縫—形成龜裂。

2.1.1 強度裂縫，當前該道路的瀝青路面和路基強度過小，從而引發裂縫病害，具體表現在彎沉較大、沉陷、車轍等方面。強度裂縫是在車輛荷載作用下，半剛性基層底部產生拉應力，如果拉應力大于基層材料的抗拉強度，則基層底部很快開裂，直至影響到瀝青面層。

2.1.2 彎拉疲勞裂縫，在車輛的長期載荷作用下，路面材料會出現彎拉強度不足等問題，進而導致路面出現彎拉疲勞裂縫，此類裂縫病害首先縱向產生，然后發展成塊狀裂縫，若不及時治理，則會進一步發展，最終形成龜裂[1]。

2.1.3 老化裂縫，受材料因素、自然因素影響，加之使用時間的增加，會導致瀝青材料老化，張拉力減小，變形能力弱化，這種情況下，便容易出現路面斷裂的情況，在出現龜裂病害的同時會出現露骨、麻面等問題。

2.1.4 低溫收縮裂縫，在冬季，隨著氣溫的降低，路面收縮會較為嚴重，在行車荷載的不斷作用下，容易導致路面疲勞斷裂，一般表現為大范圍龜裂。

2.1.5 反射裂縫，原本的路面基層，尤其是半剛性基層發生裂縫病害，便容易引發瀝青路面反射裂縫。

2.2 路面沉陷

2.2.1 均勻沉降，在行車作用以及諸多自然因素的持續作用下，路面會進一步密實度與穩定性，進而整體沉降，這種情況通常不會破壞路面。

2.2.2 不均勻沉降，若是存在路基和路面的密實度較低、碾壓不夠均勻、未有效銜接接頭、在施工過程中路基灰土沒有充分均勻拌和等情況，在行車荷載的反復作用下，路面則會出現不均勻沉降。

2.3 路面車轍

路面車轍的產生原因一般有以下幾種。

第一，瀝青混合料配比不合理（如瀝青用量過多）、瀝青材料選用不當或集料粒徑不科學等，會導致瀝青混合料處于高溫條件下缺乏穩定性，進入夏季之后則極易出現車轍問題。第二，在道路工程施工過程中，瀝青路面沒有充分壓實，在行車荷載的作用下，會漸漸形成車轍。第三，路面基層強度過低，在重載車輛的不斷影響下，導致基層斷裂甚至產生永久變形，進而出現路面車轍現象。第四，在行車荷載的長時間下，加之環境因素影響較大，容易導致路面表面磨損、松散，使集料顆粒脫落，進而形成車轍。

2.4 路面坑槽

第一，施工過程中出現的坑槽。路面壓實度過低，基層混合料拌和不均勻，灰土或二灰碎石內的石灰沒有完全消解，混合料出現離析情況等，都可能導致公路通車之后出現坑槽。第二，裂縫繼續發展，形成坑槽。在路面斷裂時，沒有第一時間進行灌縫處理，使路表水滲透到基層中，在行車荷載的不斷作用下，會導致瀝青面層和基層相脫離，發展成龜裂，繼而路面逐漸剝落、形成坑槽。第三，突發事故導致的坑槽。交通事故、失火事故等突發事故，也會引發路面坑槽病害。

2.5 波浪擁包

第一，瀝青面層內部瀝青含量偏高、黏度過小、軟化點過低，礦料級配不佳、細料用量過多等，會導致面層材料的高溫抗剪強度不足，在行車荷載的不斷作用下，則容易出現波浪擁包，在剎車次數較多的路段這種問題會更明顯[2]。第二，基層局部有大量水分滯留、基層存在大量浮土等，會導致面層與基層難以充分結合，在行車水平力的影響下，路面會出現推移現象，進而使局部出現不規則隆起變形。第三，在不同類型路面的交接部位，如瀝青混凝土路面與水泥混凝土路面交接部位，由于兩種路面的強度不同，在外界溫度的影響下，會發生不同的變形，在重載車輛的反復作用下，瀝青混凝土容易遭受推擠，進而出現波浪擁包病害。

3 熱再生設備的構成與熱再生技術原理

3.1 熱再生設備的構成

熱再生設備主要由加熱系統、瀝青噴灑系統、動力系統、發電系統、升降系統、電控系統等構成。

3.1.1 加熱系統，選用天然氣等材料，通過燃燒形成藍光熱輻射，以此加熱瀝青路面，對其進行軟化分解。

3.1.2 瀝青噴灑系統，對老化瀝青路面進行加熱，再適量噴灑液化瀝青，而后拌和混合料，增加原瀝青混凝土中的瀝青占比。噴灑環節結束后，可通過柴油加高壓空氣的方式清除噴管中的瀝青，避免噴管堵塞。

3.1.3 動力系統，通過動力系統，設備能夠更便捷地近距離轉移作業地點，實現高效作業。

3.1.4 發電系統，發電系統能夠實現加熱設備的電力輸出和存儲，充分滿足其電力需求。

3.1.5 升降系統，升降系統能實現加熱板的上升或降落。

3.1.6 電控系統，電控系統的主要作用在于操作與控制加熱設備。

3.2 熱再生技術的工作原理

作為一種新型瀝青路面修補技術，熱再生技術具有高效、環保、節能等優勢。該技術的工作如下：將液化天然氣輸送至加熱板中，然后通過加熱板中的電子打火，氣體被點燃時會形成藍光熱輻射，借助加熱板將熱量傳至損壞路面，通過間歇式加熱方式讓路面均勻受熱，達到軟化目的，再結合瀝青混凝土路面的實際情況，判斷是否需要添加乳化瀝青、石子等材料。之后開展人工拌和與攤鋪工作，通過壓路機進行碾壓，充分壓實新舊路面，全部施工結束后，待路面溫度冷卻至合適溫度方可通車。

4 道路工程瀝青路面熱再生技術的應用對策

瀝青路面遭受損壞，需盡快修復，并采用合理、有效的技術措施，熱再生技術便是當前路面養護工作中的一項重要技術措施。該技術主要通過加熱方式軟化原路面，再銑刨原路面上的瀝青混合料，之后在其中加入一定量的瀝青以及瀝青再生劑，充分拌和新舊瀝青材料，使兩者黏結再生，優化其級配、空隙率等指標，再通過攤鋪、壓實等工序，改善瀝青路面的性能，保證路面質量。

4.1 配合比設計

配合比設計相當重要，其決定著熱再生施工能否順利開展以及瀝青路面養護質量能否提升，因此施工單位需要高度重視配合比設計。在配合比設計環節，需要合理確定新、舊瀝青混合料所占的比重，即新瀝青的添加量，還要明確再生劑的使用量，如此才能為接下來的瀝青混合料拌和與施工環節奠定良好的基礎。在明確新、舊混合料配比、油石比以及再生劑添加量的基礎上，需要合理確定每一類材料的實際用量，并制備試件進行試驗，確保配合比設計的合理性。此外，要加強對再生瀝青混合料的性能檢測，明確其強度、水穩性、耐久性等指標，確保全部性能達標，以更好地滿足施工要求。由于瀝青單價比較高，若道路工程施工現場附近缺乏砂石，為實現成本節約目標，確保配合比設計達到施工標準，可在一定范圍內提高舊料的摻配率，并有效落實拌和作業，使混合料制備達到施工需求，為取得更好的路面修復效果提供良好的材料基礎。

4.2 施工準備

在開展道路工程施工之前，相關人員需要實地檢查周邊環境，及時有效地隔離容易影響施工的加油站等，防止對施工產生不良影響。選用合適的機械設備并做好調試工作，確保機械設備處于良好的運行狀態。加強對瀝青與砂石的質量檢測，確保材料質量達標。進行技術交底，由技術人員向相關施工人員傳授規范的工藝流程，使其在充分掌握工藝流程的基礎上嚴格按照施工標準展開作業。

4.3 舊路面處理

對舊瀝青路面出現的破損、松散情況，需要采取挖補措施，當路面變形深度達30～50cm 時，需要采取銑刨處理措施，并妥善處理可能對熱再生施工產生影響的裂縫。充分清理路面上的雜物、突起物等，確保路面干凈平整。

4.4 平整度控制

保證再生路面厚度整體一致，嚴格控制混合料攤鋪速度，切忌攤鋪過程中隨意暫停，需要保證攤鋪勻速、連續進行。嚴格管控混合料碾壓質量，通過分層填筑及壓實，使每一層的松鋪厚度在20～30cm 范圍。同時，碾壓設備需要緩慢、穩定行駛，禁止隨意停頓。注重現場檢測以及平整度管控，采用3m 直尺嚴格檢測路面平整度，一旦發現不合格部位，必須第一時間采取處理措施。

4.5 再生劑添加

對舊路面進行取樣試驗，主要檢測延度、針入度等參數，通過試驗結果確定最適宜的再生劑摻入比例。在瀝青混合料“再生”過程中，需要嚴格檢測其密度、穩定性及空隙率等，同時要加大對道路工程施工現場的監管力度，確保再生劑的用量恰到好處，最大化優化混合料的各方面性能，使材料質量更好地滿足施工要求，取得更好的養護修復效果。

4.6 混合料攤鋪

當采用熱再生技術進行瀝青路面養護施工時，為保證瀝青混合料攤鋪質量，確保路面足夠平整，需要連續、均勻地進行攤鋪作業，并將攤鋪速度控制在2m/min～4m/min，如此才能有效避免離析、裂紋等現象的發生率。此外，要嚴格把控瀝青混合料的攤鋪溫度，一般需要將之控制在120℃～150℃。以再生層厚度為參考，合理調整攤鋪機熨平板的振搗功率，將混合料的初始密度控制在最適宜的范圍，為接下來的碾壓施工提供便利。

4.7 混合料碾壓

選用大噸位雙鋼輪振動壓路機或輪胎壓路機開展碾壓作業，結束攤鋪作業之后即刻進行碾壓，同時將適量水分噴灑于輪胎上，防止黏輪發生。碾壓作業一般分為三個環節，即初壓、復壓與終壓。無論是初壓、復壓還是終壓，都要保證碾壓過程的連續性和均勻性，同時注重質量檢測，若存在碾壓質量不達標的部位，需要及時采取修補措施，必要時須返工，從而有效保證路面壓實度。

5 道路工程瀝青路面熱再生技術的應用效果

熱再生技術優勢鮮明，除了方便施工之外，還可節約成本，為道路工程質量提供重要保障，同時避免周圍環境遭受破壞，提高道路工程施工效益。

5.1 確保工程質量

養護維修施工任務完成后，通過工程質量檢測與驗收，瀝青路面壓實度、平整度、穩定度、抗滑摩擦系數等各項指標合格，滿足施工規范要求，整個工程質量評定等級為合格。不僅確保瀝青路面病害修復效果，還有效滿足車輛安全順利通行需要。

5.2 節省養護施工費用

熱再生技術的施工工藝流程相對簡單，便于施工人員開展各項活動，有利于順利完成施工任務，同時還能減少人工費、材料費和機械費。該技術可以對舊路面瀝青實現100%的回收，從而降低材料采購成本，避免舊路面材料浪費。進而顯著節約施工成本，降低瀝青路面養護維修工程造價。

5.3 環境效益比較明顯

舊路面瀝青材料如果未能得到充分利用，可能對周圍環境帶來污染。熱再生技術能實現對舊路面瀝青材料的利用并且能夠在養護維修中充分發揮作用。從而顯著降低對周圍環境的破壞，能夠取得較為明顯的環境效益。

6 結語

綜上所述，將熱再生技術應用于瀝青路面養護施工，能夠有效滿足路面養護需求，達到良好的施工效果，且能有效節約施工成本。在開展實際養護工作時，施工人員需要正確認識該項技術的重要性，掌握該技術的各項工藝流程，施工工程中規范操作，切實保證施工質量，進而及時、有效地修復受損的瀝青路面，為道路行車安全提供有力保障。