基于维特根RX4500 机组的改性沥青就地热再生施工温度控制分析

谌文

摘要：文章基于维特根RX4500机组设备，依托就地热再生实体工程，对改性沥青就地热再生施工中各阶段的温度控制进行分析，提出相应的控制要求。使用维特根RX4500机组设备进行改性沥青就地热再生施工时，应采取调节气压、增设防风帘、减小间距等措施保证路表温度均匀，加热后路表最高温度宜≤220 ℃，机组运行速度宜≤3 m/min;翻松后沥青层底面温度宜控制在80 ℃～90 ℃;摊铺温度宜控制在140 ℃左右，并在配合比设计阶段考虑施工过程中加热对原路面油石比和沥青性能的二次影响。

关键词：沥青路面;就地热再生;施工工艺;温度控制;维特根RX4500机组

0 引言

就地热再生是一种预防性养护技术，即通过就地热再生设备，对原路面进行加热、翻松、拌和、摊铺、碾压等工序，原位完成对旧有路面的重新铺筑，改善沥青面层的各项使用性能。该技术目前已得到一定范围的使用，在资源再生利用方面具有较大优势。根据目前各省的工程应用情况，普通沥青的就地热再生技术相对成熟，而对于改性沥青就地热再生技术，各省情况不同，中西部地区相对落后，东部沿海地区应用相对广泛。

无论普通沥青还是改性沥青混合料，施工温度都直接影响路面最终的成型质量。在就地热再生施工中，施工温度主要依靠加热机对原路面进行加热，之后的翻松、拌和、摊铺、碾压等工艺的施工温度均建立在此基础上，因此原路面加热温度的高低、均匀性、变异性等，直接影响就地热再生施工各阶段的温度。

原路面的加热方式因再生设备不同而不同，目前常见的就地热再生设备生产商包括英达、维特根、森远等。本文主要基于维特根Remixer4500型复拌设备和HM4500型加热设备，依托实体工程，对改性沥青就地热再生施工中各阶段的温度控制进行分析和总结，提出相应的控制要求。

1 加热机温度均匀性的控制

为了解原路面加热的均匀性，在就地热再生施工过程中，选取不同桩号的施工横断面，采用手持式红外温枪，在每块加热板加热前、后记录该断面边部和中部的路表温度，同时记录加热时长。由于加热后路表温度随时间而变化，每次记录需选择固定点进行测量，本次测量均为加热板前后50 cm位置。

下页图1为施工初期K2486+600断面温度变化曲线图。基于维特根RX4500机组的改性沥青就地热再生施工温度控制分析/谌 文[=JP2]

图1中波峰为加热后路表温度，波谷为下一次加热前路表温度。由于原路面加热是由多台加热机依次加热，因此路面温度呈阶梯状上升。加热后断面左、中、右温度差平均值在37 ℃左右，路面加热不均匀。这主要是由于：（1）加热板边部路表在加热过程中容易受到外部条件尤其是风力的影响，从而影响加热效果;（2）即使在没有风的情况下，边部路面因为与周边环境存在较大温差，热量不仅往路面深处传递，也与周边环境发生热交换。因此加热板中部温度高，而左右侧温度相对较低并接近。

图2～4为加热工艺调整后，同一天不同时刻路表加热温度变化曲线。

与图1相比：（1）调整后路表温度在150 ℃以下時分布均匀，中部和边部温差小，断面温度差平均值为10 ℃;（2）调整后路表温度>150 ℃时边部与中部仍有一定差距，断面温度差平均值为25 ℃;（3）同一天不同时刻，机械加热温度稳定，曲线变化趋势一致;（4）间断加热过程中，离开加热板后路表温度每次均会下降30 ℃～50 ℃。

加热机组的加热温度最终是为有效控制摊铺和碾压温度，上图中各断面摊铺温度检测如表1所示。

比较以上各断面的加热温度和摊铺温度，各断面加热完成后最高温度均为210 ℃左右，但由于K2486+600加热温度不均匀，导致拌和后混合料温度整体偏低，摊铺温度平均只有123 ℃;而其他断面整体温度趋于稳定，摊铺温度平均为146 ℃。因此，施工过程中，控制路面表面温度的均匀性是保证后续摊铺温度的要点之一。

维特根HM4500加热机温度均匀性控制的关键在于：（1）在加热板周围必须设置防风帘，有条件时应增设保温棉，减少加热板边部路表温度的损失;（2）调节加热板边部与中部的气压，边部以1.8～2.0 bar为宜，中部以1.6～1.8 bar为宜，应密切关注加热板中部路表温度，避免再次使老路面产生严重老化;（3）各加热机组间距应尽量减少，以≤1 m为宜;（4）严格把控机组行走速度，应根据施工时间、环境温度、原路面状况等适当调节，机组行走速度应≤3 m/min;（5）加热机组应进行编号，试验段应确定各加热机组位置与设置，后续若无特殊情况，不应调整机组顺序。

2 加热机最高温度的控制

过高的温度会使原路面沥青再次老化。为掌握加热温度对沥青再次老化的影响，分别在7个不同桩号同一断面（原路面加热后50 cm位置）对加热前后路面取样，进行抽提试验和回收沥青的三大指标试验[1]。1#～4#取样时路表温度均在200 ℃左右;5#～6#取样时路表温度在220 ℃左右;7#取样时路表温度约为280 ℃左右。需注意的是，加热后取样采用人工方式，由于沥青路面再生层底部温度较低，人工全厚度取样困难，最终数据反映的再次老化效果相对偏大。

由表2可知：（1）无论针入度、软化点还是延度，路面加热后再次发生了老化，加热后混合料油石比下降;（2）路表加热至200 ℃左右，针入度平均下降6.75（0.1 mm），软化点平均提高6.03 ℃，延度因原样已老化严重，3组发生脆断，油石比降低0.7%;（3）路表加热至220 ℃左右，针入度平均下降5.75（0.1 mm），软化点平均提高0.5 ℃，延度平均降低14 cm，油石比降低0.4%;（4）路表温度为280 ℃时，针入度下降6.5（0.1 mm），软化点提高22.2 ℃，延度下降5.2 cm，油石比下降1.9%。

表2数据表明，路表温度在200 ℃～220 ℃时，原沥青再次老化程度差别不大;但当温度达到280 ℃时，原沥青混合料油石比显著下降，沥青软化点显著增高，针入度和延度与200 ℃～220 ℃时变化相近。这主要是由于更高的温度使路表老化严重的沥青发生碳化，不再以沥青胶结料的形式存在于混合料中，显著降低了混合料油石比;而路表以下沥青受到的加热温度逐步降低，老化程度逐步减小，沥青针入度和延度指标并没有大幅降低。

因此，对维特根再生设备而言，改性沥青就地热再生施工时，为避免过度老化和油石比大幅降低，路表最终的加热温度在200 ℃～220 ℃为宜，同时应注意在配合比设计阶段，综合考虑沥青再次老化和油石比减少的问题。

3 原路面翻松温度的控制[2]

原路面加热主要为达到两点目的：（1）保证原路面翻松时的温度，使翻松不会影响原路面级配或影响很小;（2）保证最终的摊铺碾压温度，确保混合料的成型质量。

由于维特根机组加热板与翻松器之间距离很短，受加热板边部温度影响，翻松前路表温度测量难以保证准确性;而翻松后的底面溫度能够有效反映再生沥青层的整体加热情况，因此在施工控制时，应以翻松后的底面温度作为控制指标。

为了解温度和翻松后级配的关系，对翻松后混合料取样进行抽提筛分，取样时底面温度在80 ℃～90 ℃，样品与原路面切割样品进行对比，结果如表3所示。

从表3中的数据可以看出，当翻松后底面温度在80 ℃～90 ℃时，原路面翻松前后级配变化不明显，关键筛孔的偏差基本在5%以内，第4、5组数据的4.75 mm和2.36 mm筛孔通过率变大，级配略有细化的趋势。因此翻松后底面温度在85 ℃左右时，可以保证原路面级配不会发生较大变化。

4 摊铺温度的控制

摊铺和碾压是就地热再生施工的最后环节，也是整个温度控制的基础。就地热再生的所有温度控制，都是为了保证最终的摊铺碾压能够在适宜的温度下，达到预期的效果[3]。

在施工中发现，由于复拌机与加热机按统一的速度行驶，整体性更好，摊铺温度与加热温度相关性较好，适合用摊铺温度控制加热机后的路表温度;而碾压温度还受到环境温度、碾压速度、碾压距离、碾压方式等一系列其他因素的影响，因此施工时应以最终适宜的摊铺温度来控制加热原路面的温度。而只要做到紧跟慢压，碾压温度同样可以得到保证。

根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）表5.6.6的相关规定，在下卧层表面温度>30 ℃时，<5 cm厚的改性沥青混合料最低摊铺温度应>145 ℃;《公路沥青路面再生技术规范》（JTG/T 5521-2019）中规定，“改性沥青再生混合料摊铺温度不宜<130 ℃”。

为准确了解摊铺温度与最终压实度之间的关系，不同的摊铺温度和对应压实度的关系如图5所示。

由图5可知，压实度与摊铺温度相关性较好，其规律一致，摊铺温度高则压实度好，摊铺温度降低，压实度下降。当摊铺温度下降到130 ℃以下时，压实度仅达到90%，而摊铺温度保持在140 ℃左右时，压实度基本保持在94%（压实度按理论密度计算）。

同时对全线温度和压实度进行统计如下：

如图6所示为全线摊铺温度的总体分布，横坐标代表摊铺温度，纵坐标代表各温度区间内的检测个数。全线共统计摊铺温度34处，摊铺温度≥132.8 ℃的共31处，约占全部数据的91.2%;摊铺温度≥138.5 ℃的共29处，约占全部数据的85.3%。

同样对全线芯样压实度进行统计如图7所示。

由图7可知，全线共统计89个芯样，其中压实度>93%的芯样为73个，占全部芯样的82%;全线摊铺温度>138.5 ℃的占比和压实度>93%的占比接近。同时，单点统计数据也表明，对于改性沥青混合料，摊铺温度宜保证在140 ℃左右，其压实度能够达到较好的效果。

5 结语

通过实体工程各数据分析，对于维特根RX4500系列再生设备，改性沥青就地热再生施工过程中的温度控制建议如下：

（1）对于维特根加热机组，宜设置防风帘和保温棉，减小机组间距，其运行速度应≤3 m/min，同时加热后路表最高温度宜≤220 ℃。

（2）翻松时温度宜采用翻松后底面温度进行控制，其温度宜控制在80 ℃～90 ℃左右。

（3）采用摊铺温度最为稳定的整体控制基础，对于改性沥青，建议摊铺温度在140 ℃左右，同时压路机应紧跟慢压。

（4）配合比设计阶段需考虑再次加热对原路面沥青性能和油石比的影响，以此为基础进行再生剂[4]和新沥青添加量的设计。

参考文献：

[1]侯 睿.沥青抽提方法评价与就地热再生技术研究[D].南京：东南大学，2006.

[2]张清平.沥青路面现场热再生技术研究[D].长沙：长沙理工大学，2011.

[3]林 琨.再生沥青混合料拌和质量评价研究[J].公路交通技术，2015（5）：29-32.

[4]曹荣吉，陈荣生，徐正林，等.沥青再生剂性能评价研究[J].公路交通技术，2007，24（3）：43-45.