沥青路面原地热再生养护技术研究

温翔云

（赣州创新公路开发有限责任公司,江西 赣州 341000）

0 引言

原地热再生是一种快速有效的路面养护技术，该技术借助专业装备，对旧沥青路面进行加热软化及刨铣，对旧沥青料补填骨料和添加再生剂，形成再生沥青复合料，现场拌料、铺筑和碾压成型，形成全新沥青复合料路面。该技术是通过利用旧路废料，刨铣旧路面，对新路面铺筑一气呵成，具有良好的经济性、环保性和工程效率性，广泛运用于路面养护工程中。该文以某路面养护工程为例，从确定再生剂参数、复合料配比、施工技术等方面，对该技术进行梳理介绍，以期为同类路面养护工程应用提供技术参考。

1 工程概况

某公路路面养护工程，设计车速为80 km/h，双向两车道，路基宽13 m。经过长时间通车运行，原旧路面出现不同程度的裂缝、龟裂、车辙等病害，需进行养护处理，以恢复路面功能，保障车辆行驶安全。

依据病害分布情况，该次养护只处理双向行车道，不处理硬路肩，保持路面标高不变。为充分利用在养护过程中产生的沥青路面刨铣材料，节省土地成本，保护生态环境，对原有路面上面层4 cm采用原地热再生技术。

2 确定再生剂用量

原路面中的沥青受到内外因素的影响，其化学性能会出现变化，为恢复再生旧料中老化沥青效果，决定采用高效再生剂。在老化沥青中加入再生剂，不仅能有效补充再生沥青的轻质油含量，同时也调整了沥青成分。通过加入交联改性剂，可以溶化分解大块沥青质，使SBS活性得到最大限度恢复。

旧沥青与不同含量的再生剂拌和，均匀拌和后静置24 h，进行常规测试。由于旧路面油石比例为5.2%，依据经验，选择6%、4%和2%的再生剂用量开展试验，结果见表1所示。其中的再生剂含量为其重量所占旧沥青重量的百分率。

表1 基于不同再生剂用量的再生沥青试验结果

从指标随再生剂用量的变化发现，沥青针入度和延度均伴随再生剂用量的增加而增加，软化点则随再生剂用量的增加对应降低。再生剂成分主要是不饱和芳香，会造成沥青软化，进而增加弹塑性。再生剂含量低于4%时，延性不能达到规范要求，再生剂含量达6%时，软化点和针入度都不能满足规范要求。所以选择4%作为该次应用的再生剂含量标准。

3 原地热再生复合料配比设计

3.1 材料性能检测

在原地热再生复合料的配比设计中，应按规范要求对玄武岩骨料、石灰岩矿石粉、SBS改性沥青等新添加原料的功效开展检测，经过检测，该工程中所选用的玄武岩骨料、石灰岩矿石粉、SBS改性沥青等材料，满足再生复合料规范中新增骨料、矿石粉和SBS改性沥青的性能和质量要求，可适用于该次原地热再生复合料的配比设计。

3.2 原地热再生复合料级配设计

该工程选择复拌热再生方式，需要添加一定的新拌沥青复合料，以提高旧路面的级配。所以在配比设计中，选择基于AC-13级配，新拌沥青含量15%。

（1）初始级配设计。由于旧复合料为AC-13复合料，经检测级配良好，所以新级配仍采用该级配，按细、中、粗三种级配，开展新级配设计。依据工程经验和该项目实际状态，初步选用新添料的油石比例为5.1%，基于不同级配制备马歇尔试样，按体积指标开展设计级配的比较选择。

（2）设计级配比选。基于初始级配油石比，参考不同级配下再生复合料的体积参数，开展设计级配比较选择。旧料和新料按85%∶15%比例拌和，其中再生剂加热控制在120~130 ℃，旧料加热温度控制在160 ℃，新加入骨料为5.1%的新料质量，再生剂为4%的旧料沥青总量。应用马歇尔击实法，对成型马歇尔试样双面均击实75次，不同级配复合料的马歇尔试验结果具体见表2所示。

表2 不同级配复合料的马歇尔试验结果

试验结果可显示，旧路面级配良好，三种级配功效相近，三个级配的间隙率、稳定性和流动值均符合设计需求，指标状态基本一致。考虑到复合料的高温功效，该次设计选取级配3作为设计级配[1]。

（3）确定最优油石比。设计级配选择级配3，调整新料油石比例，折算以后再生复合料的油石比分别取5.40%、5.10%、4.80%、4.50%。马歇尔试件在165 ℃的温度下，双面75次击实。经试验选择，AC-13热再生复合料的最优油石比5.10%。

（4）目标配比设计。依据上述级配和最优油石比例，AC-13热再生复合料目标配比设计结果具体见表3所示。

表3 热再生AC-13复合料目标配比设计结果

4 原地热再生施工技术

完成复合料设计后，需加强施工设备运行、加热、摊铺、碾压等关键工序的测控。该节具体介绍原地热再生技术的施工技术要点。

4.1 再生设备

自动化控制程度高、功效可靠的再生设备是原地热再生施工质量的有力保障。工程中使用的原地热再生装备主要包括刨铣、加热以及复拌设备。

（1）加热机。加热机的主要作用是加热路面，使原有路面软化。其应用计算机集中控制系统，方便操作。其加热板应用特殊陶瓷材料制成，具备热辐射和间歇式加热特性，能够保证加热温度与深度满足施工要求，不会烧焦路面。工程施工过程中，沿施工方向设置3台加热机，对旧路面开展加热，加热深度可达4~6 cm。

（2）刨铣机。刨铣机紧跟加热机，对加热后的旧路面开展刨铣，再生装备一般由加热模块与刨铣模块构组成。其用于刨铣料以及刨铣后的路面的加热保温，刨铣部分包括左、中、右刨铣鼓，最大刨铣宽度可达4 m。刨铣机下部安装再生剂喷洒装备，由喷嘴、加热装置、存储罐等部分组成，可根据设计量自动喷洒再生剂。

（3）复拌机。复拌机在原地热再生装置中起连接作用。在施工过程中，紧跟在运料车后面。一方面对刨铣后的旧料及新加入的沥青复合料进行连续拌和，另一方面需要按照规定工作量，稳定均匀地给后面摊铺机供料，以达到摊铺机的作业要求。

4.2 旧路面加热与铣刨

在对旧路面进行刨铣前，应使用加热装置对其进行加热，以控制和降低刨铣对骨料的破坏，进而影响旧路面复合料的级配。

强化加热过程中的温度稳定性控制。在确保加热温度与深度的条件下，使旧路面受热均匀。机组行进速率控制在2 m/min左右，加热温度不宜太高，防止面层沥青过度老化。原路面4 cm深度范围，温度不可低于90 ℃，路面最高温度不可超过200 ℃，以保证摊铺层与刨铣界面之间的热粘合功效，防止层间不良现象的产生[2]。

4.3 再生复合料施工

旧路面加热刨铣后，需加入再生剂与新添料，再生复合料经复拌机复拌后，再经摊铺机摊铺与碾压。在此过程中，需要明确相关技术参数，增强原地热再生施工过程中的工程质量。

（1）喷洒再生剂。为使旧路面恢复至与新沥青相当的功能，原地热再生施工中应用一定剂量的再生剂。依据原地热再生复合料的设计结果，选择应用RA102再生剂，在使用前须加热到110 ℃以上，以确保再生剂的黏度满足喷洒要求。

在喷洒过程中，根据再生机组现场刨铣深度和行进速度，计算再生剂的喷洒量，准确控制喷洒计量，确保再生剂均匀喷洒在刨铣后的复合料表面。

（2）新拌复合料。新拌复合料在搅拌楼中生产。搅拌楼按60%设计产量进行控制，大约为200 t/h。搅拌楼配备6个冷料仓和6个热料仓。搅拌楼内各热仓的网孔规格分别为11×11 mm、16×16 mm、3×3 mm和6×6 mm。

在复合料的生产过程中，每盘料的搅拌总时间大约为60 s，骨料的加热温度约为190 ℃，SBS改性沥青的加热控制温度大约在180±5 ℃[3]。

（3）复合料运输。使用大吨位自卸车运输沥青复合料。为了控制发生离析，将复合料分3次装入车厢的前、后和中部。车厢应用双重保温措施，严禁掀起篷布。复合料运至现场后，通过水银温度检测现场温度，都在165±5 ℃左右，满足设计文件的有关要求。

（4）复合料复拌。新料与旧路面刨铣料由复拌机充分再生拌和。新料与刨铣料由装配在复拌机内的收料装置输送至拌和锅内，由拌和锅内反转的拌和轴充分拌和，能够保证新料、刨铣料和再生剂拌和均匀，拌和后的再生复合料控制温度在150 ℃以上。

（5）复合料摊铺。摊铺机准备启动作业时，应预热熨平板，保证熨平板底部达到100 ℃以上，按2±0.5 m/min控制摊铺速率，振动频率设置在20 Hz，以增强复合料的紧密性，防止产生拉毛或堆积现象。松铺系数取1.2，摊铺温度控制在140 ℃以上。

（6）复合料压实。摊铺后，现场应用1台胶轮压路机和2台双钢轮压路机进行压实。碾压组合及作业参数见表4所示。

表4 碾压组合及作业参数

初压采用1台双钢轮压路机，静压一遍以后，再振压两遍，压路机滚道重叠宽度应不超过20 cm，由外向中心碾压，碾压段长度控制在20 m以内；复压应用1台胶轮压路机碾压4遍；终压应用1台双钢轮压路机静压2遍，以消除轮痕。

（7）交通放行。为防止过早通车造成路面推移、车辙等病害，在通车前，应保证路面温度降至50 ℃以下，需要时可采取洒水降温。

（8）温度控制。复合料温度状态直接影响工程质量，因此各施工阶段需要强化温度控制。温度过低会影响再生剂的喷洒，再生复合料的拌和、摊铺和碾压，温度太高会造成沥青过度老化。案例施工过程中的温度控制标准见表5所示。

表5 施工过程中的温度控制标准

5 原地热再生效果评价

完成路面摊铺后，对摊铺效果进行检测。检测项目通常包括平整度、压实度、渗水率和结构深度等。

5.1 平整度

平整度可以衡量出路面的质量水平，对驾驶舒适性有很大影响。该研究采用平度仪进行平整度连续检测，该次原地热再生路面平整度检测结果均满足≤1.2 mm的规范要求。

5.2 压实度

对摊铺完成的路面采取随机抽样的方法开展钻芯采样，发现芯样完整，下承重层与上层黏结良好，粗骨料在细骨料之间分布均匀，表明再生施工的均匀度保证较好。

5.3 结构深度

为保证行车安全，沥青路面应有良好的防滑功效，并确保沥青路面与轮胎间具有足够的摩擦力。压实以后的热再生复合料的防滑功效可以通过结构深度指数来反映。该研究采用铺沙法测量结构深度，对现场结构深度开展采样检测。

从结构深度测试结果发现，热再生路面的抗滑功效满足设计要求，且采样位置结构深度的离散性比较小，说明施工较好控制了再生复合料的离散性。

5.4 渗水检测

按照沥青复合料路面的渗水系数检测方法，开展渗水系数检测。渗水系数检测结果如表6。

表6 渗水系数检测结果

沥青复合料路面的渗水系数设计要求为≤50 ml/min。检测结果显示，案例再生路面复合料路面的渗水系数符合技术要求，该原地热再生路面有良好的密水功效。

6 结语

综上，对某路面养护工程所应用的沥青复合料路面原地热再生养护技术进行了梳理研究。技术点包括再生剂用量、再生复合料配比、原地热再生施工装备配备、旧路面加热与铣刨、复合料拌和、摊铺、压实等。新路面现场检测结果显示，采用原地热再生复合料铺就的路面，其平整度、结构厚度、压实度以及路表的渗水系数均满足设计要求，该技术具备较高的应用价值。