市政道路瀝青路面現(xiàn)場熱再生施工技術(shù)研究

王 穎

（北京市通州市政工程設(shè)計有限公司，北京市 101100）

1 概述

新華東西街位于北京市通州新城，為長安街百里延長線。隨著交通荷載和使用年限的增加，瀝青路面在空氣、水及車輛的作用下發(fā)生老化，路面出現(xiàn)不同程度的損壞，主要集中在上面層，如車轍、面層裂縫、表面松散等。傳統(tǒng)的銑刨攤鋪維修技術(shù)，不僅會造成大量的資源浪費，也會帶來嚴重的環(huán)境污染。同時道路的斷路施工，將引發(fā)交通擁堵，不符合通州新城關(guān)于循環(huán)經(jīng)濟、可持續(xù)發(fā)展的要求。而現(xiàn)場熱再生施工技術(shù)，不僅能節(jié)約大量維修資金，同時能保護環(huán)境和避免浪費資源，將是今后通州新城道路維修養(yǎng)護的發(fā)展方向。

2 現(xiàn)場熱再生技術(shù)原理及工藝

現(xiàn)場熱再生的技術(shù)原理就是在瀝青中加入再生劑或適當?shù)臑r青材料，使調(diào)配的再生瀝青能滿足路面的使用要求；并根據(jù)需要重新設(shè)計集料的級配，然后加熱、拌合形成再生瀝青混合料；最后經(jīng)過攤鋪和碾壓、形成新的路面。就地熱再生技術(shù)可分為三種類型：整形型、補強型和復拌型。

（1）整形型

整形型工藝具有不改變原路面的設(shè)計標高和施工成本低的特點，適用于治理車轍、麻面、松散、網(wǎng)裂及沉陷等路病。

（2）補強型

補強型工藝需要加入大量新瀝青混合料，所以施工成本相對較高，適用于破損嚴重或承載能力不足的路面或舊路升級改造工程。

（3）復拌型

復拌型工藝具有不改變原路面的設(shè)計標高、施工后的路面面層材料的路用性能顯著提高等特點，其施工成本較整形型熱再生高，適用于維修中等程度破損路面和原路面材料級配不合適的情況。

上述三種類型適用形式見表1。

表1 現(xiàn)場熱再生工藝適用的路面破損形式

3 現(xiàn)場熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計

再生瀝青混合料的配合比設(shè)計是現(xiàn)場熱再生瀝青施工中重要的一環(huán)。本章結(jié)合北京市通州區(qū)新華東西街路面熱再生瀝青施工的實際工程情況，對配合比設(shè)計方法進行說明。

3.1 舊路面評價

3.1.1 現(xiàn)場調(diào)查

依據(jù)對北京市通州區(qū)新華東西街路面狀況的調(diào)查結(jié)果，主要路面病害為車轍、網(wǎng)裂和沉降，且以公交車道和交叉口路面車轍較為普遍，適用現(xiàn)場熱再生整形型工藝。具體路面病害見圖1。

圖1 典型路面病害

3.1.2 舊路材料評價

（1）現(xiàn)場取樣

現(xiàn)場取樣以1車道1 km劃分為一個區(qū)域。對于均勻區(qū)域，每1 km隨機取1個點；不均勻區(qū)域，隨機取3～5個點。

（2）室內(nèi)試驗分析

a.舊瀝青含量的確定與性能評價

表2是新華西街回收舊料抽提瀝青的技術(shù)指標。

表2 回收瀝青的物理技術(shù)指標

由表2可以看出，原路面中的瀝青針入度有所降低、延度下降、軟化點增加，說明瀝青老化比較嚴重。

b.舊料級配與性能評價

采用全自動瀝青抽提儀對新華西街現(xiàn)場取樣樣塊進行混合料抽取、篩分，試驗結(jié)果見表3和圖2。

表3 舊料抽提試驗結(jié)果

圖2 舊料抽提篩分曲線圖

3.2 外摻材料的確定

3.2.1 再生劑

再生劑摻量的確定主要是通過不同摻量下瀝青性能的恢復情況而定。表4是新華西街回收舊瀝青中摻拌不同劑量的再生劑時的試驗結(jié)果。

表4 再生瀝青試驗結(jié)果

3.2.2 新瀝青混合料

（1）新瀝青的確定

本次現(xiàn)場熱再生工程所在地為北京通州區(qū)，即夏炎冬冷濕潤區(qū)，選擇殼牌I-C成品改性瀝青，對其進行各項指標測試，試驗結(jié)果見表5。

表5 新瀝青材料試驗結(jié)果

（2）新集料的確定

本次施工所采用的粗集料為張家口所產(chǎn)玄武巖碎石。對其進行相關(guān)質(zhì)量指標測試，其篩分結(jié)果見表6，物理指標結(jié)果見表7。

采用機制砂為門頭溝石灰?guī)r機制砂。相關(guān)指標測試結(jié)果見表8。

采用石灰?guī)r礦粉，質(zhì)量測試結(jié)果見表9。

穩(wěn)定劑使用松散木質(zhì)素纖維，劑量為瀝青混合料的3%，木質(zhì)素纖維的性能指標見表10。

從以上試驗結(jié)果可以看出，所選的集料性能均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）要求，可以用于瀝青混合料的生產(chǎn)。

3.3 目標配合比設(shè)計

舊料的配合比設(shè)計是在摻加不同再生劑數(shù)量的情況下進行馬歇爾試驗，并結(jié)合已有舊瀝青性能試驗，確定最優(yōu)的再生劑摻加量。然后成型試件，進行浸水馬歇爾試驗和車轍試驗，以確定舊料能否滿足路面使用性能的要求。表11為不同再生劑摻加量的馬歇爾試驗結(jié)果。

綜合前面的舊瀝青性能試驗，3%的再生劑摻加量為最優(yōu)。試驗結(jié)果見表12。

3.4 生產(chǎn)配合比設(shè)計

現(xiàn)場熱再生混合料的實際施工狀況與室內(nèi)試驗有較大的差異，因此，在完成目標配合比的設(shè)計與驗證后，還需進行生產(chǎn)配合比的設(shè)計與驗證。本工程采用整形型施工工藝，舊料的生產(chǎn)配合比主要由工藝控制，新料的生產(chǎn)配合比見表13、表14。

4 現(xiàn)場熱再生施工質(zhì)量管理和檢查

再生瀝青混凝土與普通瀝青混凝土的施工有所不同，主要包括加熱、原路面銑刨、再生劑及外摻料的添加等特有的施工環(huán)節(jié)。因此，相對于普通瀝青路面，再生路面的施工更為復雜，需要控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)更多。

4.1 施工前質(zhì)量管理

施工前應(yīng)對再生路面使用的各種材料檢查其來源和質(zhì)量，對重要材料須具備最新檢測的正式試驗報告（如瀝青、骨料、礦粉、添加劑和再生劑等）。正式開工前，還應(yīng)將材料的試驗報告，及混合料的目標配合比和生產(chǎn)配合比設(shè)計結(jié)果向業(yè)主和監(jiān)理方正式報告，經(jīng)正式許可后才能使用。此外，還應(yīng)調(diào)整施工機械，保證設(shè)備的安全可靠。

表7 粗集料質(zhì)量指標

表8 細集料質(zhì)量指標

表9 礦粉的質(zhì)量指標

表10 木質(zhì)纖維素的質(zhì)量指標

表11 摻加不同用量再生劑后舊料的馬歇爾試驗結(jié)果

表12 再生后瀝青混合料浸水馬歇爾試驗和車轍試驗測試結(jié)果

表13 生產(chǎn)級配及油石比允許波動范圍

表14 SMA-13瀝青混合料配合比設(shè)計結(jié)果

4.2 施工過程質(zhì)量管理和檢查

施工中應(yīng)對試驗數(shù)據(jù)詳盡的記錄，特別是溫度的檢測，對數(shù)據(jù)歸納、分析，根據(jù)分析結(jié)果指導后續(xù)施工。參考《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）、《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG F41-2008）以及相關(guān)工程，施工過程建議采用如下指標檢測，見表15。

表15 現(xiàn)場熱再生施工過程中的質(zhì)量控制

4.3 施工后質(zhì)量檢查

完工后對施工質(zhì)量進行檢測，包括壓實度、平整度、構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)、滲水系數(shù)等。使用階段，定期對使用狀況進行觀測、檢驗，評價再生后路面的狀況和對質(zhì)量、壽命的影響，為進一步推廣提供依據(jù)。交工驗收標準見表16。

5 結(jié)論

后期完工質(zhì)量檢查表明：施工外觀質(zhì)量好，路面平整、接縫平順；壓實度均大于98%，處理深度均大于4 cm；平整度和寬度滿足規(guī)范要求。

表16 現(xiàn)場熱再生交工驗收質(zhì)量標準

由于本文受時間及條件限制，對一些問題研究尚不夠深入，今后的研究將在以下方面加強：

（1）溫度控制的理論研究不夠深入。可以采用溫度場的數(shù)值分析模擬的方法來研究溫度對施工質(zhì)量的問題。

（2）熱再生混合料的技術(shù)指標。建立評價熱再生混合料以及相關(guān)施工質(zhì)量的指標體系，以更好的指導施工。

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