淺談路面再生技術(shù)在潭邵高速大修中的使用

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(1.湖南智翔道路工程檢測有限公司, 湖南 岳陽 414000; 2.岳陽市公路橋梁基建總公司， 湖南 岳陽 414000)

淺談路面再生技術(shù)在潭邵高速大修中的使用

吳建交1,蘭細勇2

(1.湖南智翔道路工程檢測有限公司, 湖南 岳陽 414000; 2.岳陽市公路橋梁基建總公司， 湖南 岳陽 414000)

結(jié)合潭邵高速公路大修工程瀝青路面再生技術(shù)的應(yīng)用，重點對瀝青路面廠拌冷再生、廠拌熱再生的舊瀝青回收料的預(yù)處理、再生混合料的配比和拌制等關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)進行了探討。

高速公路；路面大修； 瀝青路面再生；廠拌冷再生； 廠拌熱再生

1 我省路面再生技術(shù)的現(xiàn)狀及前景

目前我國的高速公路建設(shè)飛速發(fā)展，每年投資規(guī)模已經(jīng)超過2000億元?！笆濉逼陂g，湖南省通車總里程達到5653 km，基本建成“五縱六橫”骨架網(wǎng)?！笆濉逼陂g，我省將完成高速通車里程達7000 km以上，基本形成“六縱七橫”網(wǎng)。然而按照瀝青路面的設(shè)計壽命15～20 a，在90年代開始建成的高速公路將陸續(xù)進入大、中修期，省內(nèi)長潭、潭耒、耒宜、長益、益常等高速均已進行大修改造施工。若大量翻挖、銑刨瀝青混合料被廢棄，不僅浪費了資源，也會對環(huán)境造成嚴重的污染，利用再生技術(shù)，廢棄物如能加以利用，在保護環(huán)境減少污染的同時，每年可節(jié)省大量材料費用，對降低建設(shè)成本、保護生態(tài)環(huán)境以及公路建設(shè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有極大的意義。因此，再生技術(shù)的研究、推廣、應(yīng)用是目前重要課題。

湖南省交通運輸廳2013年立項“廢舊路面材料資源化關(guān)鍵技術(shù)研究與工程示范”課題、2014年省廳重點推廣的科技攻關(guān)項目主要研究內(nèi)容是：根據(jù)交通運輸部關(guān)于加快推進公路路面材料循環(huán)利用工作的指導(dǎo)意見(交公路發(fā)〔2012〕489號)，對我省大修中所產(chǎn)生的廢舊路面材料進行資源化利用研究。根據(jù)《指導(dǎo)意見》文件要求，高速公路到“十二五”末，路面廢舊材料回收率達到100%，循環(huán)利用率達到90%以上，其中東、中、西部分別達到95%以上、90%以上、85%以上。

2 再生技術(shù)在潭邵高速大修中的使用

再生瀝青路面的施工分為就地冷再生法、就地熱再生法、廠拌冷再生、廠拌熱再生法，以及再生水穩(wěn)基層。就地冷再生目前該方法使用較少，主要用于等級低的道路或鋪筑基層使用；就地熱再生是一種就地修復(fù)破損路面的過程，這種方法施工簡單方便，多用于基層承載能力良好、面層因疲勞而龜裂的路段，高速大修施工中適用范圍有限；廠拌冷、熱再生技術(shù)較適用高速大修項目改造；再生水穩(wěn)基層目前處于課題嘗試階段。2016年湖南省潭邵高速大修項目中首次全面大規(guī)模采用廠拌冷、熱再生技術(shù)順利完成第1期大修施工任務(wù)，取得了重要成果，本項目是再生技術(shù)應(yīng)用非常成功有意義的一次嘗試。

本文重點探討在潭邵高速公路大修項目中使用的瀝青路面廠拌冷再生、廠拌熱再生及舊砼板再生水穩(wěn)基層三項再生技術(shù)的使用。瀝青路面再生技術(shù)原理：一種是將舊瀝青路面經(jīng)過翻挖、回收、破碎、篩分后，與再生劑、新瀝青材料、新集料等按一定比例重新拌和混合料，使之能夠滿足一定的路用性能并用其重新鋪筑路面的一套工藝技術(shù)；另一種是對原路面水泥砼破損板進行破碎，加工成碎石后回收利用，作為再生水穩(wěn)基層使用在路面結(jié)構(gòu)層中。

潭邵瀝青路面大修整體方案為：對舊路面病害進行處治后+1 cm SBS改性瀝青防水防裂粘結(jié)層+6 cm改性瀝青AC — 20C+改性乳化瀝青粘層+4 cm改性瀝青SMA — 13。其中舊路面病害處治包括3種方式：舊路綜合處治、廠拌冷再生+廠拌熱再生、廠拌熱再生。采用廠拌冷再生、廠拌熱再生方式處理病害時：①在整個瀝青結(jié)構(gòu)層已破壞的情況下處理深度為18 cm，將16 cm上部瀝青結(jié)構(gòu)層及2 cm基層分2次6 cm厚、12 cm厚銑刨；②在瀝青結(jié)構(gòu)表面層破壞的情況下處理銑刨6 cm，處理深度6 cm。冷再生作為一種半剛性基層向柔性路面面層過渡的結(jié)構(gòu)層使用，厚度11 cm，冷再生與下面基層之間設(shè)瀝青透層和粘層，冷再生頂面設(shè)1 cm同步碎石封層與上部熱再生粘結(jié)；而熱再生則作為瀝青結(jié)構(gòu)層AC20使用，厚度6 cm。

另外在水泥混凝土路面的路段大修中，小范圍嘗試采用了舊砼板破碎集料再生水穩(wěn)基層的方案，即將破損嚴重的水泥混凝土面板破除回收，經(jīng)碎石加工機械集中破碎篩分成規(guī)格碎石，在原路段水穩(wěn)基層中使用，上部再加鋪瀝青結(jié)構(gòu)層，完成路面大修改造“白改黑”。

3 舊瀝青回收料的預(yù)處理

3.1 回收方式與使用原則

整體方案： 采用冷銑刨方式剝離舊瀝青面層，汽車運輸至拌和場，經(jīng)預(yù)處理后儲存?zhèn)溆谩?/p>

銑刨前需充分了解原路面建設(shè)和養(yǎng)護歷史，明確路面結(jié)構(gòu)形式、厚度、所用原材料以及維修記錄等，依據(jù)實際情況劃分段落，分類分層銑刨。潭邵大修對舊瀝青路面再生路段采用2次銑刨的方式，首次銑刨舊路面表面層以下6 cm。經(jīng)現(xiàn)場檢測彎沉、檢查瀝青層表觀質(zhì)量情況確認，如需繼續(xù)處理則再次銑刨12 cm深。表層銑刨料計劃用于6 cm 50#A級瀝青AC — 20C及SBS改性瀝青AC — 20C，下層銑刨料計劃用于冷再生及6 cm 50#A級瀝青AC — 20C。

回收瀝青路面材料專業(yè)術(shù)語稱為RAP(以下均以RAP表示)，為充分利用RAP料，潭邵大修項目原則上允許除上面層SMA — 13混合料外，其他瀝青結(jié)構(gòu)層都可以使用廠拌熱再生料，特別是6 cm SBS改性瀝青AC — 20C可使用廠拌熱再生料，但其使用的RAP料應(yīng)為原路面表面層銑刨得來的舊料。

3.2 RAP回收材料的預(yù)處理

3.2.1 RAP回收材料的破碎、篩分

1) 采用冷銑刨方式獲取瀝青混合料回收料。銑刨時，應(yīng)事先確定銑刨速度、深度等銑刨參數(shù)，并在施工過程中保持銑刨參數(shù)的穩(wěn)定，嚴格控制材料的變異。必要時通過試驗段，以最大限度不打碎原路面礦料級配為目標來確定銑刨參數(shù)。

2) RAP回收料應(yīng)通過必要的破碎、篩分等工藝進行預(yù)處理。不允許使用未經(jīng)預(yù)處理的瀝青混合料回收料。

3) 根據(jù)再生混合料的最大公稱粒徑合理選擇篩網(wǎng)尺寸，將處理后的RAP回收料篩分成 1#料15～25 mm、2#料8～15 mm、3#料0～8 mm共3檔材料。

3.2.2 RAP材料的貯存

RAP材料經(jīng)破碎、篩分后，可達到生產(chǎn)所需的尺寸及級配，RAP材料在破碎和篩分后即可送至拌和樓生產(chǎn)，也可以貯存起來以后使用。由于在RAP自重和高溫的作用下，可能出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象，RAP材料可能重新粘結(jié)起來形成尺寸較大的顆粒，因此經(jīng)過預(yù)處理的瀝青混合料回收料(RAP)應(yīng)在遮雨棚下堆放，及時使用，避免長時間堆放。RAP料堆的高度不宜過大。機械設(shè)備也不得在料堆上停留或行走?？蓞f(xié)調(diào)好破碎篩分設(shè)備和拌和設(shè)備的生產(chǎn)速度，使RAP料堆的高度減至最小。在取料時應(yīng)從堆料的一端開始在全高范圍內(nèi)鏟料。

瀝青RAP材料應(yīng)堆放在堅硬的場地上，并有良好的排水、防雨和通風條件。瀝青RAP材料堆附近嚴禁明火，并遠離易燃物品。在RAP材料堆放時，為了減少二次硬化的影響，必須采取以下措施： ①RAP材料堆高一般不超過3 m.；②在RAP材料進料倉中增加破拱裝置；③每天拌和工作結(jié)束后將RAP材料倉放空。

4 廠拌冷再生施工

廠拌冷再生整體施工方案：采用經(jīng)過預(yù)處理的回收瀝青路面材料(RAP)與新礦料合成級配，并摻加礦粉、水泥、乳化瀝青、水，在常溫下拌和形成的再生混合料，汽車運輸?shù)浆F(xiàn)場后，經(jīng)攤鋪機鋪筑，壓路機組合壓實，養(yǎng)生期間禁止車輛通行，直至可取出完整芯樣后結(jié)束養(yǎng)生。

冷再生施工從混合料拌和、運輸、攤鋪、壓實過程來看，與水穩(wěn)碎石基層施工極為相似。首先拌和設(shè)備就是在水穩(wěn)拌和站基礎(chǔ)上進行部分改造，增加回收瀝青路面材料(RAP)及乳化瀝青添加及攪拌系統(tǒng)。運輸和攤鋪基本一樣。壓實設(shè)備增加了瀝青路面雙鋼輪、膠輪，施工中先用雙鋼輪初壓，然后由16～18 t單鋼輪震動壓路機與膠輪壓路機復(fù)壓，終壓用雙鋼輪壓路機收光。區(qū)別主要在于回收料的使用及粘結(jié)材料采用乳化瀝青與部分水泥搭配。

下面介紹一下廠拌冷再生的施工過程，與水穩(wěn)基層施工相似的簡述。

1) 銑刨病害路面。

冷再生的第1步是在設(shè)計厚度下分層刨除現(xiàn)有的瀝青路面，銑刨要保證縱向邊線的順適，配備灑水除塵裝置，用水量控制原則：用水量應(yīng)達到碴料潮而不濕、銑刨后地面無水跡為原則，便于銑碴清掃和吹塵。采用多功能清掃車進行粗掃，吹風除塵，宜使用大于9 m3空壓機，工作效率較高，吹風除塵效果較好。銑刨完成后檢查銑刨地面裂縫的發(fā)育情況，并根據(jù)裂縫寬度采取裂縫開槽處理、裂縫清理、裂縫填封、粘貼抗裂貼等工藝對裂縫進行處治。局部基層破壞處，可采用壓漿、挖補等方式進行處理，直至滿足基層設(shè)計彎沉指標要求。

2) 冷再生瀝青混合料的拌和。

① 混合料生產(chǎn)設(shè)備。冷再生拌和設(shè)備為專用設(shè)備，在水穩(wěn)拌和站的基礎(chǔ)上進行改造，使其具備同步摻加回收瀝青路面材料(RAP)及乳化瀝青添加及攪拌系統(tǒng)。整個生產(chǎn)設(shè)備配置6個冷料倉、2個粉料倉以及乳化瀝青罐和水罐，以及配套乳化瀝青加工設(shè)備。特別需要提出的是為保證冷再生料中瀝青能均勻分布，對乳化瀝青質(zhì)量要求較高(固含量65%以上，其中瀝青顆粒小于5 μm的比例不小于80%)，生產(chǎn)設(shè)備采用了進口先進設(shè)備。

② 乳化瀝青冷再生混合料配合比。生產(chǎn)配比合成級配為：RAP(1#)∶RAP(2#)∶RAP(3#)∶新料(1#)∶新料(2#)∶礦粉=6∶25∶49∶13∶5∶2，水泥外摻：1.3%，最佳含水量為5.2%，乳化瀝青摻量為4.0%。施工中可根據(jù)實際情況適當調(diào)整用水量。RAP料與新料摻配比例為80∶18。

③ 拌和時，從料堆和皮帶運輸機隨時目測各種材料的質(zhì)量和均勻性，檢查有無泥塊及超粒徑銑刨集料顆粒。檢查冷料倉有無串倉。每種規(guī)格的銑刨料、礦粉、水泥和水、乳化瀝青按生產(chǎn)配合比準確計量，其計量誤差應(yīng)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。

④ 乳化瀝青不宜加熱使用。填料、水、乳化瀝青泵和管道、噴嘴必須經(jīng)常檢查，保持暢通。冷料倉需裝配機械振搗設(shè)備，必要時輔以人工搗料，確保各種材料均勻出料拌和。

⑤ 停止拌和混合料后，在拌和機停機前，先用水沖洗潔凈拌缸，同時放空銑刨料料倉，避免銑刨料粘結(jié)成塊堵塞料倉。乳化瀝青輸送管道亦應(yīng)沖洗干凈，確保乳化瀝青輸送管道暢通。

⑥ 每個臺班應(yīng)及時完整地填好設(shè)備運轉(zhuǎn)記錄、生產(chǎn)過程記錄、試驗數(shù)據(jù)記錄、事故處理記錄；統(tǒng)計各種材料用量、乳化瀝青用量、施工溫度、鋪裝層長度、鋪裝層厚度平均值、對混合料實行總量控制，并作為施工質(zhì)量檢測的依據(jù)。

3) 攤鋪、碾壓與水穩(wěn)基層相似，不再贅述。

5 廠拌熱再生施工

廠拌熱再生瀝青混合料整體方案：對舊瀝青路面銑刨后，經(jīng)過預(yù)處理后將回收瀝青路面材料(RAP)轉(zhuǎn)運送到拌和料倉，經(jīng)熱再生拌和設(shè)備加熱后，與新的瀝青混合料按設(shè)定的摻加比例進行拌和生產(chǎn)的熱拌瀝青混合料。其后續(xù)工序運輸、攤鋪及碾壓工藝與正常瀝青混合料完全相同。

廠拌熱再生重點必須解決的關(guān)鍵問題：舊料瀝青再生問題、熱再生瀝青混合料的拌和生產(chǎn)。

5.1 舊料瀝青再生問題

5.1.1 瀝青老化和再生原理

瀝青在自然因素(熱、氧、光和水)作用下，產(chǎn)生不可逆的化學變化，導(dǎo)致路用性能劣化(稱之為“老化”)。 瀝青老化的過程分為2個階段，在施工過程中的熱老化(短期老化)和路面使用過程中的長期老化。對施工過程中的老化控制即瀝青存儲、瀝青混合料配比和拌和等過程控制是關(guān)注的重點，對熱再生施工具有重要意義。

老化的瀝青通過適當?shù)墓に囂幚砗?，能夠恢?fù)甚至超過原來的性能即稱之為“再生”。舊瀝青材料再生就是根據(jù)生產(chǎn)調(diào)和瀝青的原理，在舊瀝青中加入低粘度油料(再生劑)或適當?shù)臑r青材料進行調(diào)配，使調(diào)配后的再生瀝青具有所需的路面性能。

5.1.2 瀝青再生方式及施工過程中的老化控制

潭邵大修采用中石化東海50#瀝青作為再生劑，添加方式為：將舊料進行預(yù)熱，然后在拌和缸內(nèi)噴灑再生劑，使得舊料與再生劑能夠充分的融合，達到再生的目的。該方式RAP舊料在攪拌過程中會分散開來，再生劑能夠充分地分散到舊料的表面，進一步滲透到RAP里面，與舊瀝青充分融合達到再生的效果。

施工過程中為減少瀝青老化主要控制各環(huán)節(jié)溫度：瀝青存儲環(huán)節(jié)，注意存儲溫度及存儲時間，嚴禁高溫長時間存儲。正常生產(chǎn)時只須短期儲存，儲存溫度： 普通瀝青控制在155～165 ℃，改性瀝青控制在165～175 ℃；特殊情況須較長時間存儲時則可降至常溫保存，重新施工前再加熱升溫，避免對瀝青造成過大老化。瀝青料的拌制中嚴格控制RAP材料加熱溫度及混合料出廠溫度，不能過高也不能太低。

5.2 熱再生瀝青混合料的生產(chǎn)

5.2.1 生產(chǎn)設(shè)備

間歇式廠拌熱再生強制攪拌設(shè)備，在普通間歇式瀝青混合料強制攪拌設(shè)備的基礎(chǔ)上增加第2烘干筒及其配套系統(tǒng)，由第2烘干筒對RAP單獨烘干和加熱。需增加以下設(shè)置及功能：

1) 配備3個RAP回收料冷料倉。

2) 配備獨立的瀝青合料回收料(RAP)加熱滾筒，滾筒燃燒器的設(shè)計應(yīng)確保RAP回收料不與火焰直接接觸；滾筒內(nèi)應(yīng)設(shè)置避免RAP料黏附滾筒內(nèi)壁的專用裝置；加熱滾筒出料口應(yīng)安裝測溫裝置，控溫精度高于±3 ℃。

3) 配備二級除塵系統(tǒng)，二級粉塵不得再返回拌和樓做填料使用。

4) 配備獨立的瀝青混合料(RAP)緩沖儲料倉及配套稱量系統(tǒng)。

5.2.2 熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計

1) 熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計流程。

① RAP組成分析：選取代表性RAP進行抽提分析，得到舊料中瀝青含量和舊集料顆粒級配組成，作為下一步配合比設(shè)計依據(jù)。

② 回收瀝青性能分析，測出舊瀝青的針入度與軟化點。

③ 再生瀝青混合料級配確定：根據(jù)舊集料、新集料、礦粉篩分結(jié)果以及規(guī)定級配范圍，確定各種材料的摻配比例。

④ 再生劑及新瀝青材料摻量的確定。

2) 熱再生50#瀝青AC — 20C生產(chǎn)配合比。

礦料規(guī)格及配合比：新料16～22 mm∶11～16 mm∶6～11 mm∶3～6 mm∶0～3 mm∶舊料15～30 mm∶8～15 mm∶0～8 mm=23∶21∶8∶10∶5∶8∶10∶15油石比4.3%。新料與舊料摻配比例為67∶33。

5.2.3 再生瀝青混合料拌和

相較普通瀝青混合料需要特別提出如下問題：

廠拌熱再生瀝青混合料的生產(chǎn)溫度與拌和時間應(yīng)根據(jù)拌和設(shè)備的加熱干燥能力、RAP回收料含水量、再生瀝青混合料的級配、再生瀝青的軟化點等綜合確定，以不加劇RAP回收料的再老化，提高生產(chǎn)能力，降低能耗，并產(chǎn)生出均勻穩(wěn)定的瀝青 混合料為原則。

1) 使用間歇式拌和設(shè)備時，由于RAP料不宜升溫過高，要保證出料的料溫就必須適當提高新集料的加熱溫度；一般RAP加熱溫度不低于130 ℃，不高于混合料出料溫度；新集料加熱溫度控制在180～200 ℃之間，但最高溫度不宜超過 200 ℃。

2) 干拌時間一般比普通熱拌瀝青混合料延長 5～10 s，總拌和時間比普通熱拌瀝青混合料延長 15 s 左右；即RAP回收料進入拌缸后，先和熱的新集料攪拌 5～10 s，然后加入新瀝青，攪拌 30～45 s。

3) 再生混合料出料溫度應(yīng)不低于新拌瀝青混合料AC — 20C出料溫度，且最高不應(yīng)超過195 ℃。

其后運輸、攤鋪、碾壓與普通瀝青混合料相同，以下不贅述。

潭邵大修項目通過統(tǒng)籌安排冷、熱再生，原則上允許除上面層SMA — 13混合料外，其他瀝青結(jié)構(gòu)層都可以使用廠拌熱再生料等措施，比較順利地把就瀝青路面銑刨產(chǎn)生的回收料100%在本大修工程中全部利用消化。

6 舊砼板破碎集料再生水穩(wěn)基層的嘗試

在舊水泥混凝土路面的大修路段，對路面二標3 km破損嚴重的舊路面所產(chǎn)生的廢舊水泥混凝土路面材料進行破碎利用，生產(chǎn)再生水穩(wěn)基層和再生C15混凝土，作為課題研究。對于集中破碎的路面所鋪筑的基層，在保證混合料性能的前提下，盡可能利用再生后的集料，其方案如下：

1) 粗集料用水泥混凝土再生集料，細集料用新的碎石石屑，外摻水泥4.5%。

2)粗、細集料全部用水泥混凝土再生集料，外摻水泥4.5%。

7 對路面再生技術(shù)的幾點體會

1)再生技術(shù)目前尚存在一些實際問題，制約廣泛應(yīng)用。

① 冷再生對再生材料的利用并不充分，對RAP料中的瀝青成分基本沒有利用；混合料級配控制還有缺陷，RAP集料級配與骨料級配偏差大，易造成總體級配偏細。

② 熱再生施工中舊瀝青再生過程控制還不夠嚴格，瀝青質(zhì)量存在不均勻，對路面耐久性指標產(chǎn)生不利影響。

③ 舊砼板破碎集料再生水穩(wěn)基層施工中，還存在一些問題需要處理：舊砼板超厚現(xiàn)象較多，破碎挖除過程中，對舊基層不可避免造成損壞；舊水泥砼面板中補強鋼筋較多，難以通過碎石機械全面破碎回收；另外還存在交通組織、排水等方面問題。

2) 在目前再生技術(shù)基礎(chǔ)上，一方面要大膽采用，因為它環(huán)保、節(jié)約；另一方面謹慎使用層次及部位，確保工程質(zhì)量，目前使用再生材料后的混合料尚不能與新材料混合料質(zhì)量完全達到同一標準。

3) 高速大修中采用路面再生技術(shù)是必由之路，在我省乃至我國對再生技術(shù)的引進、研究時間較短，還未得到廣泛應(yīng)用。需要廣大公路科技研究人員在國內(nèi)外科技成果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)深入研究，不斷提高再生質(zhì)量、再生效率，真正做到高效回收、高效利用！

[1] JTG F41 — 2008,公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 湖南省交通科學研究院潭邵高速公路大修路面技術(shù)咨詢組. G60潭邵高速公路大修工程瀝青路面廠拌熱再生施工技術(shù)和質(zhì)量管理指南[Z].2016.

[3] 湖南省交通科學研究院潭邵高速公路大修路面技術(shù)咨詢組.G60潭邵高速公路大修工程瀝青路面廠拌冷再生施工技術(shù)和質(zhì)量管理指南[Z].2016.

[4] 湖南省交通科學研究院.G60潭邵高速公路大修工程一階段施工圖設(shè)計[Z].2015.

[5] 陳永明,張東長.瀝青路面再生技術(shù)淺析[J].公路交通技術(shù)，2008(5):30-39.

[6] 任拴哲.瀝青路面廠拌熱再生及其設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究[D].西安：長安大學，2008.

[7] 陳志輝.老化對瀝青路面的影響[J].湖南交通科技，2005，31(3)：44-45.

[8] 毛學功.郝培文.瀝青路面再生技術(shù)及存在問題[J].建筑機械化，2010 (5).

1008-844X(2017)03-0071-04

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2017-03-10

吳建交(1972-)，男，高級工程師，主要從事路橋建設(shè)。