SMA路面復(fù)拌就地?zé)嵩偕┕べ|(zhì)量控制技術(shù)

劉飛躍，劉 宇，李 聰，高 磊，李 健

(1.廣西桂海高速公路有限公司，廣西 南寧 530000；2.廣西交投科技有限公司，廣西 南寧 530000；3.廣州大學(xué)，廣東 廣州 510000；4.英達(dá)熱再生有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

據(jù)2016年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)顯示，截至2016年年底我國(guó)公路總里程469.63萬公里，其中高速公路里程13.1萬公里。SMA路面因其優(yōu)異的綜合路用性能得到廣泛的推廣應(yīng)用，尤其在我國(guó)，近年來建設(shè)的高速公路一半以上都使用了SMA路面[1]。但是由于我國(guó)公路建設(shè)相對(duì)起步較晚，技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，造成了技術(shù)發(fā)展程度低于建設(shè)速度的局面，加之我國(guó)復(fù)雜的氣候條件和急劇增長(zhǎng)的交通量，導(dǎo)致路面在實(shí)際通車后，短至2～3年、長(zhǎng)至8～10年就會(huì)發(fā)生不同程度損壞[2]。如何高效、經(jīng)濟(jì)地處理這些路面損壞，已經(jīng)成為我國(guó)現(xiàn)階段公路養(yǎng)護(hù)維修的主要內(nèi)容。鑒于我國(guó)資源嚴(yán)重匱乏的實(shí)際情況，舊瀝青路面的再生利用作為一種經(jīng)濟(jì)節(jié)能綠色環(huán)保的技術(shù)越來越受人們青睞。

舊瀝青路面的再生利用，是通過某種特定工藝方式將舊瀝青路面材料(RAP)和新組分材料混在一起以得到符合相關(guān)規(guī)定要求的新瀝青路面材料，并將得到的再生混合料鋪筑在路面上形成新路面。按照工藝的不同，美國(guó)瀝青再生協(xié)會(huì)將再生技術(shù)分為五大類[3]，包括我們所熟悉的廠拌熱再生、就地?zé)嵩偕?、廠拌冷再生、就地冷再生以及全深式再生。其中就地?zé)嵩偕鳛樵偕夹g(shù)，有其特有的優(yōu)點(diǎn)，即就地?zé)嵩偕?00%利用舊料、施工進(jìn)度快、周期短、開放交通早、節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)、對(duì)交通干擾小[4]。就地?zé)嵩偕m有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)施工設(shè)備要求較高，所以在我國(guó)起步較晚。自2002年[5]我國(guó)第一次從國(guó)外引進(jìn)就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組后，先后分別從德國(guó)、芬蘭、加拿大、日本等國(guó)引進(jìn)十幾套就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組，開始了我國(guó)的就地?zé)嵩偕鷳?yīng)用之旅。期間各地開展現(xiàn)場(chǎng)就地?zé)嵩偕脑囼?yàn)，如2003年滬寧高速在上海段運(yùn)用維特根就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組完成了路面的維修工作[6]。2006年沈海高速福州到泉州區(qū)間采取了就地?zé)嵩偕椒ㄟM(jìn)行道路修復(fù)工作。至今雖有近二十年的就地?zé)嵩偕?jīng)驗(yàn)，但是之前的就地?zé)嵩偕芯看蠖嚓P(guān)注于普通瀝青混合料和改性瀝青混合料，SMA改性瀝青混合料就地?zé)嵩偕夹g(shù)在我國(guó)研究相對(duì)較少。究其原因，一是SMA路面推廣相對(duì)較晚，二是SMA路面有著復(fù)雜的骨架結(jié)構(gòu)級(jí)配，且對(duì)施工工藝的要求更高。SMA路面使用高質(zhì)量集料和高油石比改性瀝青，兩者價(jià)格昂貴，對(duì)其進(jìn)行回收利用有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文以SMA路面就地?zé)嵩偕鸀閷?duì)象，研究SMA路面復(fù)拌就地?zé)嵩偕氖┕べ|(zhì)量控制要點(diǎn)，提出SMA路面就地?zé)嵩偕馁|(zhì)量控制指標(biāo)，為類似工程提供參考借鑒。

1 復(fù)拌就地?zé)嵩偕夹g(shù)

就地?zé)嵩偕腥N不同的施工工藝，分別是：表面再生、復(fù)拌再生和加鋪再生。其中復(fù)拌再生是目前就地?zé)嵩偕惺褂米顬槠毡榈囊环N工藝。它的工藝步驟是：首先利用加熱器對(duì)設(shè)計(jì)深度范圍內(nèi)的路面進(jìn)行加熱，待路面軟化后將其翻松并收集，將新料、再生劑與舊料一起放入攪拌鍋里拌合，形成高品質(zhì)的再生瀝青混合料，隨后將其攤鋪在路面上，最后采用有效的碾壓工藝將其碾壓成為新路面。復(fù)拌再生可適用于剛通車不久的路面施工缺陷，也可適用于通車稍久路面病害較多的路段。復(fù)拌再生可以改善原路面級(jí)配，但是添加新料一般不超過30%，且再生后的路面高程可以不變。

2 SMA路面就地?zé)嵩偕|(zhì)量控制

在SMA瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)研究中，施工質(zhì)量對(duì)成型后的路面質(zhì)量有著很大影響，故在施工時(shí)必須嚴(yán)格控制施工要點(diǎn)，確保再生混合料的使用性能滿足要求。SMA復(fù)拌就地?zé)嵩偕匆韵铝鞒踢M(jìn)行質(zhì)量控制。

2.1 原路面加熱

加熱作業(yè)必須滿足兩個(gè)要求：(1)要達(dá)到滿足施工要求的深度；(2)路表面不被過熱、碳化。只有路面加熱充分，才能保障翻松路面時(shí)不打碎骨料，進(jìn)而保證就地?zé)嵩偕┕べ|(zhì)量。

加熱作業(yè)施工控制要點(diǎn)：

(1)施工過程中采用直尺隨時(shí)測(cè)量路面加熱深度，采用溫槍和插入式溫度計(jì)測(cè)量路面溫度和上面層底面加熱溫度。

(2)根據(jù)溫度測(cè)量結(jié)果，通過調(diào)整加熱設(shè)備數(shù)量、施工速度、設(shè)備間距以及加熱墻內(nèi)液化氣流量等手段，控制加熱深度和表面溫度。

(3)在施工時(shí)應(yīng)保持加熱機(jī)組的勻速行進(jìn)，注意觀察各加熱設(shè)備加熱工作是否正常、穩(wěn)定，出現(xiàn)異常及時(shí)處理。

2.2 原路面翻松

翻松原路面的關(guān)鍵是保證原路面混合料中集料不被破壞。在施工時(shí)只有維持舊混合料級(jí)配穩(wěn)定，才能夠保證再生后混合料的級(jí)配可控。

耙松作業(yè)施工控制要點(diǎn)：

(1)采用直尺測(cè)量耙松深度；(2)調(diào)節(jié)耙齒高度，將耙松深度控制在原路面上面層厚度范圍內(nèi)，保證不翻起規(guī)定深度外的大石子，不改變規(guī)定深度內(nèi)混合料級(jí)配；(3)如果耙松深度不理想，應(yīng)立即將疏松耙的高度進(jìn)行調(diào)整以滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)可適當(dāng)調(diào)低加熱車的行進(jìn)速度、調(diào)整加熱墻加熱功率、增加加熱車等，以提高原路面舊混合料的溫度，并且保證熱量能順利滲透進(jìn)去，使得耙松厚度也滿足規(guī)定值；(4)局部耙松深度不足的路段，可相應(yīng)減小收集混合料的厚度，確保不打碎石料；(5)如果耙松厚度太深，可以通過調(diào)節(jié)疏松耙的高度來滿足規(guī)定耙松厚度的要求；(6)如果出現(xiàn)中面層大石子被翻起來，應(yīng)抬高疏松耙高度，減小耙松深度，同時(shí)，人工揀出個(gè)別大石子，減少級(jí)配變異。

2.3 噴灑再生劑

再生劑用于恢復(fù)原路面老化瀝青性能，再生劑的添加方式以及噴灑量的準(zhǔn)確控制對(duì)于充分發(fā)揮其恢復(fù)老化瀝青性能的作用具有直接的影響。

再生劑的噴灑控制要點(diǎn)：

(1)施工時(shí)再生劑的噴灑是使用盤式撒布裝置來完成，保證再生劑能夠均勻地灑在耙松之后的舊料上；(2)為保證再生劑噴灑均勻且準(zhǔn)確，需在正式施工前標(biāo)定盤式撒布裝置和電腦控制裝備；(3)根據(jù)施工前試驗(yàn)確定的比例噴灑再生劑，再生劑噴灑量通過電腦控制，其與作業(yè)速度、設(shè)計(jì)厚度、再生劑比例等參數(shù)相關(guān)聯(lián)，要確保均勻準(zhǔn)確；(4)將選定的再生劑按設(shè)計(jì)劑量噴灑在翻松后的舊路面上，不和新混合料直接接觸，讓再生劑和舊路面混合料兩者有足夠的時(shí)間進(jìn)行反應(yīng)，從而保證混合料的再生效果，保證再生之后的路用性能也滿足規(guī)范要求；(5)施工時(shí)應(yīng)時(shí)刻關(guān)注再生劑的噴灑效果，如有異常應(yīng)立即調(diào)節(jié)裝置，改變?cè)偕鷦┑膰姙⒘浚?6)施工時(shí)如發(fā)現(xiàn)舊路面混合料太干或者太油、與試驗(yàn)室的結(jié)果有很大差別，需盡快在相近路面取回舊料，做相關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)瀝青含量，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析、判斷問題所在，進(jìn)而重新調(diào)整再生劑的噴灑量。

2.4 收集耙松后混合料

在原路面進(jìn)行一系列工作獲得再生混合料后，機(jī)械自動(dòng)將再生混合料集中在作業(yè)車道中間位置。這時(shí)原路面混合料在機(jī)械的作用下和再生劑充分?jǐn)嚢柙谝黄?，在沒進(jìn)拌鍋之前由于舊料和再生劑的接觸使得老化瀝青的性能也得以部分修復(fù)。集料作業(yè)施工控制要點(diǎn)：

(1)采用螺旋收集器收集再生混合料，收集過程中不打碎骨料；(2)集料過程中應(yīng)觀察再生混合料性狀，如出現(xiàn)干澀、松散現(xiàn)象，可考慮適當(dāng)提高再生劑的添加比例；(3)采用專用保溫蓋給料帶加熱，用保溫篷布遮蓋料帶，減少再生混合料溫度散失。

2.5 原路面下承層加熱

在攤鋪再生瀝青混合料前，應(yīng)提高下承層，即原路面中面層頂面的溫度，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)兩層的熱粘結(jié)。

原路面中面層頂面加熱作業(yè)施工的控制要點(diǎn)：

(1)實(shí)時(shí)觀察專用于加熱中面層頂面的加熱墻的工作狀態(tài)，確保其正常工作；(2)檢測(cè)攤鋪機(jī)前原路面的溫度，根據(jù)該溫度的高低來調(diào)節(jié)加熱墻的液化氣流量。

2.6 攤鋪、碾壓作業(yè)

再生之后的混合料在工藝方面類似于新建道路，其攤鋪、碾壓的要求需符合相關(guān)規(guī)范要求。

3 SMA路面就地?zé)嵩偕P(guān)鍵技術(shù)

經(jīng)過多年的發(fā)展應(yīng)用，就地?zé)嵩偕夹g(shù)已經(jīng)得到了很大的推廣，但是就地?zé)嵩偕謴?fù)SMA路面性能的研究則較少。本項(xiàng)技術(shù)有兩個(gè)難點(diǎn)：(1)再生過程中保證原路面瀝青混合料級(jí)配不改變；(2)顆粒纖維施工現(xiàn)場(chǎng)添加，且拌合均勻，計(jì)量準(zhǔn)確。

3.1 保證SMA原路面舊料級(jí)配不變

3.1.1 間歇式熱輻射加熱技術(shù)

在短暫時(shí)間內(nèi)，將舊瀝青混合料加熱到工作溫度(140 ℃～170 ℃)，同時(shí)又要能夠滲透到一定的深度(4～6 cm)，施工中需采用間歇式熱輻射加熱方式，在保證路面材料不因溫度過高而老化的情況下，使其能達(dá)到理想的加熱溫度和要求的滲透深度。

間歇式熱輻射加熱系統(tǒng)工作原理是利用某種特殊的微孔陶瓷材料，通過燃料在其表面燃燒瞬間產(chǎn)生極大的熱能來對(duì)路面進(jìn)行脈沖式輻射加熱，即瞬間產(chǎn)生的高熱能對(duì)路面進(jìn)行短時(shí)間的加熱。該脈沖式輻射加熱系統(tǒng)可以根據(jù)需要設(shè)置溫度的上下限。在路面溫度達(dá)到規(guī)定溫度上限前，瞬間停止系統(tǒng)對(duì)其加熱。停止加熱期間實(shí)際上是一個(gè)保溫過程，這個(gè)保溫過程能使熱能向路面的深層滲透。保溫期間路面溫度慢慢下降，當(dāng)溫度降低到某個(gè)設(shè)置的下限時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)加熱系統(tǒng)再次進(jìn)行加熱。這樣周而復(fù)始反復(fù)幾個(gè)循環(huán)，使得路面瀝青混合料的溫度上升到理想攤鋪溫度，同時(shí)滲透深度也能達(dá)到設(shè)定值。

3.1.2 平行耙松技術(shù)

在就地?zé)嵩偕┕み^程中，如果熱能無法充分滲透到路面中，原路面瀝青混合料會(huì)因溫度過低、黏度大而很難耙松。這時(shí)只有采取旋轉(zhuǎn)切削的銑刨工藝將原路面翻松，這樣必然有部分集料會(huì)被打碎，特別是粒徑較大的集料，勢(shì)必會(huì)造成混合料級(jí)配的變化，而且變化的幅度也不可控。在間歇式熱輻射加熱技術(shù)的保證下，對(duì)路面采用平行耙松而非旋轉(zhuǎn)切削的銑刨方式，保證路面級(jí)配的穩(wěn)定性。平行耙松使用縱向多排、橫向多組液壓、氣動(dòng)式平行疏松耙系統(tǒng)，利用疏松耙可把已經(jīng)充分受熱軟化的舊路混合料耙松。

3.2 顆粒纖維現(xiàn)場(chǎng)添加

為實(shí)現(xiàn)顆粒纖維添加，且保證拌合均勻，計(jì)量準(zhǔn)確，需要對(duì)熱再生設(shè)備進(jìn)行改裝，增加纖維添加裝置?，F(xiàn)場(chǎng)根據(jù)添加比例、再生深度、再生寬度等參數(shù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，且現(xiàn)場(chǎng)添加量與再生施工速度相關(guān)聯(lián)。為了避免加熱對(duì)纖維的影響，纖維添加設(shè)備設(shè)置在就地?zé)嵩偕訜岷?、路面翻松前面。將噴灑在舊路上的纖維和再生混合料用雙軸式拌合機(jī)進(jìn)行充分拌合，從而保證纖維的均勻性。

4 SMA路面就地?zé)嵩偕刂浦笜?biāo)

在SMA復(fù)拌就地?zé)嵩偕┕ぶ?，加?qiáng)過程控制是保證再生路面質(zhì)量的關(guān)鍵。施工時(shí)應(yīng)將記錄詳細(xì)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，尤其對(duì)溫度的控制，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)、分析，然后依據(jù)分析結(jié)果對(duì)后續(xù)施工進(jìn)行指導(dǎo)。施工過程控制及外觀檢測(cè)指標(biāo)見表1和表2。

表1 SMA復(fù)拌就地?zé)嵩偕┕み^程控制指標(biāo)表

注：低溫施工應(yīng)適當(dāng)加長(zhǎng)對(duì)地面的加熱時(shí)間，適當(dāng)升高攤鋪溫度及碾壓溫度；當(dāng)氣溫低于5 ℃時(shí)，不宜進(jìn)行SMA復(fù)拌就地?zé)嵩偕こ痰氖┕?/p>

表2 SMA復(fù)拌就地?zé)嵩偕F(xiàn)場(chǎng)外觀檢測(cè)表

5 結(jié)語

SMA復(fù)拌就地?zé)嵩偕夹g(shù)可重復(fù)利用原路面高質(zhì)量石料及瀝青，既綠色環(huán)保，節(jié)約資源，又能降低工程造價(jià)，有著較大的經(jīng)濟(jì)效益和時(shí)代意義。本文分析總結(jié)實(shí)際的施工項(xiàng)目，闡述了就地?zé)嵩偕ＷC級(jí)配不變以及添加纖維的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提出了SMA路面復(fù)拌就地?zé)嵩偕馁|(zhì)量控制指標(biāo)，研究結(jié)果可為類似工程提供一定的借鑒和參考。

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