瀝青路面就地熱再生技術在公路養(yǎng)護中的應用

羅波 合肥市公路管理服務中心肥東分中心

瀝青路面屬于我國公路常見的路面形式，由于受到了車輛荷載和自然因素的長期作用，路面材料比較容易產生老化的問題。要是還是選擇傳統(tǒng)的養(yǎng)護措施，難以滿足公路養(yǎng)護管理需求。在瀝青路面養(yǎng)護施工的時候，通過使用就地熱再生技術，能夠有效地應對路面病害，而且可以充分地使用舊路面材料，節(jié)省資源的消耗，減少施工成本。所以需要高度重視對于就地熱再生技術的使用，增強技術水平，完善施工工藝。

一、就地熱再生技術優(yōu)勢

根據(jù)施工場地，熱再生可分為兩類，即植物混合熱再生和局部地熱再生。廠拌熱再生是指先對舊路面進行碾磨，然后將碾磨后的舊材料運至拌和站，通過破碎、篩分等一系列工序將舊材料、新瀝青、骨料、水等材料均勻混合，形成再生混合料，并按瀝青混凝土路面施工工藝進行施工。地熱再生是指在施工現(xiàn)場通過專用機械設備對路面進行加熱軟化，然后按照設定的配合比對再生劑、新瀝青和骨料進行碾磨、均勻添加和混合，形成再生混合料后，對路面進行攤鋪和碾壓，從而提高路面的使用性能，抑制和治理路面病害。

瀝青油含量降低，膠質和瀝青質含量增加，是瀝青老化的根本原因。在舊瀝青中加入適量的新瀝青材料和再生劑，混合均勻，即可形成再生瀝青。這種材料在性能上比普通瀝青材料更具優(yōu)勢。地熱再生技術是在瀝青再生的基礎上發(fā)展起來的，是指通過專用設備對瀝青路面進行加熱、碾磨和再拌和，以達到修復路面病害的目的的施工技術。瀝青混凝土路面設計的基本理論是全連接彈性系統(tǒng)。如果層間連接不好，層間剪應力將大大增加。地熱再生技術的應用可以實現(xiàn)舊路面與路面再生層之間的熱連接，改善路面級配，降低空隙率。根據(jù)原路面級配恢復設計，可以提高路面的使用性能，延緩瀝青路面的反射裂縫。地熱再生技術的應用可以很好地控制裂縫或延遲，充分利用工程材料，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。

二、瀝青路面就地熱再生施工流程

為了優(yōu)化瀝青路面地熱再生施工工藝，必須對施工過程進行量化。在具體施工中，可借助加熱器將瀝青集料加熱至標準溫度，再利用加熱銑床加熱翻松，將松散的瀝青集料收集并放入攪拌裝置。同時用自卸汽車添加再生劑和新瀝青骨料，用混合瀝青均勻攤鋪路面，并用壓路機壓實。瀝青路面地熱再生施工技術的類型有成型、再拌和型和加固型。

（1）成型過程借助加熱器對路面進行加熱和軟化，通過試驗全面掌握路面原材料，根據(jù)原材料明確再生劑的種類和用量，并使用平行松動耙對噴灑再生劑的加熱路面進行松動。

在再生熱路面上攤鋪少量新瀝青混合料，將新舊瀝青集料混合，并采取一次性壓實措施形成路面。根據(jù)病害處理效果，整形型適用于路面車轍、表面沉陷、松散、麻面、網裂等病害。

（2）在復拌施工過程中，路面加熱器用于加熱和軟化路面；路面采用平行松耙翻松，加入外加劑，收集松散瀝青骨料；提升機用于將瀝青骨料運輸至攪拌機進行重新加熱和攪拌。瀝青集料拌和均勻后，用攤鋪機進行路面瀝青攤鋪；當采用壓路機碾壓路面時，需要優(yōu)化原路面的瀝青材料或補充瀝青含量時，應選擇再拌和工藝，最終路面為磨耗層。

（3）鋼筋類型細分為優(yōu)化鋼筋和基本鋼筋。前者是施工工藝的綜合優(yōu)化。后者以成型類型為基礎，增加新瀝青集料的摻量，提高成型瀝青路面的標高，并在路面層上攤鋪新瀝青混合料，形成防護效果。

根據(jù)病害處理效果，本加固工藝適用于輕度車轍、重度車轍、麻面、路面裂縫、路面下沉、微面剝落、橋頭跳車、瀝青薄層的處理。與前兩種工藝相比，加固工藝將增加新瀝青骨料的用量和原有路面的厚度，并可更新路面標高，提高路面承載力。

三、就地熱再生技術在公路養(yǎng)護中的應用

某國省干線公路工程于2004 年建成投入使用，2014 年時對瀝青混凝土路面進行預防性養(yǎng)護，采用稀漿封層工藝進行處理，但從實際情況看，這次預防性養(yǎng)護并未達到預期效果。通過對該路段進行調查后發(fā)現(xiàn)，路面局部沉陷，坑槽嚴重積水，稀漿封層大面積脫落。因國省干線公路的車輛行駛速度較快，為確保交通安全與行駛舒適性，必須對該路段進行重點養(yǎng)護。結合路面的現(xiàn)狀，經過研究后，決定在養(yǎng)護過程中采用就地熱再生技術。下面重點對該路段養(yǎng)護中就地熱再生技術的應用進行分析。

（一）施工準備

施工前，先做好施工區(qū)域的交通管制工作，并對施工機組的運行情況進行詳細檢查，保證機械運轉正常。同時，要清理干凈原路表，不得存有雜物、垃圾等。

（二）準備再生瀝青材料

（1）針入度是指瀝青集料的粘度。在具體的測試活動中，必須將探頭與特定負載的作用結合起來，科學地控制相關的溫度和時間。試驗中探頭的穿透深度與瀝青一致，單位為0.01mm。

瀝青的針入度越小，瀝青集料的粘度和硬度越高；貫入值越大，瀝青的粘度和硬度越低。在實驗研究中，負載為50g，探針和連桿的重量為50g，總試驗重量為100g，水浴溫度為25℃，保持時間為1.5h，穿透時間為5s。試驗研究是在不同再生劑用量中加入AC-13 和SMA-13 舊瀝青集料，提取老化瀝青，分析再生劑用量，避免影響再生瀝青集料的針入度。結果表明，再生劑的加入量越大，再生瀝青集料的針入度值越高。兩者之間存在正相關關系。再生劑將軟化老化瀝青，降低瀝青粘度。

（2）延性是指瀝青集料的一種延性。當瀝青受到外部荷載壓力時，它會變形，但不會損壞路基結構。在試驗活動中，瀝青樣品應在不同溫度條件下以相應的拉伸速率拉伸，瀝青的斷裂距離為延性值。試驗溫度為10℃，將瀝青試樣置于水浴中恒溫2h，然后以1cm/min 的拉力進行試驗，并做好記錄。試驗結果表明，隨著再生劑用量的增加，再生瀝青集料的延性將繼續(xù)提高，兩者之間存在正相關關系。瀝青延度越高，公路的后期使用性能越好。

（三）再生混合料級配設計

再生混合料主要采用舊路面材料，現(xiàn)場再生施工過程中按比例加入再生添加劑和新拌瀝青混合料。通過對原路面瀝青材料的取芯鉆探和取樣，為確定再生劑和新骨料的摻量提供了參考依據(jù)。鉆芯取樣后，將上層與芯樣分離，提取篩選后確定級配和瀝青集料比。經分析確定，原路面上層瀝青含量為5.2%，新骨料采用粒徑分別為0～3mm、5～10mm、10～19mm的石灰石碎石。

通過對原始路面芯樣的分析，得出路面結構上層混合料級配細，細骨料含量多，粗骨料含量少的結論。為了提高上層的使用性能，調整原路面混合料的級配，并添加適量的新拌瀝青混合料。選用的新材料粗骨料含量高，骨架結構穩(wěn)定，可彌補原路面混合料級配細造成的穩(wěn)定性不足。同時，路面調查結果表明，路面結構中存在嚴重的車轍，表明原路面上部結構的高溫穩(wěn)定性不足。結合路面病害和地熱再生施工要求，確定新材料摻量為再生混合料質量的12%。新拌瀝青混合料應為重型普通瀝青，瀝青集料比為4.7%。

（四）加熱處理

（1）當所有準備工作全部完畢，加熱設備按照預先設定好的順序前進，以熱輻射的方式對原路面進行加熱處理，這樣能夠防止溫度過高燒焦路面的情況發(fā)生。當加熱墻點燃以后，相關人員應對加熱墻進行檢查，看其是否處于正常的工作狀態(tài)，要對碎石進行觀察。熱再生機組向前行進的過程中，行駛導桿應沿著預先確定好的標線前進，不得偏離，行進途中不可隨意轉向或改變速度。

（2）熱再生機組在原路面上開始加熱，在這一過程中，應對加熱工藝進行控制，加熱車輛應按照預先設定好的施工速度，保持勻速的狀態(tài)向前行進，并在保證安全的情況下，縮短車輛的距離。為減少熱量散失，可在車底與車輛之間的空隙處加裝保溫板，以此來確保加熱溫度。該路段原本的微表處較厚，為使加熱達到預期效果，用四臺車輛進行加熱處理。

（五）攤鋪與碾壓施工

攤鋪機與復混機同時施工，行駛速度一致，盡量縮短安全距離。攤鋪時，攤鋪溫度應控制在120℃～125℃，以保證中上層具有良好的熱粘合性能。攤鋪應始終堅持連續(xù)、均勻、緩慢施工的原則，嚴禁中途停車。如果混合料分離或鋪設不均勻，需要及時處理。如果攤鋪不滿足施工要求，可適當調整，攤鋪速度一般控制在1.5～4.0m/min，并初步完成找平工作，用夯錘進行路面找平，保證壓實度在85%左右。與新瀝青混合料相比，再生瀝青混合料的溫度較低，可增加熨平板的振動功率，盡可能提高壓實度，降低散熱速度。為保證縱縫平整，必須根據(jù)設計要求確定松鋪系數(shù)。

對于地熱再生施工，壓路機的壓實分為三個環(huán)節(jié)，即第一壓力、第二壓力和最終壓力。當初始壓力大于12t 時，振動壓路機可進行2～3 次施工，其中靜壓1 次，振動壓路機2～3 次，碾壓速度2.0～2.5km/h，溫度不低于120℃。碾壓4～6 遍，采用25t 以上的膠輥碾壓。碾壓速度為4.0～5.0km/h，溫度不低于110℃，最終壓實次數(shù)可超過2～3次。路面應采用12t 以上的振動壓路機壓實，以有效壓實路基。在路基碾壓的整個過程中，路面再生層應始終保持濕潤，但應控制水量。

（六）質量檢測

在該路段采用就地熱再生技術進行養(yǎng)護施工中，確保熱再生的整體質量尤為重要，因此，分三個階段加強質控，即施工開始前路況巡視檢查與試驗，施工過程中采取有效的控制措施，施工結束后進行觀測。在上述三個階段中，施工過程的控制是確保質量的關鍵，除對相關試驗數(shù)據(jù)進行如實記錄外，還應對數(shù)據(jù)進行整理分析，按照分析所得的結果，對后續(xù)的熱再生施工進行指導。要對再生混合料進行馬歇爾試驗，試驗指標應與原路面的馬歇爾試驗指標進行比較，以此為依據(jù)對再生混合料的質量進行檢驗，對路面的改善狀況進行評價。除此之外，還應對熱再生后的路面外觀、接縫進行檢查，可以采用目測的方法，接縫必須平順。攤鋪時，應對再生混合料的溫度進行隨時檢查，可通過紅外線溫度計進行檢測，溫度應保持在110℃以上，最高控制在190℃以內。再生劑的加入量應每天檢查一次，確保與設計要求相符。

四、結論

綜上所述，運用瀝青路面就地熱再生技術開展公路養(yǎng)護工作，應注重優(yōu)化施工流程，科學制備再生瀝青集料，合理控制再生瀝青的針入度、軟化點、延度、最佳摻量等，明確再生瀝青相關參數(shù)指標。科學控制就地熱再生瀝青混合料級配比，做好試驗路段驗證工作，嚴格控制公路養(yǎng)護施工質量，順利完成公路養(yǎng)護工作，保障路面行駛的安全性、穩(wěn)定性。