瀝青路面就地熱再生在市政道路養(yǎng)護中的應用研究

閆文俊，鄭 亮，張登峰

(1.內(nèi)蒙古公路交通投資發(fā)展有限公司錫林郭勒分公司，錫林浩特 026000；2.武漢理工大學硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室，武漢 430070)

東烏旗烏珠穆沁大街為雙向八車道瀝青混凝土路面，東連S101省道去往錫林浩特，西連國道331線通往珠恩噶達布其口岸。近年來，隨著中蒙貿(mào)易量的不斷激增，繁重的交通量加速了原有市政路面裂縫、坑槽、車轍等病害的發(fā)生，影響道路使用性能及整體形象，急需進行養(yǎng)護維修。為了減少因養(yǎng)護施工對交通運輸及行人生產(chǎn)生活的影響，響應國家低碳環(huán)保、循環(huán)再用的可持續(xù)發(fā)展理念，經(jīng)綜合比選養(yǎng)護方案，確定烏珠穆沁大街的養(yǎng)護施工采用瀝青路面就地熱再生工藝。

1 舊路材料性能與再生混合料配合比設計

1.1 舊路混合料性能試驗

為充分掌握舊路瀝青混合料的級配性能、瀝青性能、混合料殘留性能，通過對舊路面進行切割與鉆芯取樣，采用回流式抽提儀對切割路面試塊進行瀝青混合料抽提回收和礦料級配檢測，并用馬歇爾試驗儀對路面芯樣進行殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂試驗，舊混合料的級配檢測與芯樣性能試驗結(jié)果如表1、表2所示。

舊路混合料實測瀝青含量為4.9%。礦料級配測試結(jié)果表明舊路級配曲線均滿足規(guī)范上、下限范圍要求，但礦料中≥2.36 mm以上粗集料均靠近級配上限，說明級配略微偏細點。≤1.18 mm以下細集料均貼近級配中值，總體上原路面混合料級配仍在規(guī)范級配范圍內(nèi)。

表2回收瀝青三大指標測試結(jié)果表明，混合料中的瀝青存在嚴重的老化情況，需要添加再生劑恢復舊瀝青的性能，提高再生混合料的質(zhì)量。舊路芯樣馬歇爾試驗及劈裂試驗表明，混合料強度性能和水穩(wěn)定性衰減嚴重，已不滿足規(guī)范技術要求，需進行補強處理。

表1 舊路混合料礦料級配 /%

表2 舊路混合料回收瀝青及路面芯樣性能測試結(jié)果

1.2 回收瀝青再生性能試驗

根據(jù)回收瀝青性能測試結(jié)果，需用再生劑對舊路瀝青進行性能恢復，選用江蘇某公司提供的植物油類和聚合物類兩種瀝青再生劑，說明書推薦用量為瀝青質(zhì)量的6%～8%。為確定再生劑摻量，試驗室采用再生劑與回收瀝青按質(zhì)量比4∶96、6∶94、8∶92進行摻配，先將再生劑與回收瀝青混合剪切攪拌，制成再生瀝青，測試再生瀝青的針入度、軟化點和延度指標，試驗結(jié)果如表3所示。

表3 再生瀝青性能試驗結(jié)果

由表3可知，采用聚合物類再生劑對舊瀝青的還原效果優(yōu)于植物油類再生劑，當再生劑與回收瀝青質(zhì)量比為8∶92時，再生瀝青的針入度、軟化點指標滿足規(guī)范要求，延度性能基本達到了規(guī)范下限要求，起到了對瀝青性能恢復的效果。

1.3 再生混合料性能

根據(jù)表3再生劑對回收瀝青性能的恢復效果，試驗室用植物油、聚合物類兩種再生劑，以6∶94、8∶92兩個摻配比例，不添加新骨料，在拌合機中直接將再生劑加入經(jīng)烘箱升溫至170 ℃的舊混合料中進行拌和并擊實成型標準馬歇爾試件，同時成型一組不摻再生劑的舊混合料試件進行比對試驗，測試再生混合料試件的穩(wěn)定度、流值、殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比，再生混合料試件性能測試結(jié)果如表4所示。

由表4試驗結(jié)果可以看出，不摻再生劑，直接將舊混合料加溫至170 ℃并拌和、擊實成型試件，其馬歇爾試驗結(jié)果較表2取芯芯樣性能還低，可見混合料二次加溫更加速了舊路混合料的老化和性能衰減。而摻再生劑以后，再生混合料性能都有很大程度的提高，其中以8∶92摻量時性能恢復效果最好，達到了新拌瀝青混合料技術要求。綜合表3和表4試驗結(jié)果，確定該再生養(yǎng)護工程選用聚合物類再生劑，再生劑與舊混合料瀝青質(zhì)量的比例為8∶92，不添加新的集料和新的瀝青。

表4 再生混合料性能試驗結(jié)果

2 就地熱再生施工工藝

2.1 路面病害處治

東烏旗烏珠穆沁大街為雙向八車道，半幅路面寬18.0 m。熱再生施工前對路面標高、車流量、交叉道口數(shù)量、路面病害類型、面積、基層承載力狀況等進行路況普查，然后根據(jù)路面狀況評定結(jié)果，制定相應的病害處治方案和熱再生施工順序。

1)對于基層破損導致的路面網(wǎng)裂、坑槽、松散、擁包等病害，提前圍擋并將基層連同面層一起挖除后，用早強混凝土全厚度補強處理。

2)對道邊排水溝蓋板、窨井蓋板、路緣石等妨礙施工的部位提前處理，為后續(xù)的熱再生施工清理出作業(yè)面。

3)施工時從中央分隔帶兩側(cè)車道(高處)開始向兩邊車道(低處)逐條封閉施工，保證路面的縱向路拱橫坡；交叉路口施工，先施工主干道，再施工次干道，以次干道順接主干道標高為過渡原則。

2.2 熱再生施工工藝

作業(yè)面綜合處治完成，準備工作就緒，滿足施工條件后即可進行熱再生施工作業(yè)。

1)施工機具配置：根據(jù)熱再生施工要求，一個作業(yè)面配置的施工機具如表5所示。

表5 就地熱再生機具配置一覽表

2)作業(yè)面清理：施工前用反光錐對作業(yè)面進行逐車道封閉圍擋。先用清掃車配合吹風機對路面進行清掃吹洗，徹底清除路面雜物，必要時采取水洗等方法清除路面附著雜物。修補完成的基層頂面應灑上粘層乳化瀝青。

3)路面加熱：前面3臺加熱機間隔2 m，均以2～3 m/min 的速度，依次對路面進行加熱。為防止因加熱溫度過高或過低而導致路面原材料老化或加熱深度不夠，每臺加熱機分別設置不同加熱溫度，第1臺加熱溫度為120～140 ℃、第2臺加熱溫度為150～170 ℃、第3臺加熱溫度為180～200 ℃。路面加熱強度遵循由弱至強順序進行以保證加熱效率及效果，使路面溫度得以依次逐步提高，既避免面層瀝青因過熱而出現(xiàn)老化現(xiàn)象，又使熱能有效地向下傳遞。每臺加熱車后的溫度檢測人員及時跟蹤檢測地表溫度，溫度不合適時，應通知加熱車駕駛員適當調(diào)整行駛速度，保證路面加熱溫度滿足施工要求。

4)路面翻松、再生劑噴灑、混合料拌和與攤鋪：路面溫度達到翻松作業(yè)溫度后，第4臺瀝青路面加熱復拌一體機緊跟加熱車進行路面的加熱和翻松工作，翻松深度不超過舊路面瀝青層厚度±5 mm，誤差過大時應及時調(diào)整。一體機前端的加熱系統(tǒng)持續(xù)對作業(yè)面進行加熱保溫，中部的翻松犁齒開始犁開已被軟化的瀝青路面，犁齒側(cè)后方的刮料板將翻松的瀝青混合料向車道中部推集，再生劑泵送系統(tǒng)將再生劑按預設灑布量均勻灑向混合料堆，后部的拌和箱攪拌刀頭開始強制攪拌已灑完再生劑的混合料堆，拌和完畢形成一條梯形混合料帶。一體機后掛載的再生混合料攤鋪系統(tǒng)利用前方的螺旋布料器將堆積的混合料均勻的往攤鋪箱兩端及中部布料，并通過振搗梁和振動熨平板夯實攤鋪的再生混合料，使攤鋪的再生混合料達到初步的均勻密實。

5)新料攤鋪：由于舊路面存在需要調(diào)坡、找平、補料等問題，僅靠就地銑刨路面混合料難以解決上述問題。根據(jù)測量結(jié)果，該項目需要在再生層上加鋪1.5～2 cm厚的調(diào)平層，項目采用改性瀝青AC-13C作為加鋪層混合料級配類型。加鋪層采用新拌瀝青混合料，由瀝青拌合站拌制完成后由運料車覆蓋保溫運輸?shù)皆偕F(xiàn)場，緊跟復拌一體機后直接攤鋪在再生層上，新拌瀝青混合料采用一臺與再生面同寬的戴納派克伸縮板攤鋪機攤鋪施工。

6)混合料壓實：將再生層和加鋪層混合料共同壓實，初壓采用鋼輪壓路機靜壓一遍(壓路機一個往返為一遍)，復壓采用鋼輪壓路機弱振(高頻低幅)三遍，輪胎壓路機跟在鋼輪壓路機后壓實兩遍，終壓采用鋼輪壓路機靜壓收光兩遍。壓實過程中施工技術人員跟蹤檢測路面標高、橫坡、路拱、施工表面缺陷等，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

7)開放交通及施工檢測：壓實結(jié)束后管控交通，在鋪層路面完全冷卻、溫度降低到50 ℃以下時，方可開放交通。對于交叉路口交通繁忙路段，可采取灑水降溫措施待路面冷卻后再行開放交通。一個施工作業(yè)面施工完成后，可選擇在一天中交通流較小的時段進行逐車道封閉檢測，檢測項目和頻率按JTG/T 5521—2019 《公路瀝青路面再生技術規(guī)范》要求進行。

2.3 熱再生施工技術特點

就地熱再生施工的關鍵技術主要體現(xiàn)在：路面整體加熱技術、路面混合料翻松與拌和技術、獨立模塊組合施工技術三個方面。

1)路面整體加熱技術：就地熱再生采用間歇式熱輻射加熱技術，以液化天然氣為燃料。將液化天然氣燃燒器與熱輻射加熱墻裝置組合，形成封閉高效的加熱系統(tǒng)，實現(xiàn)了加熱功率的可調(diào)可控，能夠瞬間釋放強大的熱能，還能鎖住熱量不散失，使溫度逐漸從路表傳遞下去，實現(xiàn)了對加熱溫度、深度、效率的準確控制，既保證了加熱溫度和深度達到施工技術要求，又不至使路表面瀝青混合料溫度過高而老化。

2)路面混合料翻松與拌和技術：與銑刨工藝不同，熱再生采用疏松耙犁翻松路面，不破壞集料，不影響原路面級配，還可根據(jù)原路面使用情況，加入一定數(shù)量、特定級配的新瀝青混合料來調(diào)整原路面級配，后部掛載的攪拌和攤鋪系統(tǒng)可將噴灑了再生劑的翻松混合料與新加混合料二次拌和均勻并平整密實的攤鋪在原位上。

3)獨立模塊組合施工技術：就地熱再生工藝采用模塊化操作控制，各設備既能獨立工作互不干涉，又能在現(xiàn)場統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，前后工藝銜接有序、連續(xù)動態(tài)施工，只占用一個車道，交通干擾小。就地熱再生施工完，路面溫度下降到50 ℃后即可開放交通，方便快捷。

3 結(jié) 語

烏珠穆沁大街熱再生養(yǎng)護施工歷時7 d，總計施工面積70.6萬余平方米，整體情況優(yōu)良。攤鋪面再生瀝青混合料外觀均勻一致，離析少。接縫平順無錯臺，行車舒適，社會反響良好。熱再生在烏珠穆沁大街養(yǎng)護施工的成功應用，節(jié)省了市政道路的養(yǎng)護成本，減少了施工廢棄物的排放，保護了環(huán)境，將養(yǎng)護施工對居民的生產(chǎn)生活影響降到了最低。就地熱再生技術在市政道路養(yǎng)護工程中具有極大的推廣價值。