復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青在高速公路中的應(yīng)用研究

李俊峰

（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

0 引 言

隨著公路網(wǎng)建設(shè)的基本完善，我國(guó)公路發(fā)展的重點(diǎn)正從快速建設(shè)轉(zhuǎn)向大規(guī)模的維修養(yǎng)護(hù)。伴隨著國(guó)家“十四五”規(guī)劃“碳達(dá)峰”與“碳中和”的新要求，瀝青路面再生瀝青成為行業(yè)發(fā)展的前沿與熱點(diǎn)[1]。就地?zé)嵩偕鳛闉r青路面再生利用的重要手段之一，在治愈路面病害的同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)路面材料100%循環(huán)利用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[2]。

根據(jù)施工工藝的不同，就地?zé)嵩偕煞譃閺?fù)拌再生、整形加鋪再生及復(fù)拌加鋪再生[3]。其中，復(fù)拌再生在充分利用原材料特性的同時(shí)，保持原路面標(biāo)高不變，非常適用于中等破損程度的瀝青路面的養(yǎng)護(hù)。本文以廣東某高速公路維修養(yǎng)護(hù)路段作為依托工程，系統(tǒng)闡述了就地?zé)嵩偕鸀r青混合料配合比設(shè)計(jì)過程、復(fù)拌型就地?zé)嵩偕┕すに?、質(zhì)量控制措施及質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，為復(fù)拌型就地?zé)嵩偕耐茝V應(yīng)用提供了借鑒與參考。

1 工程概況

隨著服役年限的增長(zhǎng)及交通荷載的增大，廣東某高速公路路面出現(xiàn)了橫縫、縱縫、車轍、坑槽等病害，顯著影響到車輛行駛的舒適性與安全性。為處理上述病害，設(shè)計(jì)復(fù)拌型就地?zé)嵩偕夹g(shù)方案進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)。該高速就地?zé)嵩偕范稳L(zhǎng)約5 km，采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)；半幅路寬11.6 m，其中應(yīng)急車道作業(yè)寬3.2 m，行車道施工作業(yè)寬4.1 m，超車道施工作業(yè)寬4.3 m，施工厚度為4 cm。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 原材料

采用阿布森法對(duì)該高速瀝青混合料回收料（RAP）抽提瀝青，并對(duì)其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。可以看到，RAP中瀝青針入度、延度較低，容易引起瀝青路面低溫與疲勞開裂，因此需要添加再生劑補(bǔ)充RAP瀝青缺失的輕質(zhì)油分以恢復(fù)其流變性能。本工程所用再生劑技術(shù)指標(biāo)見表2。新添瀝青采用SBS改性瀝青，其技術(shù)指標(biāo)見表3。

表1 RAP技術(shù)指標(biāo)

表2 再生劑技術(shù)指標(biāo)

表3 S BS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)

2.2 級(jí)配設(shè)計(jì)

該高速公路經(jīng)多年運(yùn)營(yíng)服役，面層集料級(jí)配仍舊保持良好的S形曲線，故本研究對(duì)該級(jí)配只進(jìn)行微調(diào)，摻加10～15 mm、5～10 mm、3～5 mm、0～3 mm四擋新集料以及礦粉共計(jì)摻量為15%，調(diào)整后的級(jí)配見表4和圖1。

表4 再生混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

圖1 就地?zé)嵩偕鶤C-13級(jí)配曲線

2.3 性能驗(yàn)證

就地?zé)嵩偕鸀r青混合料配合比設(shè)計(jì)中以瀝青膠結(jié)量總量作為總的瀝青用量。其由三部分組成：RAP中瀝青部分、再生劑部分及新加瀝青部分。本研究中，再生劑用量為RAP中瀝青質(zhì)量的12%，由表1可知，RAP中瀝青含量為4.3%，改變新添SBS瀝青含量并采用馬歇爾試驗(yàn)測(cè)得總瀝青最佳用量為5.2%。以該油石比進(jìn)行再生混合料的高溫車轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)及凍融劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。從中可以看出，相較于原瀝青混合料，就地?zé)嵩偕鸀r青混合料動(dòng)穩(wěn)定降低約12.6%，但其仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于SBS改性瀝青或橡膠改性瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度值（一般為4 000～5 000次/mm），表明其具有優(yōu)秀的高溫抗車轍能力。此外，其低溫彎曲破壞應(yīng)變、殘留穩(wěn)定度、劈裂強(qiáng)度比分別高出原瀝青混合料38.3%、11.4%、16.9%，說(shuō)明再生瀝青混合料的低溫抗裂性及水穩(wěn)定性得到了極大改善。

表5 再生混合料性能試驗(yàn)結(jié)果

3 施工質(zhì)量控制

3.1 施工設(shè)備及工藝

本次就地?zé)嵩偕范尾捎眉矽i公司自主研制的JP-6000瀝青路面就地循環(huán)利用機(jī)組，由4臺(tái)加熱器、1臺(tái)松耙器、1臺(tái)拌合器組成，攤鋪機(jī)、壓路機(jī)等設(shè)備配合機(jī)組組成瀝青路面就地?zé)嵩偕┕C(jī)組。施工工藝具體流程如圖2所示。

圖2 就地?zé)嵩偕┕すに嚵鞒?/p>

3.2 施工質(zhì)量控制

3.2.1 加熱作業(yè)質(zhì)量控制

加熱作業(yè)是就地?zé)嵩偕┕べ|(zhì)量控制的核心[4]。路面加熱強(qiáng)度按由弱至強(qiáng)、再由強(qiáng)至弱的順序進(jìn)行，既要有足夠的熱能傳導(dǎo)至足夠深層，又要避免路面表層被燒焦，保證加熱效率和效果。作業(yè)時(shí)必須時(shí)時(shí)監(jiān)控加熱溫度，第一臺(tái)加熱機(jī)過后，路表溫度控制在75～90℃。第二臺(tái)加熱機(jī)過后，路表溫度控制在100～140℃。第三臺(tái)加熱機(jī)過后，路表溫度控制在150～175℃。第四臺(tái)加熱機(jī)過后，路表溫度控制在180～200℃。加熱溫度必須適中，避免溫度過高或過低，各加熱車輛統(tǒng)一按照設(shè)定的施工速度勻速進(jìn)行，并盡可能縮短車輛之間的距離，確保加熱的溫度、深度符合施工控制要求，加熱時(shí)路表瞬間溫度不高于220℃。加熱寬度要比銑刨寬度每邊寬5～10 cm，保證縱向接縫的溫度，使縱縫密實(shí)無(wú)松散（見圖3）。

圖3 就地?zé)嵩偕訜嶙鳂I(yè)

3.2.2 耙松、拌合作業(yè)質(zhì)量控制

路面加熱到所需溫度后，耙松器對(duì)路面銑刨翻松，添加再生劑和新瀝青混合料，收集至拌合器進(jìn)行拌合（見圖4）。再生劑添加量比例由試驗(yàn)室通過對(duì)原路面材料的前期試驗(yàn)數(shù)據(jù)所得，再由設(shè)備電子系統(tǒng)根據(jù)施工參數(shù)及施工速度自行調(diào)節(jié)。在行進(jìn)過程中還要不斷復(fù)核，出現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整。

圖4 就地?zé)嵩偕宜?、拌合作業(yè)

3.2.3 攤鋪?zhàn)鳂I(yè)質(zhì)量控制

混合料攤鋪應(yīng)緊跟再生施工作業(yè)后面，攤鋪前調(diào)整好熨平板，檢查各種傳感器是否靈敏，所有準(zhǔn)備工作就緒后開始攤鋪。攤鋪時(shí)要控制好輸料螺旋力混合料的量，一般混合料埋沒輸料螺旋2/3為宜。攤鋪速度控制在2.5～3.5 m/min,攤鋪溫度控制在125～145℃（見圖5）。

圖5 就地?zé)嵩偕韬献鳂I(yè)

3.2.4 壓實(shí)作業(yè)質(zhì)量控制

混合料的碾壓可以采用輪胎壓路機(jī)、鋼輪壓路振動(dòng)壓路機(jī)。通常在混合料攤鋪后，用雙驅(qū)雙振壓路機(jī)關(guān)閉振動(dòng)裝置緊跟復(fù)樣機(jī)趁熱壓實(shí)，并以不產(chǎn)生推移、發(fā)裂為準(zhǔn)，要首先壓實(shí)接縫處。碾壓時(shí)應(yīng)將驅(qū)動(dòng)輪面向攤鋪機(jī)，直線段從兩側(cè)向中心碾壓，曲線段從內(nèi)側(cè)向外側(cè)碾壓。相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3輪寬，速度為2～4 km/h，在雙驅(qū)雙振壓路機(jī)碾壓一遍后，輪胎壓路機(jī)即開始碾壓，雙驅(qū)雙振壓路機(jī)碾壓兩遍后打開振動(dòng)裝置進(jìn)行復(fù)壓。復(fù)壓時(shí)，雙驅(qū)雙振壓路機(jī)振壓4遍，輪胎壓路機(jī)碾壓2遍。終壓時(shí)，雙驅(qū)雙振壓路機(jī)關(guān)閉振動(dòng)裝置，輪胎壓路機(jī)緊隨其后進(jìn)行碾壓，直至無(wú)輪跡。最大碾壓速度不超過4 km/h，碾壓終了溫度不應(yīng)低于65℃[5]。在碾壓過程中，壓路機(jī)不得在碾壓區(qū)段上轉(zhuǎn)向、掉頭、左右移動(dòng)位置，中途停留、變速或突然制動(dòng)。壓實(shí)段落應(yīng)無(wú)明顯界限，壓路機(jī)折回處不能在同一橫斷面，應(yīng)形成階梯形。在不黏輪的前提下，壓路機(jī)盡量少灑水，以保證壓實(shí)溫度（見圖6）。

圖6 就地?zé)嵩偕鷫簩?shí)作業(yè)

4 施工質(zhì)量檢測(cè)

施工結(jié)束后，以每1 km 5點(diǎn)的頻率對(duì)瀝青路面滲水系數(shù)、壓實(shí)度、構(gòu)造深度進(jìn)行檢測(cè)[6]，檢測(cè)結(jié)果如圖7所示。從中可以看到，該就地?zé)嵩偕┕ぢ范蔚钠骄鶟B水系數(shù)約為35 mL/min，遠(yuǎn)小于規(guī)范要求值100 mL/min，表明其具備良好的抗?jié)B水能力，其內(nèi)部空隙較少，且未形成連通孔隙。另外，其壓實(shí)度均超過96%，表明上述壓實(shí)工藝組合良好，可為同類工程提供參考。構(gòu)造深度平均值為0.7 mm，說(shuō)明就地?zé)嵩偕访婢邆淞己玫目够阅堋?/p>

圖7 施工質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

本文以廣東某高速公路復(fù)拌型就地?zé)嵩偕范螢橐劳泄こ?，從原材料檢測(cè)、級(jí)配設(shè)計(jì)及混合料性能驗(yàn)證等方面介紹了再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)流程。依托該實(shí)體工程系統(tǒng)闡述了復(fù)拌型就地?zé)嵩偕訜?、耙松、拌合、攤鋪及壓?shí)工藝及質(zhì)量控制措施。結(jié)果表明：復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青路面具有良好的高低溫性能、水穩(wěn)定性及抗滑性能，建議將其作為一種新型綠色環(huán)保養(yǎng)護(hù)手段推廣應(yīng)用。