廠拌熱再生技術(shù)在公路養(yǎng)護工程中的應(yīng)用

張濤濤

（畢節(jié)市公路建設(shè)養(yǎng)護有限公司，貴州 畢節(jié) 551700）

0 引言

隨著早期服役的道路逐漸達到設(shè)計壽命，大量老舊瀝青道路面臨改造和翻修，在此過程中，往往會產(chǎn)生大量的廢舊瀝青混合料。改革開放前，受到經(jīng)濟條件和施工水平的制約，我國對道路翻修產(chǎn)生的混合料直接進行廢棄處理，但隨著近年來養(yǎng)護施工水平不斷提高，瀝青混合料再生技術(shù)逐漸成為廢舊瀝青混合料的主要處理方式。

目前，我國常用的瀝青混合料再生技術(shù)有廠拌熱再生和就地冷再生技術(shù)。廠拌熱再生技術(shù)是將道路銑刨得到的混合料運輸回拌和廠，經(jīng)過設(shè)備破碎和篩分后，摻入一定分量的再生劑，重新制得新瀝青混合料的方法。就地冷再生則是通過再生設(shè)備直接對銑刨得到的混合料進行再生[1]。相比而言，廠拌熱再生得到的混合料性能更好，因此，廠拌熱再生運用較多。

1 廠拌熱再生工程特性及機理

1.1 瀝青再生機理

瀝青是從石油中提煉獲取的一種高分子化合物，作為瀝青混合料的主要成分，其品質(zhì)的好壞直接影響路面的使用性能。瀝青由膠質(zhì)、飽和分、芳香分和瀝青質(zhì)四大主要成分構(gòu)成。瀝青老化是在氧氣、溫度等外界環(huán)境影響下，瀝青中的輕質(zhì)組分——芳香分向瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)變的過程，該過程直接造成瀝青變脆變硬，極大降低了瀝青的各方面性能。瀝青再生則是通過向老化的瀝青中添加新瀝青或再生劑，以提高瀝青中輕質(zhì)組分比例從而實現(xiàn)性能的提升。

1.2 回收材料質(zhì)量控制

回收路面材料俗稱“RAP 材料”，嚴(yán)禁隨意混雜，應(yīng)按照分類堆放原則，采用專用機械設(shè)備利用開挖的方式將RAP 材料進行回收，RAP 材料堆放和回收時不得有其他廢料、水、雜草等雜物混入。待RAP 材料回收完畢后，采用推土機將RAP材料混合料均勻鋪開，再采用破碎設(shè)備將RAP 材料破碎，使其粒徑降低。按規(guī)定，RAP 材料最大粒徑應(yīng)小于再生瀝青混合料最大公稱粒徑。值得注意的是，RAP 材料未經(jīng)處理不得投入工程使用。施工技術(shù)人員必須選用合適篩孔分檔篩分RAP材料，控制好RAP 材料在運輸堆放過程中的離析問題，且需做好妥善的防水措施。

2 工程概況

某公路工程通車運營至今未進行過大規(guī)模養(yǎng)護，隨著近年來城區(qū)擴建，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展帶來交通量的急劇增長，導(dǎo)致部分路段出現(xiàn)十分明顯的裂縫、網(wǎng)裂和坑槽病害，嚴(yán)重影響行車舒適性和安全性。為恢復(fù)道路品質(zhì)，道路管理部門決定對路段進行整體提質(zhì)改造，基于經(jīng)濟、環(huán)保原則，經(jīng)過專家商討后決定采用廠拌熱再生技術(shù)對道路進行施工處理。

3 廠拌熱再生施工工藝

3.1 RAP 回收與處理

瀝青路面的廠拌熱再生技術(shù)應(yīng)保證混合料中碎石粒徑的完整性，因此，在進行道路銑刨過程中，需要根據(jù)道路的層次進行銑刨處理。本項目道路面層結(jié)構(gòu)為三層，應(yīng)分三次進行銑刨施工，避免一次銑刨導(dǎo)致各結(jié)構(gòu)層中集料的混雜。此外，一般用于下面層和中面層的混合料抗滑耐磨性較差，在進行舊料再生過程中應(yīng)控制中下面層集料仍用于中下面層。即使通過分層銑刨方式仍很難控制碎石的均一性，在熱再生前還需要對混合料進行破碎和篩分。目前我國熱再生工程中常用的破碎舊料方式有冷粉碎法和加熱粉碎法兩種，冷粉碎法是通過破碎機在低溫條件下對舊料進行粉碎細化，該方法的缺點是容易對舊料的級配產(chǎn)生破壞[2]。另一種方法是加熱粉碎法，該方法將舊料進行加熱后進行柔性粉碎。加熱粉碎法能夠較好維持舊料原本的級配，但因為加熱的原因可能會導(dǎo)致瀝青進一步老化。本項目采用加熱粉碎法對舊料回收破碎并進行篩分處理。

3.2 RAP 摻量的確定

瀝青混合料的再生，本質(zhì)上是改變?yōu)r青中的各種組分的比例，通過新瀝青與舊料的相互作用提升輕質(zhì)組分含量，以此恢復(fù)舊料的各種性能。因此，在進行混合料再生過程中確定RAP摻入量的比例是必不可少的步驟。本項目通過對比摻入不同比例舊料后混合料的高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性，確定RAP的最佳摻入量。

3.2.1 高溫性能試驗

在進行混合料再生前拌和，為了保證再生混合料高溫性能滿足要求并確定RAP 最佳摻入量，本項目通過對比0%、10%、20%和30%舊料摻入時混合料動穩(wěn)定度來評價其高溫性能。

如表1，根據(jù)車轍試驗可知，隨著舊料摻入比例不斷提升，混合料的動穩(wěn)定度從1458 次/mm 提升至3726 次/mm，提升幅度高達2.55 倍，表明舊料摻入量越高，混合料的動穩(wěn)定性越好。引起該情況的主要原因可能是舊料在長時間外界環(huán)境和荷載作用下性能已經(jīng)趨于穩(wěn)定。

表1 混合料動穩(wěn)定度測定結(jié)果

3.2.2 低溫性能試驗

項目根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011）制備標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試件，通過低溫彎曲試驗評價混合料低溫性能，試驗結(jié)果見表2。

表2 混合料低溫抗裂性能測定結(jié)果

根據(jù)瀝青混合料低溫彎曲試驗結(jié)果可知，隨著舊料摻入比例提升，混合料的最大彎拉應(yīng)變從2.384με 下降至2.251με，而彎曲勁度模量逐步提升，表明混合料的低溫性能隨著舊料摻入量的提高逐漸變差。

3.2.3 水穩(wěn)定性試驗

水穩(wěn)定性試驗主要通過檢測浸水后的混合料殘留穩(wěn)定度、劈裂抗拉強度和凍融劈裂強度比進行評價。

根據(jù)路面施工規(guī)范要求，混合料在進行浸水試驗后殘留穩(wěn)定度應(yīng)不低于80%。從表3 可看出，舊料摻入量達到40%時會大幅度降低混合料的水穩(wěn)定性。

表3 混合料水穩(wěn)定性測定結(jié)果

綜合車轍試驗結(jié)果、低溫彎曲試驗結(jié)果和浸水馬歇爾試驗結(jié)果，同時考慮經(jīng)濟性原則，最終確定舊料摻入比例為30%。

3.3 瀝青混合料的拌和

相比就地冷再生技術(shù)，廠拌熱再生技術(shù)雖然增加了運輸成本，但工廠拌和制備得到的混合料在性能上更好。本項目采用工廠拌和法進行拌和，首先將回收處理后得到的舊料進行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度應(yīng)控制在125℃至130℃，加熱完畢后加入再生劑進行干拌，干拌過程應(yīng)控制在15s 左右，然后加入溫度在170℃至185℃之間的新集料干拌10s，最后加入新瀝青濕拌40s。該過程需要嚴(yán)格控制每種材料的溫度，避免材料老化并保證拌和均勻。此外，在拌和過程中要嚴(yán)格記錄每種材料的摻入量，保證比例符合設(shè)定要求，對于出料后的混合料應(yīng)進行相關(guān)質(zhì)量檢驗后方可運輸出廠[3]。

3.4 瀝青混合料的運輸

混合料運輸前應(yīng)對自卸汽車的車槽內(nèi)部進行清理，同時車內(nèi)壁涂抹防黏劑，避免混合料黏結(jié)車廂影響卸料。此外，在裝料出拌和廠前，應(yīng)加蓋篷布減緩混合料溫度的散失，若抵達施工現(xiàn)場時混合料溫度過低，將直接影響后續(xù)攤鋪與碾壓施工。

3.5 瀝青混合料的攤鋪和碾壓

本項目對原道路面層進行銑刨，保留了水穩(wěn)基層結(jié)構(gòu)，在進行攤鋪施工前應(yīng)對基層表面碎石進行清理，并撒布一定分量的透層瀝青，提高基層與面層的黏結(jié)性?？紤]到本項目為雙向六車道形式，為避免混合料離析，采用兩臺攤鋪機對單幅道路進行作業(yè)，道路兩側(cè)邊緣輔以人工補料。混合料攤鋪過程中應(yīng)控制攤鋪機勻速前進，施工人員跟隨攤鋪機對混合料厚度進行測定，確保攤鋪厚度滿足設(shè)計文件要求。再生混合料與普通混合料壓實步驟一致，碾壓過程應(yīng)根據(jù)施工組織設(shè)計要求進行作業(yè)。碾壓方案見表4。

表4 碾壓方案

3.6 廠拌熱再生施工質(zhì)量檢測

結(jié)合《廠拌熱再生瀝青混合料施工技術(shù)控制要點》，廠拌熱再生瀝青混合料施工完畢后應(yīng)立即對施工質(zhì)量進行檢測評價控制。由于廠拌熱再生瀝青混合料施工溫度一般高于普通瀝青混合料8℃～15℃，同時拌和時間更長一些，會比普通瀝青混合料拌和多出5s ～15s，所以拌和完畢出廠的廠拌熱再生瀝青混合料溫度要高出10℃～15℃。

試驗路段施工完畢后，施工技術(shù)人員對拌和、運輸、攤鋪、碾壓整個過程進行質(zhì)量控制。選用無核密度儀（PQI）（如圖1）設(shè)備檢查試驗路段再生路面壓實度狀況。壓實度不滿足要求的區(qū)域應(yīng)及時進行補正處理，人工檢查壓實完后再生路面的平整度和表面離析狀況。

圖1 無核密度儀（PQI）現(xiàn)場壓實度檢測

廠拌熱再生瀝青試驗路段壓實度檢測結(jié)果如表5 所示，試驗路段PQI 密度檢測結(jié)果滿足《廠拌熱再生瀝青混合料施工技術(shù)控制要點》中規(guī)定的技術(shù)與指標(biāo)，其壓實度符合要求，再生路面施工質(zhì)量良好，證實了廠拌熱再生瀝青混合料施工技術(shù)的可行性和實用性，路面平整度良好，表面無明顯離析現(xiàn)象。

表5 試驗路面壓實度檢測結(jié)果

4 結(jié)語

瀝青路面因其優(yōu)越的性能被廣泛應(yīng)用于高速公路和城市道路建設(shè)，但隨著使用時間增長，道路不可避免地出現(xiàn)病害問題，在維修養(yǎng)護過程中會產(chǎn)生大量廢舊瀝青混合料，若得不到及時處理將會對環(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p害。本文依托某項目工程實例，詳細介紹了廠拌熱再生技術(shù)的技術(shù)特點和施工工藝，為廠拌熱再生技術(shù)的推廣和應(yīng)用積累了寶貴的經(jīng)驗。