干線公路工程瀝青路面廠拌熱再生施工技術(shù)分析

收稿日期：2024-01-15

作者簡介：劉錦濤（1979—），男，本科，高級工程師，研究方向：公路工程管理。

摘要 為進(jìn)一步提升干線公路工程的瀝青路面質(zhì)量，對瀝青路面的廠拌熱再生施工技術(shù)進(jìn)行了分析，通過拆除、重建原路面確保路面能夠滿足持續(xù)性的通行所需，增加路面使用壽命。可采取實(shí)踐探究的方法，按照舊路處理、原材料指標(biāo)檢測等流程開展研究工作，得出可靠結(jié)論，即廠拌熱再生施工技術(shù)具備較好的應(yīng)用效果，路面質(zhì)量得到大幅提升。在后續(xù)的發(fā)展中，仍需規(guī)劃性地進(jìn)行干線公路工程瀝青路面的廠拌熱再生施工技術(shù)分析，以期實(shí)現(xiàn)對該項(xiàng)技術(shù)的持續(xù)優(yōu)化和使用。

關(guān)鍵詞 干線公路工程；瀝青路面；廠拌熱再生施工技術(shù)

中圖分類號 U418.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）09-0080-03

0 引言

干線公路工程，作為公路系統(tǒng)的重要組成部分，對于維護(hù)良好的出行環(huán)境來說是不可或缺的一部分。但是，很多干線公路工程瀝青路面的建設(shè)時間早，已出現(xiàn)了較多的質(zhì)量問題，不能滿足使用需求。在此環(huán)境下，有必要探索廠拌熱再生施工技術(shù)在瀝青路面整修中應(yīng)用的可能性與具體路徑，以起到對干線公路工程更大限度的保護(hù)作用。

1 廠拌熱再生施工技術(shù)簡述

廠拌熱再生施工技術(shù)，指的是將路面原瀝青混合料鏟除、收集，送至攪拌廠，通過專業(yè)器械對其破碎、篩分、性能檢驗(yàn)。然后，結(jié)合其老化程度，對再生瀝青混合料的配合比展開設(shè)計，在舊瀝青混合料中加入各種新材料，以得到全新的廠拌熱再生瀝青路面混合料，從而解決路面泛油、松散、車轍、裂縫等質(zhì)量問題，改善路面結(jié)構(gòu)[1]。

2 廠拌熱再生施工技術(shù)指標(biāo)

在對廠拌熱再生施工技術(shù)的配合比展開設(shè)計前，應(yīng)充分考慮回收瀝青路面材料RAP的瀝青用量、摻配比例、礦石用量、新材料用量等，結(jié)合再生混合料性能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各材料的配合比設(shè)計。然后，參考《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG F41—2008）的標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計范式等，組織進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，以保證混合料的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益?；旌狭像R歇爾試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

3 干線公路工程瀝青路面廠拌熱再生施工技術(shù)的應(yīng)用路徑

3.1 舊路處理

因原路面基礎(chǔ)、瀝青面層間具有較強(qiáng)黏附力，在舊路面開挖時可能損壞基層材料，故應(yīng)做好舊路處理，以減少損失。主要步驟如下：

（1）舊路翻挖：結(jié)合干線公路工程路面老化程度、瀝青含量、級配等，確定翻挖路段，利用專業(yè)設(shè)備按照既定步驟進(jìn)行翻挖即可。若基礎(chǔ)材料為灰土，應(yīng)及時除去，避免損壞混凝土；若檢測原基礎(chǔ)物料主要是碎石類，對再生拌和料性能不會產(chǎn)生影響，不需對其進(jìn)行清理。

（2）破碎、篩分：將原瀝青混合料碾壓成25～35 mm之間的細(xì)碎粉末，嚴(yán)控攪拌比例，排出混凝土中的廢油，所用破碎方法可結(jié)合工程實(shí)際而定[2]。

（3）材料回收：針對回收瀝青材料（RAP），先組織開展二次破碎，再通過裝載機(jī)、推土機(jī)等將一個料堆的RAP材料混合、破碎，確保RAP材料的最大粒徑小于再生混合料的最大公稱粒徑。

3.2 原材料指標(biāo)檢測

（1）舊瀝青混合料：指標(biāo)檢測的根本目的是判斷舊瀝青混合料能否再投入到再生料的制作中，避免影響再生料攤鋪質(zhì)量。結(jié)合路面整體情況，選擇S325老路銑刨瀝青混合料，進(jìn)行混合料指標(biāo)檢測；然后，按照Superpave設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)方法組織開展試驗(yàn)，主要是對銑刨的混合料展開抽提、篩分試驗(yàn)，控制變量，以減少來自人員、設(shè)備、天氣等影響；最后，得出各類礦料、瀝青的相對密度試驗(yàn)結(jié)果，如表2所示。

（2）瀝青膠結(jié)料：參考干線公路工程路面標(biāo)準(zhǔn)，檢測新瀝青材料指標(biāo)，評測其是否滿足使用標(biāo)準(zhǔn)。按照與舊瀝青調(diào)和一致的方法，進(jìn)行新瀝青材料調(diào)和，確保再生可行性；然后，結(jié)合舊料、新料比例，得出舊瀝青、新瀝青比例；最后，組織開展瀝青膠結(jié)料的三大指標(biāo)試驗(yàn)，具體如表3所示。

表2 集料、瀝青密度的試驗(yàn)結(jié)果表

礦料類型 毛體積

相對密度 表觀

相對密度 吸水率/%

礦料1# 2.704 2.725 0.28

礦料2# 2.698 2.721 0.33

礦料3# 2.826 2.895 0.86

礦料4# 2.692 2.769 1.03

粗RAP 2.706 2.765 0.79

細(xì)RAP 2.687 2.753 0.89

礦粉 — 2.704 —

瀝青混合料相對密度 1.031

（3）其他：集料選擇，以玄武石、石灰?guī)r等高強(qiáng)度集料為主；再生劑所選材料的黏度區(qū)間為0.01～20 Pa·s、流變指數(shù)＞0.9、芳香烴含量≥30%。

3.3 瀝青性能恢復(fù)

瀝青使用過程中，因長期暴露在空氣中，在溫度變化、風(fēng)雨等作用下，可能會出現(xiàn)各種物理、化學(xué)變化，如氧化、縮合、脫氫、蒸發(fā)等，其本身結(jié)構(gòu)組成可能已發(fā)生一定變化。結(jié)合上述舊瀝青混合料指標(biāo)的檢測結(jié)果，從舊瀝青再生機(jī)理出發(fā)，向其中添加再生劑，調(diào)整不同組分的比例關(guān)系，以促使瀝青性能恢復(fù)。要做好該項(xiàng)工作，從舊瀝青混合料中至少提取10組實(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行物理、化學(xué)性能分析；然后，不斷調(diào)整再生劑的加入比例，最終確定適宜的比例間隔，再組織性能試驗(yàn)。關(guān)注舊瀝青混凝土在針入度指數(shù)、延度、軟化點(diǎn)、針入度等方面的指標(biāo)，確保性能達(dá)標(biāo)，能應(yīng)用于廠拌熱再生施工進(jìn)程。

3.4 配合比設(shè)計

根據(jù)上述原材料指標(biāo)的檢測結(jié)果，選定試驗(yàn)指標(biāo)/新料∶粗RAP∶細(xì)RAP的摻配比為75∶10∶15，參考Superpave設(shè)計一般方法，進(jìn)行再生集料的結(jié)構(gòu)設(shè)計。主要關(guān)注以下要點(diǎn)：

（1）設(shè)計方法：選擇細(xì)、中、粗三種級配進(jìn)行調(diào)試，結(jié)合集料性質(zhì)（吸水率、密度等），得出不同級配對應(yīng)的初始用油量。在4%空隙率條件下，計算不同級別的初始次數(shù)壓實(shí)度、礦粉與有效瀝青含量比（F/A）、飽和度（VFA）、礦料間隙率（VMA），具體如表4所示。綜合不同級配下的參數(shù)特征，發(fā)現(xiàn)級配1的效果明顯更好。

表4 不同級配下瀝青用量的試驗(yàn)參數(shù)表

配合比 瀝青含量 初始壓實(shí)度 F/A VFA VMA

級配1 4.74 85.5 0.96 71.8 14.2

級配2 4.34 85.2 1.17 69.7 13.2

級配3 3.90 85.0 1.41 67.5 12.3

Superpave標(biāo)準(zhǔn) ≤89.0 （0.6～1.2）* 65～67 ≥13.0

（2）瀝青用量：在確定設(shè)計級配后，進(jìn)行瀝青用量P設(shè)計，可結(jié)合美國瀝青協(xié)會維姆混合料試驗(yàn)的計算方法，估算瀝青目標(biāo)用量（包括舊瀝青、新瀝青、再生劑等），獲取再生瀝青混合料中瀝青總含量，按照下式（1）計算：

P=0.035a+0.045b+Kc+F （1）

式中，P——再生瀝青混合料中瀝青總量估算值；a——通過2.36篩以上的集料所占比例；b——通過0.75～2.36 mm篩的集料所占比例；c——通過0.075篩的所占比例；K——常數(shù)，具體取值取決于c，當(dāng)c取值為6%～10%時，K取值為0.18，當(dāng)c取值為0%～5%時，K取值為0.18；F——與路面表觀特性、集料比重等有關(guān)，若缺乏具體參考，通常取值為0.7。

（3）混合料設(shè)計驗(yàn)證：為保證配合比設(shè)計的適宜性，基于室內(nèi)成型馬歇爾試件，應(yīng)嚴(yán)控混合料檢測指標(biāo)，展開瀝青最佳用量分析，并展開抗裂性能、高溫性能檢測，以保證其滿足使用需求。

3.5 拌和

（1）拌和要點(diǎn)：按照配合比設(shè)計數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備拌和裝置，展開集中拌和。在攪拌進(jìn)程中，嚴(yán)控攪拌時間、加熱溫度，逐次加入新集料，同時嚴(yán)控新舊集料攪拌與加熱溫度，保證集料混合均勻，避免留下白料[3]。

（2）攪拌注意事項(xiàng)：在攪拌RAP瀝青黏結(jié)劑時，應(yīng)避免燙傷，保證拌和溫度滿足相關(guān)規(guī)定；RAP物料應(yīng)在攪拌中充分分散，均勻攪拌；在引入再生劑時，觀察其與RAP黏合劑的融合程度，盡量避免產(chǎn)生瀝青煙霧，引發(fā)二次污染。

3.6 運(yùn)輸

再生混合料能否穩(wěn)定、快速地運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，對于最終的施工質(zhì)量也會產(chǎn)生較大影響。因此，在完成混合料拌和后，應(yīng)安排車輛按照既定線路第一時間運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。車輛的具體數(shù)量可由公式（2）確定：

L=（t1+t2+t3）/T+a+1 （2）

式中，L——所需車輛數(shù)量；t1——車輛運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場所需的時間；t2——車輛從施工現(xiàn)場至攪拌站所需的時間；t3——車輛卸料、協(xié)調(diào)、進(jìn)出場等所需的時間，單位均為分鐘；a——備用車輛的數(shù)量。

為保證運(yùn)輸質(zhì)量，還需關(guān)注到以下幾點(diǎn)：在裝填再生混合料時，應(yīng)分批次裝入，避免一次裝入過多而造成的積壓、離析；在每次裝填前、后都需將運(yùn)料車打掃干凈，并由專人負(fù)責(zé)；為避免對混合料質(zhì)量產(chǎn)生影響，可在車輛表層鋪上一層適量的防黏劑，以防過多而堆積在車輛中，混入混合料，影響正常使用；在惡劣天氣下運(yùn)輸混合料時，可在車輛上層覆蓋一層遮擋物[4]。

3.7 攤鋪

再生瀝青混合料攤鋪與常規(guī)攤鋪工作并無太大區(qū)別，只需關(guān)注以下要點(diǎn)即可：嚴(yán)控攤鋪溫度在135～140 ℃區(qū)間內(nèi)，若處于低溫環(huán)境中，控制攤鋪溫度≥150 ℃。對平整鋪層預(yù)熱，應(yīng)按照階梯式鋪裝法展開，控制鋪裝速度≤2 m/min，勻速推進(jìn)，盡量一次完成攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。

3.8 碾壓

（1）碾壓要點(diǎn)：碾壓施工關(guān)系到工程最終的平整度、壓實(shí)度，可采取機(jī)械碾壓方法，結(jié)合混合料類型、壓實(shí)厚度、壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)等，精選壓路機(jī)組合，具體如表5所示。實(shí)際碾壓時應(yīng)關(guān)注以下要點(diǎn)：初次加壓時，應(yīng)緊隨攤鋪機(jī)后面，通過振動壓路機(jī)靜壓，每次碾壓2～3次，速度設(shè)定為2～3 km/h；復(fù)壓時選擇輪胎壓路機(jī)，每道工序碾壓3～4次，控制車速3～5 km/h；終壓選擇鋼輪壓路機(jī)[5]。

表5 再生混合料壓實(shí)表

壓實(shí)

階段 壓路機(jī)選型 碾壓方式 遍數(shù)/

遍 速度/

（km/h）

初壓 振動壓路機(jī) 靜壓1～2遍，再振動壓實(shí) 2～3 2～3

復(fù)壓 輪胎壓路機(jī) 常規(guī)碾壓即可 3～4 3～5

終壓 鋼輪壓路機(jī) 常規(guī)碾壓即可 2～3 3～6

（2）注意事項(xiàng)：在碾壓過程中，應(yīng)保持速度平穩(wěn)、緩慢，嚴(yán)禁急剎車、急轉(zhuǎn)彎等，以防損壞道路。在瀝青層表面壓實(shí)時，為避免熱量短時間內(nèi)降低過快，每次碾壓重疊度控制在30 cm左右，也可結(jié)合路面實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。同時還應(yīng)注意，在攤鋪材料完全自然冷卻或者路面溫度＜50 ℃時，再進(jìn)行運(yùn)輸，以保證安全。

4 施工質(zhì)量檢測

為保障干線公路工程瀝青路面的廠拌熱再生施工技術(shù)應(yīng)用合格，應(yīng)對其施工質(zhì)量進(jìn)行檢測，可從以下兩個方面展開：

4.1 馬歇爾穩(wěn)定度測試

對完成鋪筑的瀝青路面下面層進(jìn)行鉆芯取樣，設(shè)定芯樣直徑為100 mm，然后組織專業(yè)技術(shù)人員對芯樣進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，測試結(jié)果如表6所示。就表中數(shù)據(jù)而言，所取芯樣的測試結(jié)果均滿足馬歇爾穩(wěn)定度規(guī)范。同時，因在中下面層加鋪了厚度為1 m的同步碎石封層，可保證下面層芯樣的高度為5 cm左右，普遍低于下面層的設(shè)計值6 cm。

表6 瀝青路面下面層芯樣馬歇爾穩(wěn)定度的測試結(jié)果表

測試芯樣編號 芯樣高度/mm 穩(wěn)定度/kN 穩(wěn)定度修正值/kN

1# 47.1 6.83 11.33

2# 48.2 8.46 14.28

3# 55.6 10.75 13.81

4# 54.1 10.02 12.65

4.2 路面滲水系數(shù)測試

以《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60—2008）為指導(dǎo)，組織開展路面滲水系數(shù)測試，具體檢測方法和結(jié)果如表7所示。由測試數(shù)據(jù)可知，干線公路工程行車道東西向兩側(cè)的混凝土路面滲水系數(shù)略高于中央分隔帶側(cè)，且大多數(shù)測試點(diǎn)精度均能達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

表7 干線公路工程路面滲水系數(shù)的測試表

測試編號 測點(diǎn)位置 滲水500 ml

耗費(fèi)時間/s 滲水系數(shù)/

（ml/min）

1# 路中 — 未發(fā)現(xiàn)路面滲水

2# 中央分隔帶 38 420

3# 行車道 75 307

4# 路中 90 275

5# 路中 — 未發(fā)現(xiàn)路面滲水

6# 路中 — 未發(fā)現(xiàn)路面滲水

5 結(jié)語

綜上，該文圍繞干線公路工程瀝青路面廠拌熱再生施工技術(shù)的應(yīng)用路徑，展開了深度分析與探究。對比其他相關(guān)研究工作，該文的核心在于從路面拆除出發(fā)，關(guān)注廠拌熱再生施工技術(shù)應(yīng)用的細(xì)節(jié)部分，以不斷累積經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用進(jìn)程，從根本上提升路面質(zhì)量與使用效果。在未來階段的發(fā)展進(jìn)程中，干線公路工程瀝青路面的廠拌熱再生施工技術(shù)將朝著精細(xì)化、智能化方向發(fā)展，以拓寬廠拌熱再生施工技術(shù)的應(yīng)用空間，使其發(fā)揮更大作用。

參考文獻(xiàn)

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