就地热再生技术在汉十高速公路上的应用
【摘要】
沥青路面表面层出现裂缝、泛油、磨损、车辙、坑槽等病害或路用性能下降时，可使用现场热再生技术进行修复。文章通过室内试验介绍了现场热再生设计方法，并通过在养护工程上的应用，介绍了现场热再生施工过程中的质量控制以及热再生技术的优势。
【关键词】沥青路面；就地热再生；高速公路 【引言】
沥青混凝土路面经过一定时期的使用， 其使用性能会有所下降， 当使用性能低于规范的规定值时，需要对路面进行维修或改建。传统方案多是在旧沥青混凝土路面上铺设新的沥青混合料进行罩面，会提高原有路面的标高，破坏路面排水系统，导致立交桥净空减小、路面排水困难等问题；或者将原路面材料挖除废弃，再重新铺设路面结构，造成资源浪费和环境污染。沥青路面再生技术能够解决以上问题，其中的就地热再生技术近期在我国得到了推广应用。
1、工程概况
汉十高速自2003年建成通车以来，由于重载车辆增多，部分路段出现了车辙、裂缝、麻面、泛油、坑槽、沉陷、翻浆等病害，影响了行车速度和安全，降低了道路使用寿命。为此汉十管理处决定在通车时间最早的襄十段上，首次采用现场热再生技术对约10km沥青路面进行了修复。根据汉十高速襄十段的病害情况、路面旧沥青材料和骨料级配、再生路面的设计使用寿命，拟定采用复拌加铺的技术方案。
2、就地热再生混合料配合比设计
2.1、旧沥青路面材料级配与沥青用量
对旧沥青路面材料进行抽提测定沥青含量与级配，得到沥青混合料的沥青含量为4.74%（油石比为4.98%）。
2.2、再生沥青混合料配合比设计
2.2.1.再生添加剂确定
在回收的老化沥青中添加不同剂量的再生剂。通过沥青胶结料三大指标试验确定各种剂量下的沥青性能恢复程度确定选用的再生剂添加量为旧沥青混合料质量的0.4%。
2.2.2.新添加混合料配比确定
考虑到旧沥青混合料的整体级配偏粗，在添加新料时将级配适当调细，所以适当修正原级配。试配后确定SUP-12.5沥青混合料目标配合比为9.5-16：4.75-9.5：2.36-4.75：石屑：矿粉=25:29:9:33.4。
综合考虑路面变形、车辙情况，初步确定新沥青混合料的添加比例为旧沥青混合料的10%，即合成的复拌沥青混合料中新旧沥青混合料的含量分别为9.1%和90.9%。
2.2.3.新沥青添加量确定
新sup-12.5沥青混合料的初试油石比选用与旧sup-12.5沥青混合料相同的油石比（5.0%），采用旧沥青混合料+0.4%再生剂+10%新沥青混合料，在室内成型复拌型沥青混合料试件。根据试验路段的设计交通等级和沿线连续7天的最高平均气温，确定初始旋转压实次数Ni=9设计旋转压实次数Nd=125、最大旋转压实次数Nm=205。用上述复拌沥青混合料级配和拟定的最佳油石比拌制沥青混合料，经过SHSP M-007松散体老化后，按照AASHTO用SGC压实试件。根据压实过程中连续监测的各档压实次数的相应试件高度、估算的试件毛体积密度和最大理论密度，计算相应于Nd条件下的Va、VMA及VFA，试验结果见表1。
表1压实度试验结果表
油石比（%） 压实度（%） VV(%)
(Nd=125) VMA(%)
(Nd=125)
Ni=9 Nd=125 Nm=205
5.0 87.7 96.1 97.3 3.92 16.17
Va为4%的相应油石比如表2所示。
表2物理指标试验结果表
油石比（%） VV(%)
(Nd=125) VMA(%)
(Nd=125) 压实度（%）
Nm=205 Ni=9
4.95 16.18 75.28 97.2 87.6
根据上述试验结果，采用旧沥青混合料+0.4%再生剂+10%新沥青混合料成型的试件各项指标已经接近设计目标，因此可不添加新沥青。
2.2.4.马歇尔评价
采用上述确定的新旧料比例和再生剂掺加量进行马歇尔试验，试验结果见表3。
表3马歇尔物理力学指标试验结果表
油石比（%） 毛体积相对密度 孔隙率VV（%） 矿料间隙率VMA（%） 饱和度VFA（%） 稳定度（KN） 流值（mm）
5.0 2.478 4.73 16.7 71.7 12.2 3.3
要求值 —— 3-6 ≥14 70-85 ≥8 2-4
由上述试验结果可知，各项技术指标均满足要求。
2.2.5.再生混合料设计检验
采用旧沥青混合料+0.4%再生剂+10%新沥青混合料制备的马歇尔试件和车辙试件，分别进行残留马歇尔稳定度试验、冻融劈裂试验和车辙试验，试验结果表明，热再生沥青混合料各项性能均满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）。
3、现场热再生施工
3.1、施工工艺流程
封闭交通——作业面清扫——混合料拌和、运输——路面加热——路面耙松——添加再生剂、新沥青混合料（Super12.5）——再生料搅拌——再生料摊铺——碾压——开放交通
3.2、施工方法
3.2.1.清扫路面、画导向线
所有的准备工作完成后，开始清扫路面，用铁铲清除路面泥块、杂物，用扫帚、吹风机将路面清理干净；以免杂物混入再生混合料内。
3.2.2.沥青混合料拌和
①每天开拌前应对拌和设备进行检查，特别是仪表显示数据和实际数据是否相符。
②热料仓和冷料仓进料要相匹配，振动筛的筛孔尺寸及安整角度，筛层数量与配合比规定的集料规格相吻合，防止待料，尽量减少溢料，每天开盘拌合时，集料应提高加热温度，干拌2～3锅废弃后，正式拌料。
③拌和完后抽样检查沥青含量和矿料级配，调整施工配合比间的偏差，对混合料进行取料试验，以使试验室的马歇尔试验每天至少做一次（试件数量不少于6个）并要对混合料的外观进行检查。
④混合料贮存仓要贮存一定混合料，装车不能随拌随装，应一次装满一车为宜，贮存仓要有自动保温设备，设置恒温保温，尽量减少拌制好的混合料温度损失。
⑤当日拌制好的混合料当日铺完，严禁在贮存仓贮存。
⑥不准用回收粉尘代替矿粉
⑦拌和后的混合料必须均匀一致，无花白料、无结团成块或严重的离析现象。
3.2.3.沥青混合料的运输
①沥青混合料采用干净、有金属底板的自卸汽车运输，车槽内不得沾有有机物质，车辆底部及两侧均应清扫干净，并涂对沥青混合料无害的防粘液，并不让多余的混合料积聚在车箱底部。
②车辆装料分3次装料，第一次靠车厢前部，第二次靠车厢后部，第三次靠车厢中部。
③运料车应靠近再生机30cm左右时以空挡停车，使其由再生机推动前进，不得撞击再生机。
④为了防止尘埃污染和热量过分损失，沥青混合料运输车辆备有覆盖设备，采用保温蓬布严密覆盖；车槽四角应密封坚固。
⑤已装车的沥青混合料如温度超限或颜色异常，应废弃，不得送往摊铺现场。
⑥运到现场的沥青混合料，应有专人凭料单测温和外观检查；凡温度不合格，或发现花白，或团结，或颜色枯褐灰暗，或遭雨淋的，均应废弃，不得使用。
⑦已经离析或结成不能压碎的硬壳、团块或在运料车辆卸料时留于车上的混合料必须废弃，不得使用。
⑧运至铺筑现场的沥青混合料温度控制在不低于165℃。
3.2.4.路面加热
加热机加热旧路面时，要严格控制加热温度、行走速度及车辆间距；应根据现场情况，随时调节燃气压力、进行往复加热、调整加热机的行走速度及加热板与地面之间的高度等，确保路面始终得到均匀的加热。
3.2.5.路面耙松
①配置无极变宽耙松器，耙松器为旋转式。其上螺旋式排列着碳化钨硬质合金刀具。不仅能够温和的耙松加热后的路面材料，同时进行预拌，而且不会造成其中骨料的破碎。
②维特根先进的电子全自动控制系统，可通过液压系统，轻松调节耙松深度。
③耙松器各段间的重叠布置，可以灵活的改变工作宽度。这样可以确保机组的耙松深度、宽度能覆盖路面的全范围。
④施工中现场技术人员应采用手持式温度计，随时检查耙松边缘的温度。如果温度偏低，应及时调整加热宽度，以确保翻松边缘具有足够的温度，从而保证纵向接缝碾压密实。
⑤耙松层地面应有足够的粗糙度，其温度应大于100℃。
3.2.6.喷洒再生剂
①再生剂喷洒设备，应准确无误的按设计剂量喷洒，在机组行进速度变化，或者再生机的耙松深度变化时，其喷洒量可以自动按比例调整。
②旧路面均匀性较差时，应随旧路面含油量变化，适时调整再生剂的用量。现场控制再生剂用量应以室内试验数据为指导，经验判断为辅的综合控制方式。
③再生剂的添加设备带有自动报警装置，当再生剂喷洒偏少或没有喷洒的时候，报警器自动响起。
3.2.7.添加新沥青混合料
根据原设计要求，将恢复原路面Super12.5级配和保证路面横坡、纵坡，需要添加新沥青混合料。
3.2.8.搅拌
强劲的拌合装置。坚固、带加热的、双轴强制搅拌锅，确保了再生材料的优异的拌合质量。强劲、反向旋转的高科技搅拌器，将现有路面材料、再生剂、及新混合料，拌合成均匀的再生混合料。
3.2.9.摊铺
温度控制：热再生下承层（原中面层顶面）的温度不低于100℃；热再生混合料摊铺温度不低于120℃。
3.2.10.碾压
再生混合料的碾压根据混合料的类型和压实厚度选择采用2台钢轮振动压路机和1台胶轮压路机进行组合，控制好压实遍数和压实速度，保证面层压实度满足设计要求。
4、施工质量控制
4.1、严格控制旧路面加热温度
确保加热铣刨、摊铺后的温度控制在１３０～１４０℃，既不能过高，过高会加剧沥青路面的老化，又不能过低，过低会影响再生质量和压实质量。
4.2、再生剂的喷洒剂量要准确
现场控制必须多做试验，加强监控，确保再生剂喷洒量准确。对再生剂的喷洒装置必须每天进行清理，防止喷嘴堵塞。
4.3、铣刨厚度要均匀
铣刨深度要准确均匀，配备专人负责检查铣刨深度，随时检查， 发现铣刨深度误差过大及时调整，铣刨深度误差为５ｍｍ，尽量做到准确。
4.4、再生沥青混合料的质量控制
路段施工过程中，对热再生沥青混合料取样，进行沥青抽提实验及马氏实验，分别检验老沥青性能的恢复情况及再生沥青混凝土的性能指标。
4.5、压实度控制
沥青路面的压实度是沥青路面质量的重要指标，必须严格控制， 必须达到设计文件和规范的要求。要控制好压实度，必须控制好沥青混凝土料的碾压温度、碾压遍数。
4.6、平整度控制
控制好摊铺机的行进速度，尽量少停机，而且厚度要均匀。
4.7、接缝
施工缝接缝处必须平顺、密实， 每天收工时记住松铺刻度值， 开工时即按此松铺系数。现场配备小孔筛，接缝出现离晰时筛小料填充， 以保证接缝质量。
5、就地热再生优点
5.1、任何直接重铺或铣刨后再填补的工程都可以用热再生的方法，旧路面混合料就地再生利用，不需要搬运废料过程及废弃物堆放场地。 5.2、能保证骨料的完好和级配，100％地利用旧料。热再生设备重新混合搅拌的再生料，经检测，再生料和新的沥青混和料具有一样的生命周期。 5.3、不受大的交通流量的，与以前的维修方法相比，影响交通及沿途居民的程度小，施工结束就可以开放交通。 5.4、施工产生的振动、噪音比其他施工方法小，有利于环保。 5.5、适于基层承载力良好，因面层疲劳而龟裂、车辙、破损的路面。损坏波及到基层以下时，原则上不适用。但对可以通过注浆加固后恢复路基结构的路段，仍可利用热再生修复。
5.6、热再生不能修复位于沥青层以下较深位置的伸缩裂纹，可以达到最大深度为50mm的位置，但可以通过二次加热达到更深的再生深度。 5.7、对新修路面有缺陷的区域进行修整，成本低。
【结语】
从本次汉十高速热再生技术试验可以看出，再生沥青混合料的性能均优于普通新拌沥青混合料，采用就地加热、翻松、搅拌、摊铺、压实等连续作业，一次成型新路面，经济、高效、快速、环保、节约，具有显著的经济效益和社会效益。现场热再生修补方法与传统方法相比，效率高，工人劳动强度低，旧路材料完全利用，新沥青料用量可节省80%，符合节能环保的大趋势。因此，沥青路面现场热再生方法在沥青路面养护中会得到更为广泛的应用。【参考文献】
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