沥青路面就地热再生施工技术在G6G20中的应用

谢建林

摘要：宁夏自2008年开始利用就地热再生技术进行高速公路路面维修处治，目前已完成近240多万平米的维修。通过G6、G20宁夏境高速公路沥青路面就地热再生施工技术应用的研究，对再生剂用量、沥青混合料配合比设计、新料添加用量等进行探讨和研究，介绍了就地热再生技术的特点、适用范围，对施工过程中出现的问题进行总结并提出对策和改进方法，为沥青路面就地热再生工程的推广和应用提供理论和实际数据支持。

关键词：沥青路面；就地热再生；技术；应用

Abstract: Ningxia since 2008 started to use the hot in-place recycling technology of expressway pavement repair treatment, it has completed nearly about 2400000 square meters of repair. Through the G6, G20 Ningxia exit of expressway asphalt pavement heating construction technology application research, discuss and the research on the regeneration agent dosage, asphalt mixture ratio design, the new material added content carries on the, introduces the hot in-place recycling technology characteristics, scope of application, the construction process problems were summed up and put forward countermeasure and the improvement method, for hot in-place recycling for asphalt pavement engineering of the promotion and application of theory and actual data support.

Key words: asphalt pavement; hot in-place recycling technology; application;

中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号

1 引言

我国高速公路建设事业近年得到迅速发展，道路通车里程也迅速增加。近年来，我区建成投入使用的京藏高速（G6）和青银高速（G20）及福银高速（G70）等高速公路，总的通车里程已达1306公里。但部分路段不同程度地出现了车辙、拥包、沉陷、桥头跳车等路面病害，虽经几年来不断处治，但原有路面病害仍在不断发展，影响到高速公路完整的使用功能，因此，道路的养护、改造任务也越来越重。以往对高速公路沥青路面的改造方法是:铣刨、外运然后再重新铺筑新路面，这样既浪费集料、沥青资源也不利于环保。为了大力构建“环境友好型和资源节约型”社会，如何合理开发利用旧路原材料进行路面维修和改造，就显得更加迫切和需要。

2 沥青路面就地热再生的概念和优缺点

就地热再生（hot in-place recycling）简称HIR，是指在出现车辙病害的路面现场，采用专用的就地热再生设备，对沥青路面进行加热、铣刨、就地添加一定数量的新沥青、新沥青混合料、再生剂等，经热态拌合、摊铺、碾压等工序，一次性实现对表面一定深度范围内的旧沥青混凝土路面再生的技术，从而实现旧沥青路面性能的快速恢复。

就地热再生技术，具有可实现原沥青路面材料100%的再生利用，节约了资源和经费，保护了生态环境，且施工速度快、对交通影响小等诸多优点。

施工时对旧路面的加热产生大量烟尘对周边环境会造成短期影响，对施工人员身体也会产生一定程度的危害，同时由于机组加热产生的热量，如果防护措施不当，会对中央分隔带内的树木、植被造成损害。

3 就地热再生的适用条件

主要用于路基完好，路面破损深度3-5em的沥青混凝土路面的维修。可以消除沥青上浮带来的病害。原有沥青材料经再生处理后，能恢复其原有性能和寿命，提高路面承载能力。同时判定是否适合适用就地热再生技术，还要运用综合技术处理较大病害、综合分析路面的病害、综合分析经济、技术、交通、环保、工期等各种因素，最后判断是否适合就地热再生。

4 沥青路面就地热再生配合比设计

宁夏高速公路沥青路面由于冬季温差大、夏季炎热、大吨位车辆不断增加等原因，部分路段出现了较严重的病害。近几年，宁夏公路管理局采用就地热再生施工技术对病害路段进行了修复。

4.1 路面旧料调查情况

按照指南在所维修的路段进行钻芯取样，分别在维修旧路面的病害处取66个芯样，并进行室内试验：采用离心式抽屉仪回收旧料的沥青，并测试旧沥青的物理性能指标（针入度、延度、软化点）。通过对抽提后旧矿料进行分析，测试得到旧路面的沥青含量平均值为4.75%。

表1回收旧沥青的物理技术指标

经调阅原路面设计、施工资料与筛分、抽提试验结果对比，原路面施工时实际采用的SAC-16型级配，沥青用量偏大，旧料的级配与中值相比偏细，0.6mm筛孔通过率超出上限，矿粉通过率偏大，表明混合料的级配出现了一定程度的细化。同时可以看出原路面中的沥青针入度降低、延度下降、软化点增大，说明沥青老化现象比较严重。

根据原旧路路面沥青混合料级配等技术指标情况，划分为三个段落按三个施工配合比进行施工控制，具体为：G6北段：K1080+000-K1143+000，G6姚叶段：K1145+000-K1225+000，南段：G6K1225+000-K1367+000。

本文主要针对北段热再生施工技术应用进行论述。

4.2 目标配合比设计

4.2.1再生混合料类型的选择

经查阅该工程的施工技术数据可知原路上面层结构采用SAC-16型结构，且旧路材料的抽提级配数据也证明原路面混合料的级配变化不大，且在AC-16的规范要求之内，以上因素就决定了该就地热再生工程的再生混合料类型为AC-16C型密级配沥青混凝土。

4.2.2再生沥青标号的选择

由于再生沥青混合料的品质要求与普通沥青混合料的要求基本一致的，故对再生沥青标号的选择也应该与普通沥青路面对沥青标号的选择一样。本次就地热再生工程所在地石嘴山市夏天热，冬天冷，气候干旱。属2-2-4气候分区。根据规范要求需选用90号A级道路石油沥青。

4.2.3再生剂用量的确定

本次热再生工程中再生剂掺量通过沥青三大指标常规试验确定。再生路段的设计标号为90号A级道路石油沥青，旧沥青与再生剂充分混合均匀后静置24h后进行试验，试验结果见表2。

表2不同再生剂掺量下旧沥青三大指标的恢复情况

从上表可见，随着再生剂掺量增加，沥青软化，表现为针入度提高，延度升高，软化点降低。

作为比对试验，取90号A级新鲜沥青混合料经拌和，再运输到施工现场但未摊铺前进行试验，得到25℃针入度为63（0.1mm），15℃延度为62cm，软化点为50.0℃。试验结果表明：沥青混合料在未摊铺前已明显老化，已无法达到90号A级规范要求。

《公路沥青路面再生技术规范》就地热再生混合料配合比设计方法C.4.1要求：“再生沥青标号的设计目标是使其接近新路面上沥青标号”。由于需要考虑拌和和摊铺过程的沥青老化，再生沥青的标号要比新鲜沥青标号低。因此，结合以上分析，本次旧路面沥青再生指标以新鲜混合料经拌和运输到施工现场但未摊铺时新沥青老化后的指标为参照，再生剂掺量确定为4.5%。

4.2.4新料沥青用量及掺配量的确定

新料的掺加量主要考虑调整和改善沥青混合料的级配。选用拉僧庙东兴矿业公司的集料，共有10-15mm、5-10mm、3-5mm、石屑4种规格。经过试验，10-15mm：3-5mm=6%：14%各项性能指标均能满足规范要求，选用此掺配比例作为新料掺配比例；考虑到20％的新集料的掺量较大，虽然10-15mm：3-5mm=5%：10%的饱和度不满足要求，但其最低沥青用量下饱和度应该能满足要求，增加10-15mm：3-5mm=5%：10%作为备选新料掺配比例。根据原旧路车辙情况和以住路面维修的统计，新料的添加量约在20%-30%之间波动，所以新料按20%的添加量控制。新料分别在沥青用量为3.5%、3.0%、2.5%、2.0、1.5%、1.0%下拌和，经计算及目测，沥青含量在1.5%-2.5%时，沥青 膜厚度适宜，拌和料基本没有花料。最终新料沥青用量根据再生沥青混合料的最佳沥青用量来确定。

4.2.5再生混合料的级配及最佳沥青用量的确定

本次热再生工程沥青混合料最佳沥青用量设计方法如下：

（1）由于马歇尔试验确定的油石比相对较大，容易出现沥青过饱和现象。因此，本次设计采用旋转压实仪法设计沥青混合料的沥青用量，并将空隙率确定为4.0%。

（2）试验取样旧沥青混合料的沥青用量为4.75%，再添加沥青用量4.5%的再生剂。根据级配添加20%的新料后再生混合料级配基本满足目标要求，新料的沥青用量暂定为2.5%，合成再生混合料的沥青用量为4.2%。

（3）再生沥青混合料选择3个级配，采用旋转压实仪成型试件，旋转压实仪设定的单位压力为0.6MPa。根据高速公路预计交通量数据，选择旋转压实次数N最初=9次，N设计=125次，N最大=205次。

5 实际应用情况

5.1所取得的成就

经过2008年至2012年5年间的施工，目前已完成240多万平米的施工，总投资已近1.5亿。如此大的维修工程量，如采其它施工技术和方法，工期和投资是无法与就地热再生技术相提并论的。虽然刚开始出现了一些质量问题，但随着逐步的改进，宁夏就地热再生施工技术应用已日趋成熟，该项技术施工速度快、节约原材料、交通影响小开放交通快、节约投资等优点得以充分体现。同时，彰显出的良好的社会效益、经济效益，为此项技术的大力推广和应用提供了广阔的发展空间。

5.2应用过程中出现的主要问题

5.2.1返油

在2008年5月开始从G6线K1080上行线行车道进行试验段施工，试验段成功后开始进行大面积施工，至7月中旬，施工完成的部分路段出现了大面积的返油现象。经停工一月余认真查找原因，有以下几点：一是再生剂施工用量严重超出配合比用量；二是原旧路沥青含量较大；表现在再生机组加热过程中旧路面出现冒油泡的现象，三是新沥青混合料所加量少，未能达到改善再生后混合料的沥青用量。

改进办法：一是严格控制再生剂用量，将机组行进速度与再生剂用量连动，避免机组停车或速度减慢出现超加现象；二是加强旧路沥青含量调查，并及时铲除旧路加热后溢出路面的沥青；三是新料要按上限添加量加入，以求达到调整和改善沥青混合料级配和沥青含量的目的。

5.2.2车辙

在2010年施工的G20某段路面通车月余，又出现了大量车辙现象。经调查分析，主要原因是沥青混合料级配偏细所致，其次是新添加料所用集料中粉尘含量超出规范要求，导致合成级配混合料孔隙率较小。

改进办法：严格控制沥青混合料合成级配，通过降低细集料的通过率、提高粗集料通过率及提高孔隙率的方法予以改善。

6 热再生技术目前仍存在的主要问题

6.1就地热再生技术是一种预防性养护技术，使用就地热再生技术处治旧路病害，只适宜于修复沥青路面表层病害，即路面病害发生初期且位于路面上层较浅部位，如车辙（大于6cm以上时）、拥包等病害严重或较深的下层部位产生病害的路面，不宜使用就地热再生技术处治。

6.2旧路状况对就地热再生工程各项指标影响较大，必须加大对旧路状况的调查。调查主要包括原路车辙等病害情况、所用旧料级配和沥青含量等，这几项指标是影响热再生施工质量的关健因素。旧路各项指标变化大，新料添加量、沥青用量、再生剂用量等都要做相应的调整和变化，因此，就地热再生施工过程是一个动态控制过程。

6.3再生剂的性状和作用还难以界定。目前，宁夏所用再生剂是盘锦添加剂和糠醛抽出油以一定比例配制而成，通过在西安公路科学研究所检验，只检出其沥青含量成份所占比例，无法再进一步确定其性状。

参考文献：

[1] 《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004

[2] 《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41-2008

[3]陈晓炜 沥青路面就地热再生关健技术之配合比设计《宁夏交通科技》2010第4期