市政道路沥青路面现场热再生施工技术研究

王 颖

（北京市通州市政工程设计有限公司，北京市 101100）

1 概述

新华东西街位于北京市通州新城，为长安街百里延长线。随着交通荷载和使用年限的增加，沥青路面在空气、水及车辆的作用下发生老化，路面出现不同程度的损坏，主要集中在上面层，如车辙、面层裂缝、表面松散等。传统的铣刨摊铺维修技术，不仅会造成大量的资源浪费，也会带来严重的环境污染。同时道路的断路施工，将引发交通拥堵，不符合通州新城关于循环经济、可持续发展的要求。而现场热再生施工技术，不仅能节约大量维修资金，同时能保护环境和避免浪费资源，将是今后通州新城道路维修养护的发展方向。

2 现场热再生技术原理及工艺

现场热再生的技术原理就是在沥青中加入再生剂或适当的沥青材料，使调配的再生沥青能满足路面的使用要求；并根据需要重新设计集料的级配，然后加热、拌合形成再生沥青混合料；最后经过摊铺和碾压、形成新的路面。就地热再生技术可分为三种类型：整形型、补强型和复拌型。

（1）整形型

整形型工艺具有不改变原路面的设计标高和施工成本低的特点，适用于治理车辙、麻面、松散、网裂及沉陷等路病。

（2）补强型

补强型工艺需要加入大量新沥青混合料，所以施工成本相对较高，适用于破损严重或承载能力不足的路面或旧路升级改造工程。

（3）复拌型

复拌型工艺具有不改变原路面的设计标高、施工后的路面面层材料的路用性能显著提高等特点，其施工成本较整形型热再生高，适用于维修中等程度破损路面和原路面材料级配不合适的情况。

上述三种类型适用形式见表1。

表1 现场热再生工艺适用的路面破损形式

3 现场热再生沥青混合料配合比设计

再生沥青混合料的配合比设计是现场热再生沥青施工中重要的一环。本章结合北京市通州区新华东西街路面热再生沥青施工的实际工程情况，对配合比设计方法进行说明。

3.1 旧路面评价

3.1.1 现场调查

依据对北京市通州区新华东西街路面状况的调查结果，主要路面病害为车辙、网裂和沉降，且以公交车道和交叉口路面车辙较为普遍，适用现场热再生整形型工艺。具体路面病害见图1。

图1 典型路面病害

3.1.2 旧路材料评价

（1）现场取样

现场取样以1车道1 km划分为一个区域。对于均匀区域，每1 km随机取1个点；不均匀区域，随机取3～5个点。

（2）室内试验分析

a.旧沥青含量的确定与性能评价

表2是新华西街回收旧料抽提沥青的技术指标。

表2 回收沥青的物理技术指标

由表2可以看出，原路面中的沥青针入度有所降低、延度下降、软化点增加，说明沥青老化比较严重。

b.旧料级配与性能评价

采用全自动沥青抽提仪对新华西街现场取样样块进行混合料抽取、筛分，试验结果见表3和图2。

表3 旧料抽提试验结果

图2 旧料抽提筛分曲线图

3.2 外掺材料的确定

3.2.1 再生剂

再生剂掺量的确定主要是通过不同掺量下沥青性能的恢复情况而定。表4是新华西街回收旧沥青中掺拌不同剂量的再生剂时的试验结果。

表4 再生沥青试验结果

3.2.2 新沥青混合料

（1）新沥青的确定

本次现场热再生工程所在地为北京通州区，即夏炎冬冷湿润区，选择壳牌I-C成品改性沥青，对其进行各项指标测试，试验结果见表5。

表5 新沥青材料试验结果

（2）新集料的确定

本次施工所采用的粗集料为张家口所产玄武岩碎石。对其进行相关质量指标测试，其筛分结果见表6，物理指标结果见表7。

采用机制砂为门头沟石灰岩机制砂。相关指标测试结果见表8。

采用石灰岩矿粉，质量测试结果见表9。

稳定剂使用松散木质素纤维，剂量为沥青混合料的3%，木质素纤维的性能指标见表10。

从以上试验结果可以看出，所选的集料性能均满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）要求，可以用于沥青混合料的生产。

3.3 目标配合比设计

旧料的配合比设计是在掺加不同再生剂数量的情况下进行马歇尔试验，并结合已有旧沥青性能试验，确定最优的再生剂掺加量。然后成型试件，进行浸水马歇尔试验和车辙试验，以确定旧料能否满足路面使用性能的要求。表11为不同再生剂掺加量的马歇尔试验结果。

综合前面的旧沥青性能试验，3%的再生剂掺加量为最优。试验结果见表12。

3.4 生产配合比设计

现场热再生混合料的实际施工状况与室内试验有较大的差异，因此，在完成目标配合比的设计与验证后，还需进行生产配合比的设计与验证。本工程采用整形型施工工艺，旧料的生产配合比主要由工艺控制，新料的生产配合比见表13、表14。

4 现场热再生施工质量管理和检查

再生沥青混凝土与普通沥青混凝土的施工有所不同，主要包括加热、原路面铣刨、再生剂及外掺料的添加等特有的施工环节。因此，相对于普通沥青路面，再生路面的施工更为复杂，需要控制的关键环节更多。

4.1 施工前质量管理

施工前应对再生路面使用的各种材料检查其来源和质量，对重要材料须具备最新检测的正式试验报告（如沥青、骨料、矿粉、添加剂和再生剂等）。正式开工前，还应将材料的试验报告，及混合料的目标配合比和生产配合比设计结果向业主和监理方正式报告，经正式许可后才能使用。此外，还应调整施工机械，保证设备的安全可靠。

表7 粗集料质量指标

表8 细集料质量指标

表9 矿粉的质量指标

表10 木质纤维素的质量指标

表11 掺加不同用量再生剂后旧料的马歇尔试验结果

表12 再生后沥青混合料浸水马歇尔试验和车辙试验测试结果

表13 生产级配及油石比允许波动范围

表14 SMA-13沥青混合料配合比设计结果

4.2 施工过程质量管理和检查

施工中应对试验数据详尽的记录，特别是温度的检测，对数据归纳、分析，根据分析结果指导后续施工。参考《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）、《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）以及相关工程，施工过程建议采用如下指标检测，见表15。

表15 现场热再生施工过程中的质量控制

4.3 施工后质量检查

完工后对施工质量进行检测，包括压实度、平整度、构造深度、摩擦系数、渗水系数等。使用阶段，定期对使用状况进行观测、检验，评价再生后路面的状况和对质量、寿命的影响，为进一步推广提供依据。交工验收标准见表16。

5 结论

后期完工质量检查表明：施工外观质量好，路面平整、接缝平顺；压实度均大于98%，处理深度均大于4 cm；平整度和宽度满足规范要求。

表16 现场热再生交工验收质量标准

由于本文受时间及条件限制，对一些问题研究尚不够深入，今后的研究将在以下方面加强：

（1）温度控制的理论研究不够深入。可以采用温度场的数值分析模拟的方法来研究温度对施工质量的问题。

（2）热再生混合料的技术指标。建立评价热再生混合料以及相关施工质量的指标体系，以更好的指导施工。

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