就地热再生技术在公路路面养护中的应用研究

文/朱云江

1 前言

就地热再生技术在公路路面的养护中起到了很重要的作用，是在公路建设与养护中实行可持续发展战略的一项重要举措。在公路养护中应用就地热再生技术能够提升沥青混合料的重复利用率，对市政工程和公路工程来说都是行之有效的绿色建设措施，在节约资源保护生态环境方面有着重要意义，对于降低公路养护成本和修复路面病害都有很好的效果。

2 就地热再生技术在公路路面养护中的应用概述

就地热再生技术也被称作HIR 技术，是指在公路养护过程中通过使用大型的热再生机组设备将原有的路面加热，从而使沥青混凝土层发生软化，然后将这样的再生材料进行处理后添加新的沥青材料混合而成的公路铺设材料的技术。该技术可实现降低浪费、节约成本、降低环境污染等目的，在各地的公路养护中已经得到了广泛的应用。

3 再生路面的技术评价

3.1 沥青路面损坏原因调查

公路路面使用率越高、车流量越大，就越容易造成损坏，而雨雪天气和暴晒也是造成公路开裂的重要因素，这些是外力导致的公路损坏。公路建成后自身内部的压力影响与外来的作用力相结合也会导致路面出现病害，一段路面的破损程度决定着它的使用寿命，所以对公路路面使用情况需要进行周期性的监测，发现病害第一时间进行修补，对于路面已经发生的病害要进行综合评估，对公路的剩余使用寿命要有一个基础的了解。

本文以某地路面中S 段线路为例进行分析，该路面全长为9.5km。对这段路面进行了取样、调查、分析，调查涉及路面已经存在的破损情况、公路结构的承载能力、路面当前的平整度等内容，通过分析发现该段路面存在块状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝的问题。接着采用钻芯取样的方法对S 段路面的病害成因进行了分析。在取得了该段公路的沥青样本后，通过直接观察芯样外观、对芯样性能进行分析的方法对芯样的沥青用量和沥青空隙率进行测试与计算，结果表明四个芯样中沥青平均用量为4.36%，芯样的平均厚度为2.68cm。随后取得了S 路面的工程设计报告，经核对，本段路面的沥青用量设计为5%，沥青厚度应为3cm。我们发现在这段路面中造成病害的主要原因是沥青含量过低，芯样厚度也低于设计水平。此外还发现四个芯样都存在空隙过大的问题，平均空隙率达到11.26%，这说明这段路面在施工过程中不仅沥青用量不足，压实也不充分[1]。

3.2 再生沥青料混合比设计

S 路段投入使用已有八年以上，常有大货车经过导致路面中的骨料受到的压力大，磨损严重，部分骨料已经完全破碎无法再利用。基于这种情况，综合当地的气候以及路面耐高温的稳定性以及耐久性进行分析，在就地热再生技术应用在S 路段的过程中可以掺入粒径在1～2 公分的新碎石骨料，用量约占总料的10%。具体的再生沥青混合料级配情况详见表1。

表1 再生沥青混合料级配

4 就地热再生技术在公路路面养护中的应用

4.1 修补路面病害

公路路面常见的病害出现在路面的表层和中层，这两部分路面常见的病害问题有路面压力过大断裂、明显车辙、出现拱面影响平整度。针对这些问题，就地热再生技术有着很好的修复效果，主要有复拌再生和加铺再生两种修复方法。

4.2 施工技术应用

首先要对出现病害的路面进行处理，将原路面上已经不再能利用的沥青使用专业设备清理干净，但在清理的过程中需要严格把控清理深度，不能破坏到下层的路面。而后根据路面实际出现病害的面积和病害的类型划分出加热区域，加热需要按一定频率间歇进行，对温度的测量与掌控要精准，防止温度过低延长加热时间或软化不完全的情况和温度过高将路面沥青烧焦浪费材料或对路面造成二次破坏的情况发生。加热结束后要及时将已经软化的病害路面的沥青材料疏松开，要避开加热区域四周5～10cm 的区域，破碎面需要根据实际的加热区域形状和路面病害的类型进行适当的修整和拉毛，疏松时要严格掌握操作技巧，避免沥青料起堆和离析[2]。

将耙松的旧沥青混合料均匀喷洒上再生剂后可以进行初次拌和，这次拌和中需要注意温度不可低于120℃，可以用红外线测温仪对沥青料的温度进行实时把控。如温度过低则需要使用加热设备或通过提高燃气压力的方式进行升温，帮助沥青料充分拌和。使用加铺型就地热再生设备时，使用第一级熨平板对已经再生重新拌和的沥青料进行铺摊，第二级熨平板则要在已经铺摊平整的再生混合沥青料上加铺新的沥青混合料，同样也要求铺平。在铺摊时也要时刻注意铺摊机的速度不能随意更改，铺摊的温度也要实时监测，不可低于120℃，以免沥青料凝结成块，也不可高于140℃以免沥青料软化过度。如施工现场突遇降雨则要立刻暂停施工，在雨停后将混合料清理干净，再继续进行施工[3]。

在压实过程中需要使用性能良好的压路机，将新材料和再生材料同时压实下去，充分压实使空隙率低于设计要求的数值，能够保证工程建设的质量。可以选择组合式碾压法，分为初压、复压、终压三个阶段将路面完全压实。其中初压应当压路1～2 次，复压要碾压路面4～6 次，终压需要碾压路面2～3 次。其中要注意终压时的路面温度必须高于70℃。待施工全部完成后不能立刻将防护设施撤下，只有路面温度降到50℃以下才能将路面重新投入使用。沥青路面使用就地热再生技术进行公路病害修复后的施工断面可以参考图1。

图1 沥青路面使用再生技术后的施工断面

5 就地热再生技术的优势

5.1 提高路面修补质量

使用就地热再生技术进行公路路面的病害处理与修复时，能够将需要修补的部分与该区域四周的路面侧切面和地面进行加热与黏结，避免了弱接缝和弱界面的存在，解决了传统修复方法中长久以来难以解决的问题，大大提升了路面修复后的新旧路面之间的结合力，从而提高了路面修复的质量。

5.2 提高养护工作效率

传统的公路路面养护需要的工人数量大，消耗的原材料数量多，施工使用的设备种类复杂，对技术操作水平要求高，造成的原材料浪费与环境污染也较严重。而就地热再生技术只需要一台性能完好的沥青路面热再生修补车就可以将路面修补完成，大大提高了施工效率。与此同时热再生修补车的施工速度更快，占地面积更小，施工成本很低，也降低了路面修复造成的交通压力。

5.3 材料就地再利用

当前公路路面中出现的大部分病害问题都可以通过就地热再生方式进行修补，就地热再生技术的应用中能够确保骨料尺寸不变，省略很多施工设计环节，仅需添加再生剂就可以实现沥青料性能的恢复，实现了旧路面材料的就地再利用，节省了废料运输和处理的成本，节约了能源与原材料，是适应国家可持续发展战略的新技术。

6 结语

综上所述，就地热再生技术在公路养护中的应用已经非常普及，对于修缮早期建设的公路网线中出现的病害有着重要意义。越来越多的新兴建筑技术和新能源新材料已经应用到了工程建设之中，在公路养护中研究就地热再生技术并不断在实践中积累经验以提升施工水平。就地热再生技术对于减少资源浪费，实现公路工程建设的可持续发展也有着重要意义。