沥青路面就地热再生技术在高速公路养护中的应用

林金娜

厦门理工学院土木工程与建筑学院

1 引言

我国高速公路已经持续了二十年的高速发展时期，截止至2019年，全国通车高速公路里程达到14.96 万公里，其中90%是沥青路面。近年来，早期建设的高速公路进入了养护维修阶段，维修产生的大量废旧沥青混合料若没有得到妥善的回收再利用，丢弃的废旧料不仅浪费了自然资源，更对生态环境造成不利影响[1,2]。为了提高高速公路养护的质量，降低高速公路养护的成本，研究人员对沥青路面就地热再生技术的研究越发深入，同时国家也对此方面的研究越来越重视，在各大高速公路项目使用了就地热再生技术以后，通过后期的观察，可以明确沥青路面就地热再生技术的应用，不仅实现了节能环保的效果，也能够使高速公路的养护效果达到相关标准，还能够提高高速公路的使用寿命，节约养护费用，为高速公路的养护提供了有力的支持[3]。同时通过已经使用的就地热再生技术，梳理并总结就地热再生技术的施工工艺流程及关键工序要点，可以为后期我国开展路面热再生技术的进一步推广提供良好的理论和应用指导。

2 沥青路面就地热再生技术的特点

沥青路面就地热再生技术是使用就地热再生设备，对需要修复的沥青路面进行就地加热、翻松，再掺入计量的再生剂、新沥青和新集料等，经混合、拌制、摊铺并碾压等序列工艺，对表面6cm深度内的已损坏沥青路面进行修复再生的技术。就地热再生技术在实际使用过程中属于预防性的养护技术，主要是可以通过探测高速公路中的各个路面承载力，是否能够满足后期的交通运行需求而进行的表面破坏行为，并且根据破坏后的路面进行就地热再生技术的应用[4]。在使用就地热再生技术的过程中必须要配备专业的就地热再生设备，并且还需要保证新的沥青材料和新的混合料在经过混合、摊铺以及碾压各工序以后，可以对旧的沥青路面进行一定的修复。就地热再生技术在应用过程中，其主要优点有以下几种。

（1）由于就地热再生技术可以适用于多数沥青路面的维护过程中，并且修复效果相对较为稳定，因此在实际修复过程中可以针对任何表面出现的病害问题进行修理和维护。

（2）通过就地热再生技术可以改变原有沥青路面的级配组成，同时还可以确保沥青路面在运行过程中出现的车辙、裂缝、坑槽或者不平整等问题得到及时修复，使得路面的平整度、渗水性、摩擦系数和构造深度等表面性能均能满足规范的要求。

（3）就地热再生技术与厂拌热再生技术相比，由于不需要将废弃的材料以及原有的沥青材料等进行搬运，所以既节省了运输费用，又减少了人力物力的使用，同时就地热再生技术还可以节省堆放的场地，能够直接将原有的材料进行重复性利用，既减少了对环境的污染，又降低了粉尘的产生。

（4）这种技术在实际施工过程中对正常交通运输的影响相对较小，并且施工的时间段施工进度快，可以有效地提高交通运输的效率。

（5）就地热再生技术可以实现对原有的沥青路面及沥青材料的再生利用，并且能够完全将原有的RAP 材料进行重复性利用，所以既实现了节能环保的特点，又可以降低高速公路沥青路面的修复成本和修复费用。

（6）在这种技术应用的过程中，由于实际施工时不会对排水系统，路缘石等结构造成改变，所以也确保了高速公路在后期运行过程中的安全性和稳定性。

同时就地热再生技术也存在一定的缺点，例如在实际使用过程中对于深度的限制性相对较大，其再生的深度一般只能够限制在25mm～50mm 之间，因此，其使用过程中具有一定的局限性；同时在对原有的沥青路面进行现场加热的过程中，可能会受到周围环境的较大影响，例如在冬天或者寒冷天气时，进行加热施工可能会受到较大的限制[5]。

3 就地热再生技术配合比的选择

就地热再生技术由于受场地、现场温度、旧料的沥青老化程度、原集料的配合比以及翻松过程集料的破碎等因素综合影响，决定了就地热再生技术混合料的配合比与常规热拌热铺再生混合料有较大的差异，而且配合比的合理性决定了再生路面的路用性能及其与原路面的黏合程度，因此就地热再生技术中配合比设计是关键。

3.1 废旧沥青混合料的配合比确定

对回收的废旧沥青混合料（RAP）进行抽提，确定沥青含量，并进行老化沥青物理性能测试，主要包括25oC针入度，软化点和低温延度等，以评估沥青的老化程度；同时将燃烧后得到的集料进行筛分，确定旧料级配组成。

3.2 废旧沥青再生试验

高速公路在长期的使用过程中，沥青混合料发生了老化现象，导致路面沥青的使用性能下降，因此在再生技术应用时，应该根据沥青具体的老化程度，加入适量的再生剂，以保证新制作的再生沥青混合料能够具备原有材料的相关性能。在高速公路养护过程中，能够有更好地使用效果，需要在就地热再生技术应用过程中，在翻松的RAP 中喷洒合理比例的再生剂。对再生剂的掺入比例确定流程主要分为以下几个步骤，首先应该使用沥青抽提仪对沥青混合料中的沥青材料进行回收，然后根据回收沥青的物理指标进行再生剂掺量试验。通过再生剂的使用能够改善胶结料的黏结度，从而保证高速公路沥青路面使用年限增长。一般再生剂掺量以使废旧沥青混合料性能恢复至原路面的设计等级为目标。

3.3 集料级配

原沥青混合料中的集料因经受长期反复行车荷载作用，集料逐渐细化，且在翻松过程若温度控制不当也会导致集料破碎粒径变小，为恢复高速公路路面的使用性能通常在废旧沥青混合料中掺入适量的新集料。同时为了确保修复后再生沥青路面表面功能符合要求，加入的集料应具有抗滑、耐磨性能的硬质骨料。回收集料与新集料混合组成设计级配要求，这样才能确保再生沥青混合料满足目标空隙率要求。

3.4 再生沥青混合料配合比设计

再生沥青混合料设计时，要考虑到整个路面的老化程度，并且根据老化程度以及旧路面中沥青混合料的现状选择掺入的集料、再生剂和新沥青用量。沥青总用量为废旧沥青混合料中的再生沥青和新沥青用量[6]。根据沥青总用量相差0.5%的梯度调配再生沥青混合料五组，并制作马歇尔试件，分别测试其物理力学指标：试件的毛体积密度、空隙率、沥青饱和度、马歇尔稳定度和流值，绘制各项指标与沥青用量的关系图，确定计算最佳沥青总用量。再根据最佳沥青总用量进行再生沥青混合料的车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，进行再生沥青混合料配合比验证，同时评价再生沥青混合料的路用性能。

4 沥青路面就地热再生技术的施工工艺流程

沥青路面就地热再生按工艺流程分两种：复拌型再生和复拌加铺型再生。

复拌型再生工艺：

路面加热软化→翻松→喷洒再生剂→收集→添加新沥青混合料→新旧混合料拌和→摊铺→碾压→开放交通。

复拌加铺型再生工艺：

路面加热软化→翻松→喷洒再生剂或新沥青→收集→拌和→第一级熨平板摊铺→预压实→添加新沥青混合料→第二级熨平板摊铺→预压实→两层共同碾压→开放交通。

一般情况下，复拌型再生工艺适用于6cm 内的表面功能层破坏，在就地热再生技术中应用较为广泛；而复拌加铺型再生一般应用于沥青老化较严重且沥青混凝土结构层整体偏薄的路段修复[7]。

5 沥青路面就地热再生技术的关键工序控制要点

5.1 温度控制

（1）路面加热温度：路面温度不能过高造成沥青老化，同时不能过低以防止集料在翻松时破损。通常第一台加热机温度150℃～160℃，第二台加热机温度160℃～180℃。

（2）翻松面温度：普通沥青应高于80℃，改性沥青路面应高于100℃。

（3）再生混合料出料温度普通沥青应高于135℃，改性沥青应高于145℃。

（4）摊铺温度：普通沥青再生料摊铺温度不宜低于130℃，改性沥青的不宜低于140℃。

（5）碾压温度：碾压初始温度不宜低于120℃，终了温度不宜低于80℃。对施工各环节的温度设专人跟踪监测[8,9]。

5.2 翻松深度

翻松深度精确控制，配备专人负责测量翻松深度，随时检查，发现翻松深度误差过大时及时调整，翻松深度误差不超过±4mm，应尽量做到准确。深度变化处要缓慢渐变。

5.3 平整度控制

就地热再生的施工面是参照原路面进行，其平整度受原路面平整度影响较大，但需要维修的原路面平整度都较差，为此摊铺时应严格设置基准梁，确保摊铺的平整度。应加强现场监控，当发现平整度偏差较大时及时查找原因并予以纠正。逐车道施工时应严格控制松铺系数和纵向接缝的碾压，不同压实段落间应无明显界限。控制好压路机的碾压工艺，不能急起步、急刹车，行驶要平稳。

5.4 接缝处理

起步处的横向接缝处理：在横向接头处人工挖出一条深度与翻松深度一致的直线，并用新沥青混合料填补，以保证起始段的松铺高度均匀一致，摊铺面轮廓整齐。施工结束时的横向接缝处理方式与起步处的处理方式类似。纵向接缝由于路面加热时的加热宽度大于施工宽度20cm，属于热接缝，在接缝处缺料或沟槽位置采取人工补料，以保证接缝平顺[10]。

5.5 路面压实控制

采用大吨位振动双钢轮压路机或轮胎压路机进行压实，压实要紧跟摊铺进行，压路机和摊铺机二者之间的距离不宜大于10m。碾压次序分初压、复压和终压。碾压喷水量要小以不黏轮为宜。局部位置压路机无法压实时，应选用震动夯板或小型震动压路机配合碾压。压实度要达到规范要求。

6 结束语

综上所述，在针对表面破损的沥青路面使用就地热再生技术进行修复具有显著的环保、经济且便捷的优势，在应用中要根据就地热再生沥青混合料的特点及性能要求认真做好混合料配合比设计及验证以满足对老化的沥青路面进行修复的功能需求。同时还要注意每一道关键工序的操作要点，确保其在操作流程和操作精准度方面能够根据施工现场条件有的放矢进行，同时又满足规范要求，从而以最经济的方式恢复高速公路的使用性能又能够进一步将就地热再生技术推广应用。