复拌就地热再生技术在高速公路上规模化应用的研究

方云飞

摘 要：本文基于对就地热再生施工规模高达百万平方米的全过程施工管理，工艺采用了成熟的施工装备，通过大量的试验研究验证了该工艺在混合料加热复拌、路用性能方面的成效，结果表明规模化应用该技术已完全成熟。同时通过有效的管理在工程造价、节能减排方面取得了良好的成效，合理地使用該技术对于拥有公路里程长达15万公里的我国来说有着尤其重要的意义，具有极强的推广价值。

关键词：就地热再生;高速公路 ;规模化应用

1 前言

国内应用沥青再生技术起步较晚，从2000年以后，沥青路面再生技术应用明显增加，但仍远低于发达国家90%以上的循环利用率。且受限于早年就地热再生设备技术，其在应用上仍然难以得到公路养护单位的认可。近几年，随着复拌就地热再生列车组设备的逐渐成熟，施工成本已远低于铣刨重铺工艺，其复拌后的路面各项性能指标也完全能满足规范要求。因此，规模化的复拌再生施工也开始出现。交通部“十三五”公路养护发展纲要中明确提出了高速公路废旧路面材料循环利用率要达到95%，这也意味着将来会有越来越多的公路使用再生技术。

2 工程概述

2.1 旧路面情况

项目位于高速公路上，该高速通车运营已达12年，路面主要的病害有车辙、结构裂缝、疲劳裂缝，抗滑能力下降趋势明显。经检测，大部分路段车辙深度均在20mm以内;既有从下到上的结构性裂缝，也有从上到下的疲劳裂缝;既有横向裂缝也有纵向裂缝;裂缝开裂宽度多在5mm以内;路面结构强度指数PSSI均在95以上。旧路面上面层沥青混合料回收料（RAP）检测的各项指标见RAP检测指标表（表1）：

从以上检测结果可看出，高速公路运营12年后呈现出了沥青老化、混合料稳定度下降、流值上升，伴随轻、中度车辙病害，属于比较典型的路面老化现象。旧路面结构强度尚好，病害尚未发展到很严重的程度;车辙病害均在20mm以内，严重裂缝和疲劳裂缝尚未大面积出现;沥青老化程度未到难以恢复的程度（据再生技术规范，沥青针入度低于2mm后将较难再生）。

因此，选择养护的时机比较恰当，从技术适用性上看也符合复拌就地热再生工艺对RAP的要求。

2.2 设计方案及材料要求

目前，公路沥青路面再生技术规范中，并未明确旧路面病害发展到何种程度时采用再生技术，设计单位需根据实际病害情况加以分级并采用不同的养护对策。本项目实施时是以车辙深度代表值进行分级，对介于 10≤RD≤20mm之间的路段，且 PCI 及 RQI评价为优或良时，才采用复拌就地热再生方案，路面标高不变。再生的层位为旧路面上面层，厚度4cm。

材料要求：新沥青混合料中的沥青采用SBS改性沥青，粗细集料均为耐磨性较好的辉绿岩，矿粉为石灰岩，再生剂采用再生规范中的RA-1型，材料各项性能指标均要符合现行沥青路面施工规范要求。

2.3 生产配合比

结合路段旧路面材料油石比及级配情况，考虑到RAP材料可能存在的变异性，采用了每500米取样抽提筛分的频率，实际生产时对生产配合比进行微调整。新沥青混合料的掺量占比为20%，原路面沥青混合料占比为80%。再生剂含量为原路面沥青混合料中的沥青含量的3%，现场添加的新沥青含量为原路面沥青混合料中的集料含量的0.12%。详见生产配合比表（表2）：

3 复拌就地热再生的试验实施

3.1 工艺流程

铣刨旧标线→铲除道钉→局部铣刨旧路面→4台HM16加热机先后连续加热旧路面→1台RM6800再生机耙松旧路面同时现场添加再生剂和新沥青→1台HM18加热机加热旧料拢料带、旧料原地拌和及收拢→铺设抗裂贴修补结构裂缝→1台受料机及1台自卸汽车将新沥青混合料卸至旧料拢料带→1台EM6500提升复拌机提升新旧沥青混合料并在拌缸内搅拌→新旧沥青混合料卸至摊铺机摊铺→钢轮压路机初压→胶轮压路机复压→钢轮压路机终压。

3.2 施工控制要点，见表3

4 复拌就地热再生技术的路用性能

施工完成后，对混合料及成型路面的各项指标进行了检测，检测结果见表4，关键指标与规范要求见下表：

由表4数据可看出，各项指标均优于设计及规范要求。稳定度平均达到了14KN，表明混合料的强度优异;动稳定度平均达到了5350次，其抗车辙能力有保障;压实度也高于技术要求，从渗水系数远低于200ml/min上看，也从侧面反映了其压实效果很好;低于100ml/min的渗水系数表明其抗水损性能优良;构造深度达标。因此，通过施工各环节的严格控制，复拌就地热再生工艺的施工效果完全能满足甚至多数指标还远优于设计及规范要求，表明其质量是能保证的。

此外，可通过观察成型后的新路面及芯样切面情况，旧路面粗集料为辉绿岩含量偏少，细集料为石灰岩含量较多，通过就地热再生添加20%新料后混合料级配会进一步优化。复拌就地热再生工艺碾压成型后的路面其均匀程度不如新建路面，但沥青胶浆的包裹效果良好。芯样正切面粗集料的分布相对均匀，细集料的嵌挤也较好，是典型的悬浮密实结构;芯样侧切面集料均匀程度更好，表明混合料复拌与摊铺效果佳。这与检测指标较优的压实度、稳定度、动稳定度、渗水系数相符。因此，工艺能达到优良的抗水损性能及抗车辙能力，施工质量达到了预期目标，其耐久性得到很大程度的保障，是目前超薄层罩面无法比拟的。

5 技术优势及改进路线

（1）技术优势

①较为优异的路用性能。热再生工艺能达到远优于规范指标的路用性能，介于新建路面与超薄层罩面之间，据过往经验判断其耐久性一般可达到8年以上。

②造价相对铣刨重铺工艺低25%。规模化采用复拌就地热再生当前的价格可降至68元/m2，远低于铣刨重铺工艺的90元/m2。

③施工速度快，较铣刨重铺工艺提高50%。比铣刨重铺工艺少了铣刨清扫、洒粘层油两道工序，施工时间减少一半，且单个列车组单车道可施工1.8km/天，施工速度快一倍。施工110万平方米的规模，也仅用了3个月，综合少量雨天、机械故障、工作面转场等因素，平均单个列车组施工产量也达到了单车道1km/天。

（2）改进路线

①可在加热深度、薄层罩面或微表处后的路面适用等方面做一定的研究，也可研究高速公路旧路面材料在低速公路、中下面层层位的应用。

②在级配更可控、搅拌更合理，使复拌混合料均质性更接近于理论水平上做研究。设备仍有较大改进空间，如搅拌时间、搅拌方式、翻拌设备组合等。

③加热温度控制、加热方式仍可深入研究，既要确保沥青不因高温二次老化过大，也要确保加热足够利于耙松和不打碎旧路面集料。

④为取得更好的路用性能，具有特殊作用的再生剂值得进一步研究，工艺本身不足可通过再生剂进行弥补，使混合料耐久性更好。

6 结束语

采用该工艺施工对正在通车运营的高速公路有诸多裨益，同时有着巨大的社会效益，总结如下：

（1）对社会影响小

因其施工速度快，列车组利用拖车头即可转场，单车道施工对通行车辆干扰小，既减少了因施工造成的通行费损失，也不至于给社会带来太大影响。

（2）节能减排显著，社会效益好

复拌就地热再生工艺符合国家关于广泛形成绿色生产生活方式、减少碳排放、建设美丽中国的目标要求，其对旧路面材料100%回收循环利用的优势很好地响应了交通强国战略。节能减排效果显著，经估算，复拌热再生工艺施工110万平方米厚4cm路面较传统铣刨加铺工艺将节省新沥青混合料8.8万吨，减少沥青废料排放11万吨，减少二氧化碳排放12420吨，减少废气排放1141万立方米，节约能耗5933吨标准煤，具有极强的示范和推广意义。

参考文献：

[1]交通强国建设纲要.2019

[2]中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议.2020

[3]公路沥青路面再生技术规范.2019

[4]沥青路面就地热再生技术研究与应用（第二版）施伟斌 张艺甫.