高速公路旧沥青混合料热再生与养护技术研究

文/陈光宁

1 前言

高速公路是我国国民经济建设的命脉，其养护管理质量的好坏会直接影响道路交通安全运营，一旦出现严重交通事故，会给人们的生活和财产安全造成一定威胁。近年来，我国交通事业发展面临较大的资源和环境压力，如继续采用传统的养护管理模式，将产生大量的废旧理清混合料，不符合当前环保政策要求和高速公路可持续发展要求，因此我们有必要合理利用废旧沥青混合料，提高高速公路养护管理的经济效益和社会效益。基于此，本文结合福州市绕城高速公路改造项目，深入研究了旧沥青混合料热再生技术和养护技术要点，从而降低高速公路整治养护成本。

2 工程概况

本工程为福建省高速公路整治工程。根据福建省《关于印发加强全省道路交通安全工作九条措施的通知》（闽政办〔2012〕136 号）等系列道路交通整治文件精神要求，福建省开展全省高速公路交通安全隐患路段排查工作，确定福州绕城高速公路K34+500～K35+500路段为2019年福州市交通安全隐患路段。

本路段为四车道高速公路，分离式路基宽度为16.75m，其中，行车道为2×3.75m，左路侧路缘带为1m，右侧硬路肩为3m（含右侧路缘带0.5m），土路肩2×0.75m。该路段主线半径为100m，纵坡坡度为-1.7%，出口匝道C 接主线段圆曲线半径为200m，纵度为-1.886%。经调查研究，自2015年1月份至2018年12月份，该路段安全隐患路段共计发生交通安全事故58 起，B 线段共发生交通事故59 起，事故造成后果均为财产损失。为确保路段交通安全，提高路面平整度，根据高速公路安全隐患路段整治方案进行路面铺筑施工，并采用旧沥青混合料热再生施工技术开展路面整治。

3 旧沥青混合料再生利用技术及配合比试验

3.1 旧沥青混合料热再生技术原理

旧沥青混合料热再生技术是一种预防性养护技术，即采用专用就地热再生设备对需要整治、养护的沥青路面进行就地加热软化、铣刨旧沥青混合料作业，并就地掺入一定量的新沥青、沥青混合料、再生剂等，经热拌和、摊铺、碾压等工序实现一定深度范围内沥青路面再生的路面施工技术。根据热再生施工技术形式，可将热再生技术分为重铺再生和复拌再生两种，其中重铺再生是指将旧沥青混合料加热、铣刨、就地掺加一定量的新沥青混合料并经拌和形成再生混合料，再生混合料与新沥青混合料分层铺筑，一次压实成型；复拌再生技术与重铺再生基本一致，区别在于将新沥青加入翻松的旧沥青混合料中，经2 次拌和后摊铺碾压成型。

本工程中，由于旧沥青混合料路用性能下降，沥青性能会随使用年限而下降，使用年限短的路面沥青含量高，旧沥青混合料性能较好，而使用年限长的旧沥青混合料沥青含量低，路用性能较差[1]。考虑到本路段2011年建成通车，使用年限较长，旧沥青混合料存在路用性能下降风险，且综合对比重铺再生和复拌再生技术特点，为改善整治路段路用性能，本工程采用沥青混合料热再生复拌施工技术方案。

3.2 配合比试验

在旧沥青混合料再生中，其关键是再生利用旧沥青。根据相关研究表明，老化沥青可借助技术措施恢复期路用性能，因此通过合理沥青再生利用，能够改善现状道路行车性能，降低道路养护成本，实现市政道路节能性养护[2]。在旧沥青混合料再生利用中，为确保混合料路用性能，本研究主要以25℃针入度作为沥青老化程度指标；同时，由于原混合料长期受交通荷载作用影响，原骨料级配出现变细趋势，需综合考虑原级配情况并进行级配设计和利用。

3.2.1 再生集料级配

根据部分路段旧沥青混合料筛分结果，得到级配状况数据（如表1 所示）。

表1 旧沥青混合料集料筛孔通过率

根据AC-16 推荐级配，按比例30%、50%、80%掺入原集料，获得再生沥青混合料级配（如表2 所示），均符合AC-16 推荐级配要求。

表2 不同旧沥青混合料掺入比例下集料筛孔通过率

3.2.2 再生沥青混合料沥青含量确定。在确定级配的基础上，为合理计算再生沥青混合料沥青用量，本试验根据《公路工程集料试验规程》试验方法，确定回收沥青混合料沥青含量为4.7%；根据《公路沥青路面再生技术规范》（JTG/T 5521-2019）建议公式计算不同混合料掺量比例下目标沥青含量如下：

P = 0.035a + 0.045b + Kc + F

公式中：P 为沥青混合料中沥青估计用量（%）；K为系数，0.075mm 筛孔通过率在6%～10%范围内时取0.18，0.075mm 筛孔通过率≦5%时取0.2；a 为未通过2.36mm 筛孔集料百分比（%）；b 为通过2.36mm 筛孔集料百分比（%）；c 为通过0.075mm 筛孔集料百分比（%）；F 为常数，取值范围为0～2，缺乏资源时取值0.7。

以此计算不同掺量比例下目标沥青混合料P1、P2、P3如下：

3.2.3 再生沥青混合料性能。根据级配和油量设计进行室内马歇尔击实试验，在165℃下双面击实75次成型，测定其不同掺和量下试块性能指标（如表3所示）。

表3 不同掺量下再生沥青混合料性能指标

根据表3 可知，在30%、80%掺量下，沥青混合料路用性能均满足技术规范要求。综合考虑旧沥青混合料再生利用经济性、环保性要求，本工程按80%旧沥青混合料掺入比例进行旧沥青混合料热拌和再生施工。

4 旧沥青混合料热拌和再生施工

4.1 沥青混合料再生养护准备

为满足沥青混合料就地热再生施工技术要点，本工程施工单位选用具备加热、翻松、添加沥青再生剂、添加沥青混合料和摊铺等功能的预热机和再生复拌机，翻松深度为30cm，翻松深度误差值为±3mm。施工前，对施工机械设备进行检查和维护，制定并落实技术、材料、人员、交通组织和后勤保障措施。

4.2 原路面预处理

为满足施工进度、施工技术要求，施工单位对原路面病害情况进行预处理。针对病害深度超过再生施工深度的部位进行挖补、铣刨处理，并采用铣刨机沿行车方向将伸缩缝合井盖后端铣刨2～3m，前端铣刨长度1～2m，铣刨深度按30～50cm 进行控制，同时还要清除原病害路面标线、灌缝胶等。

4.3 路面加热、翻松与拌和

在路面预处理且通过检查验收后，对病害路面加热处理，加热温度小于185℃，以防止路面加热温度过高造成沥青过度老化。路面加热宽度比翻松宽度宽200mm，纵缝搭接处加热宽度超出搭接边线150mm。路面加热后，应及时翻松施工，确保翻松后沥青混合料温度大于100℃。另外，混合料翻松后及时添加沥青再生剂、新沥青、新沥青混合料等材料并充分拌和，按设计级配和油量控制沥青、集料掺加量。

4.4 摊铺与压实

沥青混合料拌和完成后，摊铺机按1.5～2m/min摊铺压实。摊铺温度为130℃。沥青混合料摊铺后，双钢轮压实机紧跟摊铺机压实，压实遍数按3 遍进行控制，压实平整度按1.5mm/m 进行控制[3]。

4.5 养生与交通开放

病害路面充分压实且路面温度低于50℃时开放交通，并与交通执法、交警等部门加强沟通与协调，做好交通恢复和保障等工作。

5 结语

经检查验收，本工程病害路面再生后路面外观、平整度、压实度均符合技术规范要求，原病害路面槽坑问题得到了有效解决。工程施工完成后，该路段交通事故显著减少，未发生一起因道路质量引起的交通安全事故，达到了预期施工技术目标，取得了良好的社会效益。