公路沥青路面热再生试验检测研究

许景

（贵州建养公路技术咨询有限公司，贵州 毕节551700）

0 引言

随着我国公路建设的快速发展，在20世纪90年代以后陆续建成的各等级公路已进入大、中修期，大量翻挖、铣刨的沥青混合料被废弃，一方面造成环境污染；另一方面我国优质沥青较为匮乏，而大量地使用新石料开采石矿会导致森林植被减少、水土流失等严重的生态环境破坏。为了节约能源、保护环境、变废为宝，应用再生沥青混凝土正是缓解这一矛盾的有效方法。采用废旧沥青混合料再生应用技术，重复利用沥青混凝土路面废料，对废旧沥青混合料进行回收，重新加热，通过试验分析并按需要加入适量沥青、再生剂和集料进行拌和，就可以作为新拌沥青混合料用于路面结构，这样既可节省大量的原材料、节约自然资源、保护生态环境，又能满足路面的使用要求。在国外旧沥青混合料的再生利用技术已经比较成熟，再生设备比较先进，已经在公路维修养护工程中得到了广泛的应用，取得了良好的社会经济效益。但我国的应用研究起步较晚，作为较为经济的、有效的路面维修养护技术，沥青热再生技术在我国进行研究推广是十分必要的。

1 沥青热再生技术概述

沥青热再生技术产生历史悠久，一开始在国外盛行，慢慢传入我国，因此国外的沥青热再生技术相对成熟。20世纪70年代初，国外的热再生技术逐步成熟，而10年后，我国才开始研究相关技术。一开始，我国也只是简单地对路面残油进行研究，20世纪90年代才开始正式引进沥青热再生技术。21世纪初，我国开始对相关设备进行实际研究和使用，沥青热再生技术才在我国得到广泛应用。如今，我国的热再生技术种类繁多，如323省道东海段道路的养护就是利用热再生技术的成功典范。全段道路建设里程10km，经有关部门技术鉴定，该处热回收建设非常成功。

2 沥青热再生技术优缺点

2.1 优点

2.1.1 提高路面修补质量

沥青热再生技术用于填补路面，修补后的新老路面结合力大大提高，路面修补质量得到提高。

2.1.2 实现材料的再生利用，节约环保

热回收法可用于任何直接堆焊或磨削后充填的工程。现场热回收技术可以保证集料粒径不变，沥青的组成和性能不变，实现了旧路面混合料的现场再生、集料和沥青的再利用。因此，不再需要运输垃圾和准备垃圾场，节约能源和材料，保护环境，符合国家可持续发展战略。

2.1.3 技术优势

利用再生剂与老化脆性沥青混合料相结合的方式，不改进其配比，使沥青恢复原性能，这样不仅保持了集料的完整性，还保持沥青的组成和性能，使旧料利用率达到100%。先进的再生设备可以生产出与新拌沥青混合料使用寿命相同的优质沥青，提高路面的抗滑性和平整度，修正路面的断面粗糙度，提高路面的安全性能，大大节约成本。养护速度快，整个过程只需一次作业，大大降低了对交通的影响。

2.2 存在的不足

第一，使用热再生技术的经验还不够充足；第二，原路面所用材料影响了热再生技术的使用；第三，质量难以得到控制。

3 沥青热再生技术应用要点

一般做法是将旧的沥青混合料，进行再次加热，并添加再生剂和新的沥青料来使旧沥青得到新的性能，是一种再生旧沥青混合料。使用再生旧沥青混合料能够较大地降低新沥青料的使用量，也能使旧沥青得到重复利用，进而有着极其重要的节能环保意义和节约成本意义。

在进行沥青热再生技术生产过程中，需要使用到的设备主要是指地热再生机组，能够在施工现场直接将旧的路面进行加热和翻松，并将适当量的再生剂和新料加入其中。经过连续的均匀搅拌和出料摊铺，公路路面将直接压制成型，施工十分迅速、简便，极大地提高了公路大修效率。一般可以采取的施工方法可以分为两种，分别是复拌法和重铺法。

重铺法是指将原有的公路路面直接进行加热，然后翻松，在这一过程中将新制成的再生旧沥青混合料直接铺设在公路上，然后将铺设的新沥青料进行压实。通过多次碾压后，公路路面将变得平整。重铺法适用于恢复公路路面的摩擦功能和防水功能，能够有效地提高公路路面的横坡度，恢复车辙影响。该技术方法一般应用在公路老化程度不高的情况下以及重载车辆较少的公路。

复拌法是指在进行公路大修时，通过使用再生添加剂或者添加新的混合料来进行公路的维修，现场需要进行搅拌、摊铺、压实的施工过程，能够极大地改善路面原有问题带来的不良影响，是一种就地热再生方式。

复拌法更适用于对老化的路面进行改造的工程，能够在一定程度上提高路面的重载能力，可以恢复公路的摩擦功能和防水功能，改善路面的横坡度带来的不良干扰问题，也能够消除车辙，有效地提高了公路路面的强度。随着我国经济快速发展进步，各个区域的高速公路的承载压力都在逐渐地提高。所以，目前复拌法是业内更为重视的一种施工技术手段，通过再次修整，使用复拌法能够将原有的公路路面的使用性能进行提高，以适应高速公路不断提高的运输压力。

4 公路沥青路面热再生试验检测技术在实际工程案例中的应用

4.1 工程概况

案例工程为我国某城市的高速公路路面试验工程，位于沿海地区，是较为重要的交通枢纽路线，连接着厦门等重要经济城市。该工程始建于20世纪90年代，工期3年，是当时重要的国家级基础设施建设。全线为双向八车道，规定速度为120km/h，全长82km，都是采用的沥青混凝土路面。随着使用时间的增加以及该区域经济建设的不断升温，案例工程的承载压力也逐渐增加，导致路面沥青结构层出现了诸多裂缝问题，经过设计研究决定采取挖缝、灌缝、防裂的施工方式，对路面进行补修。其中灌缝的沥青将使用普通的基质沥青，抗裂使用符合国家规定的聚合物改性沥青抗裂贴，厚度为2mm，宽度小于32cm。施工过程中，会在施工图纸上将挖缝的宽度、深度参数进行明确的注明，要求必须要使用专业先进的机械设备进行裂缝的处理施工，然后才可以进行热再生试验工作。

4.2 沥青路面加热

根据施工要求，需选择多辆加热机械同时施工，相邻两辆设备距离控制在1m左右，为加热两侧沥青路面提供便利。温度是加热施工的关键，若温度过高，极易出现路面沥青老化问题；若温度过低，则会影响路面强度，无法有效压实。为此，需在整个过程中选择远红外测温枪进行实时测量，保证温度适宜。

4.3 掺加再生剂及沥青材料

加热机与铣刨机前后行驶，当铣刨鼓下降时，需进行再生剂、新沥青材料同时喷撒。在沥青路面铣刨过程中，针对路面软化情况，可充分拌和软化沥青，保证混合料的均匀性。随后在道路中间位置喷撒软化沥青，形成混合料集中带，为铺筑路面提供便利。此时应控制材料温度为110C左右。铣刨速度需和沥青再生剂、新拌混合料喷撒装置的速度相一致，保证配置合理。

4.4 旧沥青混合料试验分析

由于存在裂缝等危害，需要将路面进行5cm深度的铣刨，然后在试验室利用离心抽提分离法对旧沥青进行收集，并且使用4.75mm的筛孔进行过滤。筛上剩下的旧料分为三个部分分别进行试验。首先进行加热碾碎后，采取抽提试验，并过筛计算三次试验得出的通过率平均值，试验中得出案例工程的旧沥青混合料已经出现了严重的老化问题，不能满足级配需求，因此应该采用加入新沥青的方式，提高旧沥青的性能。对于收集的旧沥青在25C、15C进行延度分析，得出表1数据。

表1 旧沥青试验三大指标数值

旧沥青的针入度和延度都已经明显低于标准值，软化点温度却高于标准值，这进一步证明了该路面的沥青老化程度严重，必须要进行有效的再处理才能够继续使用。

4.5 再生沥青混合料试验分析

4.5.1 再生沥青试验分析

经过研究分析，该工程的旧沥青路面修复可以使用的两种方法，分别是：采取低标号的新沥青与旧沥青混合加工的方式，提高旧沥青的性能；使用再生剂与旧沥青进行混合。在确定过程中，对以上的试验结果进行了进一步的分析，证明如果使用再生剂的方式来提高旧沥青的性能，则需要生成的再生沥青性能必须达到《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）中的规定，才能够确保使用功能的稳定性。采取的试验方式是：在旧沥青当中加入2%的再生剂，对针入度、延度、软化点三大指标进行分析，发现旧沥青使用含量越大，新生成的沥青性能就越差。所以可以适当增加再生剂的含量，经过进一步的试验证明，当再生剂的使用含量达到4%时，新生成的沥青混合物使用性能可以达到AH-90型号的沥青标准，所以可以证明利用第二种方法对该案例中的旧沥青路面进行性能恢复具有一定的可行性。

4.5.2 再生沥青混合料级配分析

为了确保再生沥青混合料符合国家标准，必须利用相关的计算程序对沥青混合料进行级配计算，然后结合工作经验、研究的数据以及工程的大修要求进行再生沥青混合料配比设计。最终使用的矿料比例之和是100%，沥青和再生剂不算在内。经过试验证明，该配比方案符合国家标准，能够在标准规定值范围内，而且极大地提高了旧料的使用率，进一步促进了节能环保目的的实现。

4.6 再生剂添加扩散渗透试验设计分析

由于再生沥青混合物会受到时间、温度和浓度的影响，所以可以根据这三个要素来进行试验设计，并以此测试三个因素之间对于混合料的影响范围和影响能力。按照沥青热再生的机理，为沥青混凝土路面热再生试验检测工作提供有力的数据支持。

4.6.1 试验方法设计

在生成热再生沥青混合物之后，需要对旧的沥青表面所生成的黏合剂薄膜进行分层处理，通过观察内层和外层之间的差异性来分析再生沥青混合物的均匀程度。该试验方法较为困难，但是可以通过在试验室内对内层和外层膜的矿粉和沥青进行比例差异化的检测，可以进一步得出再生沥青混合物内的黏合剂的混溶差异情况。在进行具体试验时，如果想要得知新添加的石料表面所得到的沥青黏合剂的水平，可以将再生剂、经过加热的石料和旧矿粉进行搅拌融合，可以得出黏合剂主要还是对旧沥青外层沥青膜造成影响的结论。

4.6.2 试验工艺情况

试验工艺情况分别是：其一，旧料在日常温度下，不使用再生剂进行生产加工；其二，将旧料加热至110C以上时，不使用再生剂进行生产加工；其三，旧料在日常温度下进行生产加工，加入了R1100再生剂；其四，将旧料加热至110C以上时，加入了R1100再生剂。生沥青混合料生产过程中，如果需要添加新沥青，应该结合严格的工艺要求，进行不同情况的选择。一般而言需要先掺拌再生剂，时间达到35s。

4.6.3 施工要点及解决方法

在进行施工时，由于案例工程路段太长，在不同的区域内面临的沥青情况会略有不同，就需要使用不同的沥青混合料进行建设，如果旧沥青混合料中的各类配比不均匀，就会导致施工质量发生变化，所以必须加以重视。应该提高RAP检测的工作量，根据案例工程中的施工标段分区进行铣刨，并进行分段的试验检测。选用的铣刨样品应该根据路段的变化进行调整，按照详细严格的标准生成配合比。如果使用常规热拌沥青的施工技术，就必须注意选择符合施工要求的新料级配和参数，并对新沥青的类型、用量按照RAP检测结果进行设计。根据案例原来的旧沥青得到的铣刨参数，制定出针对不同路段的沥青混合物配比，才能够真正保证整个案例工程大修的质量。

5 结语

总而言之，高速公路采用沥青热再生技术，不仅具有节约资源和保护公路生态环境的重要作用，还能有效减少长期施工对公路交通正常运行的影响，缩短公路施工时间，从而获得良好的经济效益和社会效益。另外，开发应用相关的沥青专用设备，也可以有效促进我国公路建设事业的发展。