沥青混凝土热再生技术在山区公路路面养护工程中的应用分析

刘泉华

（通江县公路养护管理段，四川 巴中 636700）

0 引言

近年来，我国的公路路面大多采用沥青混凝土铺筑，随着使用年限增加，公路路面均会面临损坏的问题，需进行大面积维修，可能产生大量的旧沥青路面材料，若处理不当，不仅会占用施工场地，还可能造成环境污染。为解决这一问题，沥青混凝土再生技术应运而生，该技术将废弃或翻修的旧沥青混凝土路面经过翻挖、回收、破碎、筛分，再添加适量的新沥青、新骨料、混合剂、再生剂重新搅拌成再生沥青混合料，用于铺筑路面面层或基层[1]，实现变废为宝。

1 工程概况

该实证研究的路段为四川省道S302 线漆梓路，路线全长4km（桩号K203+000—K207+000），路基宽度8.5m，行车道宽度2m×3.75m，硬化路肩2m×0.5m，设计速度40km/h。该路段于2016 年实施改造，挖除原路面结构后重新铺筑了4cm 沥青上面层、5cm 沥青下面层、25cm 水稳层、15cm 级配碎石垫层，2016 年至2023 年，仅对路面进行日常维护保养。根据《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）有关规定，经对公路现状复测拟合综合分析，基本满足二级公路的技术标准。

经7 年运营，该路段公路沥青面层的承载能力开始降低，加之近年来通江境内多个重点工程同时开工建设，重型运输车辆对道路造成极大压力，超重车辆使沥青混凝土路面所承受的剪应力过大，公路多处出现裂缝、沉陷等病害。为改善公路面层性能质量，提高行车安全性，必须修复原路面病害，以满足路面的使用功能要求并延长现有路面的使用寿命。

研究路段所在的通江县位于米仓山东段南麓大巴山缺口处，地貌以中、低山为主，全域地处秦巴山集中连片特困地区，原为国家扶贫工作重点县，2019 年实现脱贫摘帽，但2022 年地方一般公共预算收入仅5.03 亿元，支出高达58.95 亿元，能投入到公路养护的财政资金有限，为节省养护工程投资，该工程试点探索采用沥青混凝土再生技术用于养护工程施工。

2 沥青混凝土路面再生技术选择分析

2.1 沥青混凝土路面再生技术概述

根据《公路沥青路面再生技术规范》（JTG/T 5521—2019）[2]和各地实践经验，沥青混凝土路面再生技术分为沥青路面冷再生技术和沥青路面热再生技术。

冷再生技术是将病害沥青路面的回收材料在常温下，通过一定工艺措施加工后再重新利用，施工过程中材料不需要加热，分为全深式冷再生、就地冷再生和厂拌冷再生三种方式。热再生技术则是将病害沥青路面的回收材料通过高温使旧沥青材料软化，再加入适量再生剂等添加剂，通过搅拌、摊铺、压实等施工工序，使再生沥青重新发挥路面性能，其分为就地热再生和厂拌热再生两种方式。

经综合试验路段公路等级、路面病害现状、施工期间气候状况等多种因素分析，该工程宜选用热再生技术施工。

2.2 热再生技术方案比选

2.2.1 就地热再生

就地热再生技术是对旧沥青路面加热处理，在材料软化后进行翻挖、破碎，并加入新的沥青混合料和外加剂，经测试符合技术要求，利用机械进行摊铺碾压，使旧路面变为新路面。该技术能够处理路面裂缝、车辙等情况，优点是工艺简单、作业速度快，旧沥青路面材料的利用率高；缺点是仅对面层进行养护，无法修复基层病害，且养护后的路面高度明显增加，容易受气候温度影响。

2.2.2 厂拌热再生

厂拌热再生是在拌和厂将沥青混合料回收料（RAP）破碎、筛分后，按一定比例与新矿料、新沥青、沥青再生剂等加热拌和为混合料，再铺筑形成沥青路面的技术。该技术能够处理路面裂缝、沉陷、车辙等情况，优点为工艺较易控制、再生后的混合料性能较好、质量有保证、适用范围广、实用性强，适用于各种路面结构，养护后的路面高度不会产生变化；缺点是成品料的运输费用增加，施工效率低于就地热再生方案。

结合该工程实际情况，公路的面层、基层均存在破损，且裂缝病害较多，路面修复周期较长，采用就地热再生技术无法修复基层病害。因此，最终选用厂拌热再生方案对该公路进行养护。

3 旧沥青路面材料厂拌热再生施工技术方案

3.1 配合比设计

3.1.1 级配组成

在路面破损调查的基础上，对旧沥青路面铣刨取样，经抽提、筛分处理，将下面层的AC-25 料筛分成0～5mm、5～10mm、10～20mm 三类[3]，通过分析沥青含量、表观相对密度、毛体积相对密度、级配系数等指标，为再生沥青混合料的拌制提供依据。

旧沥青路面材料的物理性质应符合以下要求：粒径0～5mm 的沥青含量约在4.9%，表观相对密度2442g/cm3，毛体积相对密度2635g/cm3；粒径5～10mm的沥青含量约在4.4%，表观相对密度2635g/cm3，毛体积相对密度2514g/cm3；粒径10～20mm 的沥青含量约在4.2%，表观相对密度2716g/cm3，毛体积相对密度2728g/cm3。

利用公式计算新集料、旧集料的掺配关系，确定混合料的级配比例：

式（1）中：r表示新集料在混合料中的占比；Pns表示新集料在混合料中的占比；Psm表示旧料中沥青的占比；Psb表示旧料在再生混合料中的占比。

3.1.2 最佳沥青用量估算

本文采用《公路沥青路面再生技术规范》（JTG/T 5521—2019）附录D 中的公式Pb=0.035a+0.045b+Kc+F估算沥青目标用量。结合当地工程施工经验，a取值73%、b取值19%，c取值7%，K取值0.18，F取值0.2，计算得到Pb值为4.27%。油石比拟定3 个方案，分别为4.0%、4.3% 和4.6%，加入用量为Pb的SBS 改性沥青，密度为1.01g/cm3，针入度为66.2mm，软化点为82℃，延度为28cm，溶解度为99.7%，布氏旋转黏度为2.35Pa·s。按规范要求制备马歇尔试验，测试体积参数后浸泡在恒温水箱内，计算流值、相对稳定度系数，最终确定最佳沥青用量为4.3%。

3.1.3 集料和填料性能

集料和填料均使用石灰岩，主要技术性能指标如下：

粗集料压碎值为21.4%，表观相对密度值为2.73g/cm3，毛体积相对密度为2.70g/cm3，吸水率为0.44%，软石含量为2.8%。5～10mm、10～20mm 针片状颗粒含量分别是12.4%、13.5%，洛杉矶磨耗值分别是25.3%、21.6%。

细集料表观相对密度为2.63g/cm3，砂当量为69.2%，棱角性（流动时间法）为33.4s，亚甲蓝值为2.2g/kg。

填料表观相对密度为2.69g/cm3，含水量为0.3%，亲水系数为0.6，塑性指数为3.5%，外观无团粒、结块。

3.2 现场施工技术

3.2.1 铣刨

铣刨是将旧沥青路面挖除，从中获得沥青混合料。该工程使用冷铣刨机，型号为PM200，铣刨宽度2m、最大深度0.3m，最大工作速度为38m/min，铣刨作业中切削料粒度均匀，去除老化磨损的铺层，露出有纹理的表面，为后续重新摊铺打下基础。其技术要点为：

一是铣刨前清理路面，清除泥砂、尘土、杂物等，标记路面破损处，然后对铣刨路段喷水降尘，保证环境清洁。

二是每个车道铣刨1 次，设计铣刨深度33cm，为满足深度要求可分两层挖除。

三是层间与旧路的交界处采用预留台阶的方式进行连接，纵向台阶的宽度为10cm，起点、终点的台阶宽度均为30cm。

3.2.2 破碎

铣刨后得到的旧沥青路面材料，集中运输至拌和厂破碎处理。使用推土机将相同的沥青路面材料混合均匀，再用破碎机处理，破碎后的最大粒径要求≤16mm，不符合要求的二次破碎。旧料全部破碎完成后进行筛分，按照筛分粒径大小不同，分为两类存储在料仓中。

装料前需检查含水量指标，一般控制在3%，超过3%的自然晾晒，低于3%的适当洒水。材料进入料仓后需安排专人管理，料仓内的场地采取防潮、防水措施，防止材料性质变化。

3.2.3 混合料拌和

混合料拌和采用间歇式混合设备，具有配料、计量、加热等功能。进料顺序为：旧沥青材料和再生剂—新集料—新沥青—矿粉，最终生成新的混合料。严格控制每种物质的加热温度，其中旧沥青材料和再生剂为100℃～120℃，新沥青为155℃～165℃，矿粉为185℃～200℃。严格控制拌和时间，旧沥青材料干拌10s，加入再生剂；新集料则需先干拌15s，再湿拌30s；拌和完成后，沥青应覆盖在矿料上，避免集料出现白化、团聚或离析现象。

3.2.4 摊铺碾压

安排人员对摊铺机履带前方道路进行清理，避免存在积水、杂物。检查设备性能是否完好，如设备转向精度、螺旋输料器的供料情况，出现问题需及时处理。熨平板是其中一个重要装置，长时间使用后易变形、磨损，导致路面出现裂纹缺陷。为避免缺陷发生，应定期检查熨平板有无变形磨损，及时维修更换。热再生沥青混合料的摊铺温度，控制在165℃～170℃之间，摊铺机的行进速度为3km/h，工作人员需准确记录摊铺范围和方向、作业温度和遍数等数据。

摊铺完成后，碾压分为初压、复压和终压。初压使用钢轮压路机，将混合料温度控制在155℃～160℃，行进速度为3km/h，碾压2 遍；复压使用胶轮压路机，将混合料温度控制在110℃～120℃，行进速度为5km/h，碾压6 遍；终压使用钢轮压路机，将混合料温度控制在90℃，行进速度为8km/h，碾压2 遍。

3.2.5 接缝处理

处理横向接缝前，需先切割边缘，涂洒一层薄热沥青，保证新、旧摊铺层是连续的。使用热沥青料对横向冷缝加热30min，摊铺时新铺路面和冷铺路面的重叠宽度为5cm，利用耙子剔除部分材料，碾压整平即可。

纵向接缝多出现在衔接部位，若沥青混合料温度较高，可采用热接缝处理技术，要求两侧摊铺厚度、横坡保持一致，搭接重叠宽度为5～10cm；上下层形成的纵向接缝错开15cm，且表层接缝应顺直。

3.3 施工质量检测

3.3.1 稳定度测试

热再生沥青混合料铺筑完成后，对下面层钻芯取样，芯样直径为100mm，通过马歇尔试验测试稳定度，参考《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004），所选试件的稳定度均满足规范要求。

3.3.2 渗水性能测试

在行车道、道路左右两侧和中部选择测点，按照《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）的要求监测渗水性能，各测点的渗水系数均满足规范要求。

4 施工效益评价

4.1 经济效益

采用旧沥青路面材料厂拌热再生技术对公路进行养护，不但施工操作相对简单，软化后铣刨可以减少对道路基层结构的影响，保护旧沥青材料的使用性能，并且修补作业速度快，最大行进速度可达到60～80kg/h，有助于缩短工期，尽快恢复交通条件。还能节省人力和材料成本，相较于重建方案新沥青用量可减少50%，能够有效控制工程造价。

4.2 环保效益

相关调查表明，我国公路工程在养护作业中，每年丢弃的材料资源达到200 万t，其中沥青材料占比最大。采用厂拌热再生技术对公路进行养护，一方面可以满足修补要求，提高路面综合性能；另一方面对旧沥青材料回收利用，能够避免随意丢弃带来的环境污染，达到节能环保的效果[3]。

5 结语

通过上述应用分析，证明在公路养护施工中，通过沥青混凝土热再生技术将病害路段的废弃沥青混凝土回收再利用，不仅有助于解决道路养护工程中的废旧料处理难题，减少污染排放，节约能源，保护生态环境，还能够节约大量沥青和砂石材料，减少财政资金投入，有效降低路面养护成本，最大程度地发挥其经济效益和社会效益，是实现公路交通运输可持续发展的重要手段和迫切需要，对经济发展较慢地区的公路养护施工具有一定参考意义。