厂拌热再生技术在高速公路养护施工中的应用研究

摘要：介绍了某高速公路养护和路面病害情况，针对该高速公路路面病害制定了整体养护方案，分析旧路面材料回收、破碎与筛分、预处理材料贮存等方面的旧路面材料预处理方法，阐述了原材料选择、配合比设计、预处理材料掺量等方面厂拌热再生改性沥青混合料技术要点，为高速公路的路面养护工程提供了借鉴和参考。

关键词：公路养护；厂拌热再生；改性沥青混合料；配合比

0 引言

再生沥青混合料（RAP）是指将旧沥青路面材料经过回收、破碎、筛分处理后，与再生剂、新沥青材料和新集料按一定比例重新拌合而成的混合料。沥青路面再生技术分为现场冷再生、现场热再生、厂拌冷再生和厂拌热再生等4种。厂拌热再生技术在我国公路养护中的应用起步较晚，但是发展快速，近些年相关研究也不断深入。通过应用厂拌热再生技术，能够有效提升再生沥青路面的承载能力、抗老化水平、抗滑性、平整度，有效降低新材料的用量、养护工程成本和交通事故发生概率。

1 工程概况

某高速公路工程经过长期运行、交通流量不断增加以及气候因素的影响下，其路面出现较为明显的纵、横裂缝，极大影响车辆通行能力和交通安全。近些年来，公路养护单位为确保道路交通正常运行，先后组织了数次预防性和修复性养护，但是其局部路段的病害呈现加速破坏状态，经过组织路面综合检测后，决定以绿色交通理念为指引，在重点路段利用厂拌热再生沥青混合料技术进行路面养护，以期有效提升养护工程经济、社会和生态效益。

2 路面病害及养护方案

2.1 路面病害调查

为更好了解该高速公路路面病害现状，在开展路面养护施工之前，采用路面专项检测和现场人工调查方式，了解路面病害发生的主要类型[1]。路面专项检测主要是采用路面钻芯技术，检测全线各个车道的典型病害。路面专项检测结果显示，前期养护施工加铺的超薄罩面与旧路面的粘结性能较差，导致路面病害较多，有部分位置的病害已经延伸至基层，对行车安全影响很大。现场人工调查发现，路面病害主要是以纵向裂缝为主，部分行车道轨迹出现连续纵缝现象，连续延伸长度可达数公里。部分纵向裂缝的宽度超过1cm，且伴随有沉陷、坑槽和支缝等次生病害。

2.2 整体养护方案

根据该高速公路路面专项检测和现场人工调查结果，考虑历年养护措施，在进行整体分析和评估后，决定以节能、环保、低碳的原则为导向制定其整体养护方案。该方案的主要内容为：首先对所有行车道面层铣刨2.5cm深度、对硬路肩铣刨0.5～2.5cm深度，然后处理重点病害严重的部位，最后选用厂拌热再生改性沥青混合料整体加铺路面。厂拌热再生改性沥青混合料的处理工艺和旧料掺量比例，经现场试验后确定。在符合养护施工质量的基础上，尽量降低施工成本、减少环境污染。在具体养护施工过程中，需要根据病害发生的深度和位置差异，制定具体养护措施，对基层、裂缝和匝道病害进行针对性处置。

3 旧路面材料的预处理

3.1 旧路面材料回收

旧路面材料回收，采用旧路面翻松和就地铣刨2种方法。前者施工成本较低，但是翻松后回收旧的沥青混合料进行再生所用时间较长，再生后的沥青混合料在堆放时容易产生离析现象。就地铣刨施工成本相对较高，但是具有运行便捷、环境污染小等优势[2]。不同回收方式得到的回收料级配也有所差异，不同回收方式矿料级配曲线如图1所示。

3.2 旧路面材料破碎与筛分

旧路面材料回收后，需要采用合理的破碎技术，确保集料颗粒能够有效分离，增加新旧沥青及与再生剂的接触面积，有效提升再生效率，确保养护质量达到运行要求。原有破碎技术体系中，主要是以刚性破碎为主，所使用的机械设备包括锤式破碎机、反击式破碎机、鄂式破碎机、圆锥式破碎机、辊式破碎机等[3]。

旧路面材料内部结构比较复杂、组分较多，不属于单纯的刚体材料，采用传统破碎机难以达到良好处理效果。因此在当前再生沥青混合料技术应用中，通常采用转子离心式破碎机进行处理，在保持回收料粒径完整的基础上，达到良好的破碎效果。在破碎处理后，还需要采用直接筛分或多级联合筛分方式进行处理，确保旧路面材料满足施工要求。

对旧路面材料进行破碎和筛分处理被称为预处理。在破碎和筛分施工中，由于所使用的工艺组合方式有所差异，所得到的材料质量也有差异，因此必须依据RAP特性选择最为合适的组合方式[4]。

本养护工程实施过程中，通过对几种组合方式进行评价，选择反击、转子离心、多级联合筛分工艺。该工艺在旧路面材料回收后，利用反击式破碎机和转子离心式破碎机进行处理，并利用振动筛进行联合筛分，在处理过程中采用除尘器全程收集粉尘，避免粉尘带来的环境污染。筛分时依据0～5mm、5～10mm、10～20mm的标准进行分别存储，为生产RAP奠定良好基础。

3.3 预处理材料贮存

经过预处理的旧路面材料（预处理材料）可直接用于生产RAP，其质量影响RAP的质量乃至影响养护工程质量。因此旧路面材料在预处理后必须依照标准要求进行分类存放，确保环境条件达到规范要求，避免由于贮存不当导致材料变异而影响再生品质[5]。

贮存预处理材料应当注意以下5点：一是场地面积要够用并提前做好硬化处理，合理设置坡度和盲沟，在雨季采取搭设雨棚、及时排水等措施，避免预处理材料含水率过高。二是及时清理场地中存放的废料，避免对材料产生污染。三是严格落实分类贮存规范要求，根据不同材料性质、不同回收方式获得的预处理材料，选择合适的场地分类堆放，并做好标识。四是严格做好档案登记，详细记录材料来源、回收方式及堆料日期等数据，定期做好质量检测，出现质量问题时要分析原因，为后续存贮提供参考。五是严格控制材料堆积高度，避免出现结块现象，若发现结块倾向时应适当分散堆积。

4 厂拌热再生改性沥青混合料生产技术

4.1 原材料选择

该路面养护工程使用厂拌热再生改性沥青混合料，其质量受原材料性质及配合比的影响较为显著，因此必须选择合适的材料，确保材料质量满足规范要求。

按照高速公路建设标准，选用SBS改性沥青，SBS改性剂掺量为5%，其针入度、延度、动力粘度和质量损失等技术指标均符合规范要求。粗集料主要为石灰岩石料，依据筛孔尺寸划分为不同规格，确保压碎值、洛杉矶磨耗损失、吸水率、颗粒含量、软石含量等参数达到技术指标要求。

细集料主要是石灰岩机制砂细集料，依据筛孔尺寸划分为不同规格，确保表观相对密度、坚固性、砂当量、亚甲蓝值及棱角性等参数达到技术指标要求。

填料主要是由石灰石磨细的矿粉，在混合中需要确保矿粉保持干燥状态，表观密度、含水量、亲水系数、外观、塑性指数等参数符合技术指标要求。

结合本项目施工实际情况使用预处理材料，使用中需将预处理材料的粒径限定在19mm以下，至少分为3个筛分档次。遵循“即处理即使用”原则，避免出现结块现象。混合料中只容许添加改性沥青预处理材料。在做好含水量和最大粒径检测基础上，确保对应的检测项目参数达到设计要求。

4.2 配合比设计

在进行配合比设计时，要确定击实次数、稳定度、流值、空隙率、沥青饱和度、浸水后马歇尔（48h）残留稳定度、动稳定度、冻融劈裂强度、渗水系数、低温弯曲试验破坏应变等各项技术指标要求。在具体设计时，通常是采用马歇尔试验方法进行处理，主要包括如下设计内容：一是矿料级配的确定。通过分析旧料掺量的影响因素、不同旧料掺量下混合料级配，确定几种配合比方案。二是最佳沥青用量的确定。依照规范要求制作马歇尔试件，确定上述几种配合比方案中的沥青用量，并确定最佳沥青用量。

4.3 预处理材料掺量

预处理材料掺量对厂拌热再生沥青混合料的性能具有直接影响，即影响成本控制和质量控制成效。在确定预处理材料掺量时，应以符合质量要求为基本前提，尽量提升旧料的利用率[6]。该路面养护工程选用20%、30%、40%、50%等4种掺量方式进行试验，基于马歇尔试验方法得出沥青最佳用量方案。

通过试验和分析可知，在预处理材料掺量逐渐增加的情况下，厂拌热再生沥青混合料的最佳沥青掺量，呈现先增加再减小的特征。分析认为，预处理材料在老化后不断变硬时，其表面的吸油能力会逐渐下降。同时新沥青的添加量逐渐减小，且减少速度逐渐变慢，这说明预处理材料中的旧沥青得以有效利用。在确定具体掺量后，还需要进行厂拌热再生沥青混合料的高温性能、低温性能及水稳定性试验，以确保路用性能达到规范要求。

5 厂拌热再生改性沥青混合料应用技术

5.1 生产配合比

为确保该养护工程中采用的厂拌热再生沥青混合料性能，满足公路运行需求，在正式施工前选择某段行车道，以预处理材料掺量为30%的方案生产厂拌热再生沥青混合料，进行试验段施工。该方案的厂拌热再生改性沥青混合料配合比如表1所示。

在确定生产配合比后，首先进行室内试验，试验内容是先选择4个不同梯度的油石比，分析马歇尔试验与油石比之间的关系。然后利用生产配合比得出的最优油石比制备沥青混合料，进行高温、低温、水稳定性等试验，检验混合料的动稳定度、最大弯拉应变、残留稳定度、冻融劈裂强度等性能。最后通过外观检查、透水性测试等方法，对路用性能检验结果进行验证。

5.2 施工要求

为确保施工流程得以有效推进，应注意以下施工要求：一是做好设备、人员、场地等方面准备，确保各个施工流程有效衔接。二是采用间歇式拌和机进行沥青混合料拌和，确保原材料搅拌均匀。预处理材料的加热温度控制在110～130℃之间，拌和温度控制在200℃以下，将热再生改性沥青混合料出厂温度控制在170～180℃之间，且无大块成团或离析现象。

选用自重较大的自动装卸车辆进行混合料运输，避免沥青混合料与车厢之间产生粘连，在混合料上部覆盖保温苫布。卸料前测量沥青混合料温度，应符合摊铺作业要求，卸料后及时清洗车辆。选择合适的摊铺和压实施工机械，采用自动找平装置控制混合料摊铺厚度和平整度。

5.3 质量检验

该高速公路路面厂拌热再生改性沥青混合料摊铺作业完成后，全面检测其路面压实度、渗水系数、厚度、宽度、矿料级配、沥青含量及马歇尔稳定度等项目参数，做好外观表面、接缝、路面与路缘石等部位的质量检查。结合试验检测方式，确保各项参数到达设计规范要求后，方可交付工程验收。

6 结束语

科学应用厂拌热再生改性沥青混合料技术，是公路交通绿色发展的基本要求。应用该项技术能够充分利用旧路面沥青混凝土材料，具有施工成本低、减少环境污染等多方面优势。施工技术人员应当掌握和应用该项技术，依照规范要求做好旧路面养护施工，为推动公路养护创新发展起到促进作用。

参考文献

[1] 刘卫明.厂拌热再生技术在沥青路面养护工程中的应用[J].交通世界，2023，647（17）：99-102.

[2] 王伟.厂拌热再生沥青混合料设计及路用性能研究[J].交通世界，2023，644（14）：26-28.

[3] 陈永飞.厂拌热再生技术在沥青路面应用中的质量控制要点分析[J].科技资讯，2023，21（2）：55-58.

[4] 胡维焕，胡朋.厂拌热再生沥青混合料技术在公路工程的应用[J].运输经理世界，2023，684（2）：31-33.

[5] 简强.厂拌热再生沥青混合料在云勇公路中的应用[J].山东交通科技，2022，191（4）：28-31.

[6] 陈家旭.厂拌热再生沥青混合料路用性能试验分析[J].天津建设科技，2022，32（4）：8-10+24.