淺談瀝青路面就地熱再生

謝韜

【摘 要】本文主要介紹了就地熱再生再對瀝青路面處理前各種路面病害的調(diào)查分析，原材料選用，瀝青用量，再生混合料的設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】集料要求；瀝青標號及用量； 混合料設(shè)計

一、前言

就地熱再生簡稱HIR，是一種預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)，具有可實現(xiàn)瀝青路面材料100%的再生利用、施工速度快、對交通影響小、節(jié)約能源、利于環(huán)保、坑槽和車轍得以填充，集料集配和瀝青含量得到合理調(diào)整性能提高、運輸成本低等優(yōu)點。它利用專用的就地熱再生設(shè)備對瀝青路面進行現(xiàn)場加熱、翻松，摻入一定數(shù)量的新集料，新瀝青、再生劑等，經(jīng)混拌、攤鋪、碾壓等工序，一次性實現(xiàn)對表面一定深度范圍內(nèi)的舊瀝青混凝土路面再生。通過瀝青路面的就地熱再生，可以修復(fù)瀝青路面表面層病害，恢復(fù)瀝青表面層物理力學性能，恢復(fù)瀝青路面平整度，修復(fù)瀝青路面車轍，實現(xiàn)舊路瀝青材料的就地再利用。

二、路面病害調(diào)查，原因分析

京藏高速G6線K1332+000-K1351+300段自修建以來，由于交通量的不斷增加，尤其重載汽車的快速增加，使得路面承載能力顯著下降，路面龜網(wǎng)裂、縱橫裂縫、車轍、擁包、坑槽等面層病害明顯。

1.裂縫成因分析

瀝青路面上的裂縫有多種，其形成的原因也是多樣，有時是多種原因共同作用造成的，裂縫有橫向、縱向、網(wǎng)裂和龜裂。裂縫的危害在于從裂縫處滲入的水分使基層甚至路基軟化，導(dǎo)致路面承載能力下降，引發(fā)相關(guān)病害，加速路面破壞。

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，橫向裂縫每隔12～20m一道，局部路段橫向裂縫6～10m一道，裂縫最大寬度為1cm。橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類；荷載性裂縫主要是由于基底彎拉破壞引起的路面反射裂縫；非荷載性裂縫主要是由于溫縮或干縮引起的。

縱向裂縫可分為兩種情況：一種是由于路基壓實度不均勻，產(chǎn)生不均勻沉降或凍漲作用所造成的。另一種是瀝青面層分幅攤鋪時，攤鋪時間過長，或接縫處理不當，接縫處壓實度未達到要求，在形成荷載作用下形成的。

當路面結(jié)構(gòu)強度不均勻，局部范圍的路基路面整體強度不足或基層失穩(wěn)以及瀝青面層老化，就會形成荷載型裂縫。這種裂縫一般表現(xiàn)為網(wǎng)裂，并在行車作用下發(fā)展為塊狀龜裂。因路面強度和穩(wěn)定性引起的網(wǎng)裂和龜裂，通常還伴隨有路面沉陷變形。

裂縫的產(chǎn)生破壞了瀝青路面的整體性和連續(xù)性，水分通過裂縫滲入基層，侵蝕路基，導(dǎo)致路面承載力降低，為凍融提供了條件。路面荷載日漸加大，路面老化、路面雨水作用，是產(chǎn)生縱向裂縫、龜裂破壞的主要原因。

2.坑槽成因分析

（1）表面層瀝青混凝土施工空隙率過大，級配控制不嚴，瀝青混合料拌和不均勻，碾壓不夠密室，局部壓實不足，增大了表面空隙，當雨水通過瀝青面層空隙侵入到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部不能及時排出，滯留在瀝青混凝土的空隙中時，水分濕潤瀝青和集料，使瀝青剝落而導(dǎo)致坑槽。

（2）在行車荷載作用下，進入結(jié)構(gòu)層的水會成為動力水，沖刷材料，使各結(jié)構(gòu)層變形增加，強度降低，瀝青面層材料產(chǎn)生唧漿現(xiàn)象，出現(xiàn)剝落、松散等病害，最后行車坑槽。瀝青材料與骨料的粘結(jié)力不足，在行車荷載作用下將導(dǎo)致細集料剝落，增大了路表面的空隙，引起瀝青混合料的抗水損壞的能力降低，形成坑槽。

（3） 由于瀝青面層和基層之間封層施工質(zhì)量差，未能有效阻止雨水的繼續(xù)下滲，而滲入水無法排出，長期浸泡基層，在冬季凍漲春季融化和車輛荷載的作用下，致使基層強度喪失，路面基層和面層產(chǎn)生唧漿、坑槽。

（4）大量超載車輛行駛造成路面坑槽破壞。

3.車轍成因分析

車轍是瀝青路面的一種主要損壞形式，多半是發(fā)生在實行渠化交通的等級公路上。經(jīng)過分析，總結(jié)車轍形成有幾方面原因：

（1）瀝青與集料的粘結(jié)力不強，骨料骨架作用減弱、瀝青用量較大，是車轍產(chǎn)生的主要原因。因此增強瀝青與集料的粘結(jié)力，采用強度較高的碎石，提高骨料的骨架作用，控制瀝青含量。

（2）由于高溫季節(jié)車輛反復(fù)碾壓瀝青面層形成的塑性流動變形和永久變形，主要是高溫時的車輛荷載應(yīng)力超過瀝青面層混合料自身的穩(wěn)定應(yīng)力的極限原因。

（3）縱坡、車速的影響，有些路段由于縱坡較長而且連續(xù)出現(xiàn)時，對行車尤其是超載重車，降低了車速，延長了荷載作用時間，瀝青混合料內(nèi)部的剪應(yīng)力逐漸增加，剪應(yīng)力作用的深度也將逐漸增加，從而產(chǎn)生車轍。

三、集料技術(shù)要求

1.粗集料技術(shù)要求

面層骨料應(yīng)該潔凈、干燥、表面粗糙、形狀接近立方體，且無風化、無雜質(zhì)，并具有足夠的強度、耐磨耗性、抗凍性、耐腐蝕性、抗沖擊性以及瀝青的良好粘附性。不得使用篩選礫石、礦渣及軟質(zhì)集料。其技術(shù)指標應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004要求。

2.細集料技術(shù)要求

細集料可采用由制砂機專門生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)機制砂。細集料應(yīng)干凈、堅硬、干燥、無風化、無雜質(zhì)和其他有害物質(zhì)，并有良好的顆粒形狀和級配。其技術(shù)指標應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004要求。

3.礦粉技術(shù)要求

瀝青混合料的礦粉必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細得到的礦粉，原石料中的泥土雜質(zhì)應(yīng)清楚干凈。礦粉必須干燥、潔凈，其技術(shù)指標應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004要求。當上面層粗集料與瀝青粘附性達不到5級時，除應(yīng)添加抗剝落劑外，還應(yīng)摻加干燥的石灰或水泥作為填料的一部分替代礦粉，其用量不超過礦料總量的3%。

四、瀝青再生劑

再生劑是指摻加到再生混合料中用于恢復(fù)已老化瀝青性能的添加劑。是否摻加再生劑，主要取決于回收瀝青路面材料（RAP）中瀝青老化程度、瀝青含量、回收瀝青路面材料（RAP）摻配比例、再生劑與瀝青的配伍性，需綜合選擇。最終的判別標準為：再生混合料的馬歇爾試驗指標滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004中的相關(guān)要求。本次項目不需要摻加再生劑。

五、再生瀝青標號及瀝青用量

（1）瀝青的選擇

由于再生瀝青混合料的品質(zhì)要求比普通瀝青混合料的品質(zhì)要求更高一些，所以對再生瀝青標號的選擇也應(yīng)該比普通瀝青路面對瀝青標號的選擇要求更嚴。本次就地熱再生工程所在地基本在寧夏黃河流域，夏季炎熱，冬季寒冷，氣候干燥少雨，屬2-2-4氣候分區(qū)。所以本次要求瀝青使用90號A級重交道路石油瀝青。

（2）再生混合料最佳瀝青用量的確定

按就地熱再生瀝青混合料AC-16C級配設(shè)計試驗結(jié)果RAP：S10：S15：礦粉=85：8：5：2的情況下，取油石比在0.4%0.7%、1.0%、1.3%的條件下分別進行馬歇爾試驗，以確定就地熱再生最佳油石比。

檢測結(jié)果：根據(jù)馬歇爾試驗結(jié)果，取密度最大值、穩(wěn)定度最大值、目標空隙率三者均值作為OAC1，即OAC1=0.74%，OAC2=0.46%，最佳油石比OAC=（OAC1+ OAC2）/2=0.60%。最終確定最佳油石比為0.60%，換算為新瀝青與新集料油石比為4.15%。

六、再生混合料設(shè)計

本次就地熱再生工程路段的路面經(jīng)查閱設(shè)計文件原面級配范圍多為AK-16型級配，使用瀝青以90號A為主，現(xiàn)規(guī)范對原規(guī)范AK-16級配進行了調(diào)整，并改名為AC-16C，AC-16C的級配篩孔尺寸范圍為：

由于熱再生技術(shù)100%利用原路面舊料，因此，新料的摻加量較小，因而處理前后的混合料類型基本變化不大，級配方面可以調(diào)整的余地較小，原則上主要是針對舊料的局部細化狀況，在新料的級配上予以一定彌補，所以舊路的混合料類型基本決定了再生混合料的類型，當舊料的級配符合現(xiàn)行規(guī)范要求時，可選取與之相同類型和最接近的級配，并使合成后的級配符合現(xiàn)行規(guī)范要求。如舊料級配不符合現(xiàn)行規(guī)范要求，或該級配導(dǎo)致了原路面的明顯病害而需要進行大幅度調(diào)整時，可根據(jù)實際情況，采用特殊類型（如單一粒徑）級配以進行有針對性的彌補。

七、結(jié)束語

全國公路的舊路改造，維護保養(yǎng)的高峰期即將到來就地熱再生技術(shù)必將大規(guī)模的應(yīng)用。因此，針對瀝青路面就地熱再生方法進行關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用的研究，蘊含巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，是順應(yīng)交通行業(yè)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。

參考文獻 ：

[1]《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTJ F41-2008

[2]《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004