瀝青路面原地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)技術(shù)研究

溫翔云

（贛州創(chuàng)新公路開發(fā)有限責(zé)任公司,江西 贛州 341000）

0 引言

原地?zé)嵩偕且环N快速有效的路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)，該技術(shù)借助專業(yè)裝備，對(duì)舊瀝青路面進(jìn)行加熱軟化及刨銑，對(duì)舊瀝青料補(bǔ)填骨料和添加再生劑，形成再生瀝青復(fù)合料，現(xiàn)場(chǎng)拌料、鋪筑和碾壓成型，形成全新瀝青復(fù)合料路面。該技術(shù)是通過利用舊路廢料，刨銑舊路面，對(duì)新路面鋪筑一氣呵成，具有良好的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和工程效率性，廣泛運(yùn)用于路面養(yǎng)護(hù)工程中。該文以某路面養(yǎng)護(hù)工程為例，從確定再生劑參數(shù)、復(fù)合料配比、施工技術(shù)等方面，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行梳理介紹，以期為同類路面養(yǎng)護(hù)工程應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 工程概況

某公路路面養(yǎng)護(hù)工程，設(shè)計(jì)車速為80 km/h，雙向兩車道，路基寬13 m。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間通車運(yùn)行，原舊路面出現(xiàn)不同程度的裂縫、龜裂、車轍等病害，需進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，以恢復(fù)路面功能，保障車輛行駛安全。

依據(jù)病害分布情況，該次養(yǎng)護(hù)只處理雙向行車道，不處理硬路肩，保持路面標(biāo)高不變。為充分利用在養(yǎng)護(hù)過程中產(chǎn)生的瀝青路面刨銑材料，節(jié)省土地成本，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，對(duì)原有路面上面層4 cm采用原地?zé)嵩偕夹g(shù)。

2 確定再生劑用量

原路面中的瀝青受到內(nèi)外因素的影響，其化學(xué)性能會(huì)出現(xiàn)變化，為恢復(fù)再生舊料中老化瀝青效果，決定采用高效再生劑。在老化瀝青中加入再生劑，不僅能有效補(bǔ)充再生瀝青的輕質(zhì)油含量，同時(shí)也調(diào)整了瀝青成分。通過加入交聯(lián)改性劑，可以溶化分解大塊瀝青質(zhì)，使SBS活性得到最大限度恢復(fù)。

舊瀝青與不同含量的再生劑拌和，均勻拌和后靜置24 h，進(jìn)行常規(guī)測(cè)試。由于舊路面油石比例為5.2%，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選擇6%、4%和2%的再生劑用量開展試驗(yàn)，結(jié)果見表1所示。其中的再生劑含量為其重量所占舊瀝青重量的百分率。

表1 基于不同再生劑用量的再生瀝青試驗(yàn)結(jié)果

從指標(biāo)隨再生劑用量的變化發(fā)現(xiàn)，瀝青針入度和延度均伴隨再生劑用量的增加而增加，軟化點(diǎn)則隨再生劑用量的增加對(duì)應(yīng)降低。再生劑成分主要是不飽和芳香，會(huì)造成瀝青軟化，進(jìn)而增加彈塑性。再生劑含量低于4%時(shí)，延性不能達(dá)到規(guī)范要求，再生劑含量達(dá)6%時(shí)，軟化點(diǎn)和針入度都不能滿足規(guī)范要求。所以選擇4%作為該次應(yīng)用的再生劑含量標(biāo)準(zhǔn)。

3 原地?zé)嵩偕鷱?fù)合料配比設(shè)計(jì)

3.1 材料性能檢測(cè)

在原地?zé)嵩偕鷱?fù)合料的配比設(shè)計(jì)中，應(yīng)按規(guī)范要求對(duì)玄武巖骨料、石灰?guī)r礦石粉、SBS改性瀝青等新添加原料的功效開展檢測(cè)，經(jīng)過檢測(cè)，該工程中所選用的玄武巖骨料、石灰?guī)r礦石粉、SBS改性瀝青等材料，滿足再生復(fù)合料規(guī)范中新增骨料、礦石粉和SBS改性瀝青的性能和質(zhì)量要求，可適用于該次原地?zé)嵩偕鷱?fù)合料的配比設(shè)計(jì)。

3.2 原地?zé)嵩偕鷱?fù)合料級(jí)配設(shè)計(jì)

該工程選擇復(fù)拌熱再生方式，需要添加一定的新拌瀝青復(fù)合料，以提高舊路面的級(jí)配。所以在配比設(shè)計(jì)中，選擇基于AC-13級(jí)配，新拌瀝青含量15%。

（1）初始級(jí)配設(shè)計(jì)。由于舊復(fù)合料為AC-13復(fù)合料，經(jīng)檢測(cè)級(jí)配良好，所以新級(jí)配仍采用該級(jí)配，按細(xì)、中、粗三種級(jí)配，開展新級(jí)配設(shè)計(jì)。依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和該項(xiàng)目實(shí)際狀態(tài)，初步選用新添料的油石比例為5.1%，基于不同級(jí)配制備馬歇爾試樣，按體積指標(biāo)開展設(shè)計(jì)級(jí)配的比較選擇。

（2）設(shè)計(jì)級(jí)配比選?；诔跏技?jí)配油石比，參考不同級(jí)配下再生復(fù)合料的體積參數(shù)，開展設(shè)計(jì)級(jí)配比較選擇。舊料和新料按85%∶15%比例拌和，其中再生劑加熱控制在120~130 ℃，舊料加熱溫度控制在160 ℃，新加入骨料為5.1%的新料質(zhì)量，再生劑為4%的舊料瀝青總量。應(yīng)用馬歇爾擊實(shí)法，對(duì)成型馬歇爾試樣雙面均擊實(shí)75次，不同級(jí)配復(fù)合料的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果具體見表2所示。

表2 不同級(jí)配復(fù)合料的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果可顯示，舊路面級(jí)配良好，三種級(jí)配功效相近，三個(gè)級(jí)配的間隙率、穩(wěn)定性和流動(dòng)值均符合設(shè)計(jì)需求，指標(biāo)狀態(tài)基本一致。考慮到復(fù)合料的高溫功效，該次設(shè)計(jì)選取級(jí)配3作為設(shè)計(jì)級(jí)配[1]。

（3）確定最優(yōu)油石比。設(shè)計(jì)級(jí)配選擇級(jí)配3，調(diào)整新料油石比例，折算以后再生復(fù)合料的油石比分別取5.40%、5.10%、4.80%、4.50%。馬歇爾試件在165 ℃的溫度下，雙面75次擊實(shí)。經(jīng)試驗(yàn)選擇，AC-13熱再生復(fù)合料的最優(yōu)油石比5.10%。

（4）目標(biāo)配比設(shè)計(jì)。依據(jù)上述級(jí)配和最優(yōu)油石比例，AC-13熱再生復(fù)合料目標(biāo)配比設(shè)計(jì)結(jié)果具體見表3所示。

表3 熱再生AC-13復(fù)合料目標(biāo)配比設(shè)計(jì)結(jié)果

4 原地?zé)嵩偕┕ぜ夹g(shù)

完成復(fù)合料設(shè)計(jì)后，需加強(qiáng)施工設(shè)備運(yùn)行、加熱、攤鋪、碾壓等關(guān)鍵工序的測(cè)控。該節(jié)具體介紹原地?zé)嵩偕夹g(shù)的施工技術(shù)要點(diǎn)。

4.1 再生設(shè)備

自動(dòng)化控制程度高、功效可靠的再生設(shè)備是原地?zé)嵩偕┕べ|(zhì)量的有力保障。工程中使用的原地?zé)嵩偕b備主要包括刨銑、加熱以及復(fù)拌設(shè)備。

（1）加熱機(jī)。加熱機(jī)的主要作用是加熱路面，使原有路面軟化。其應(yīng)用計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)，方便操作。其加熱板應(yīng)用特殊陶瓷材料制成，具備熱輻射和間歇式加熱特性，能夠保證加熱溫度與深度滿足施工要求，不會(huì)燒焦路面。工程施工過程中，沿施工方向設(shè)置3臺(tái)加熱機(jī)，對(duì)舊路面開展加熱，加熱深度可達(dá)4~6 cm。

（2）刨銑機(jī)。刨銑機(jī)緊跟加熱機(jī)，對(duì)加熱后的舊路面開展刨銑，再生裝備一般由加熱模塊與刨銑模塊構(gòu)組成。其用于刨銑料以及刨銑后的路面的加熱保溫，刨銑部分包括左、中、右刨銑鼓，最大刨銑寬度可達(dá)4 m。刨銑機(jī)下部安裝再生劑噴灑裝備，由噴嘴、加熱裝置、存儲(chǔ)罐等部分組成，可根據(jù)設(shè)計(jì)量自動(dòng)噴灑再生劑。

（3）復(fù)拌機(jī)。復(fù)拌機(jī)在原地?zé)嵩偕b置中起連接作用。在施工過程中，緊跟在運(yùn)料車后面。一方面對(duì)刨銑后的舊料及新加入的瀝青復(fù)合料進(jìn)行連續(xù)拌和，另一方面需要按照規(guī)定工作量，穩(wěn)定均勻地給后面攤鋪機(jī)供料，以達(dá)到攤鋪機(jī)的作業(yè)要求。

4.2 舊路面加熱與銑刨

在對(duì)舊路面進(jìn)行刨銑前，應(yīng)使用加熱裝置對(duì)其進(jìn)行加熱，以控制和降低刨銑對(duì)骨料的破壞，進(jìn)而影響舊路面復(fù)合料的級(jí)配。

強(qiáng)化加熱過程中的溫度穩(wěn)定性控制。在確保加熱溫度與深度的條件下，使舊路面受熱均勻。機(jī)組行進(jìn)速率控制在2 m/min左右，加熱溫度不宜太高，防止面層瀝青過度老化。原路面4 cm深度范圍，溫度不可低于90 ℃，路面最高溫度不可超過200 ℃，以保證攤鋪層與刨銑界面之間的熱粘合功效，防止層間不良現(xiàn)象的產(chǎn)生[2]。

4.3 再生復(fù)合料施工

舊路面加熱刨銑后，需加入再生劑與新添料，再生復(fù)合料經(jīng)復(fù)拌機(jī)復(fù)拌后，再經(jīng)攤鋪機(jī)攤鋪與碾壓。在此過程中，需要明確相關(guān)技術(shù)參數(shù)，增強(qiáng)原地?zé)嵩偕┕み^程中的工程質(zhì)量。

（1）噴灑再生劑。為使舊路面恢復(fù)至與新瀝青相當(dāng)?shù)墓δ?，原地?zé)嵩偕┕ぶ袘?yīng)用一定劑量的再生劑。依據(jù)原地?zé)嵩偕鷱?fù)合料的設(shè)計(jì)結(jié)果，選擇應(yīng)用RA102再生劑，在使用前須加熱到110 ℃以上，以確保再生劑的黏度滿足噴灑要求。

在噴灑過程中，根據(jù)再生機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)刨銑深度和行進(jìn)速度，計(jì)算再生劑的噴灑量，準(zhǔn)確控制噴灑計(jì)量，確保再生劑均勻噴灑在刨銑后的復(fù)合料表面。

（2）新拌復(fù)合料。新拌復(fù)合料在攪拌樓中生產(chǎn)。攪拌樓按60%設(shè)計(jì)產(chǎn)量進(jìn)行控制，大約為200 t/h。攪拌樓配備6個(gè)冷料倉(cāng)和6個(gè)熱料倉(cāng)。攪拌樓內(nèi)各熱倉(cāng)的網(wǎng)孔規(guī)格分別為11×11 mm、16×16 mm、3×3 mm和6×6 mm。

在復(fù)合料的生產(chǎn)過程中，每盤料的攪拌總時(shí)間大約為60 s，骨料的加熱溫度約為190 ℃，SBS改性瀝青的加熱控制溫度大約在180±5 ℃[3]。

（3）復(fù)合料運(yùn)輸。使用大噸位自卸車運(yùn)輸瀝青復(fù)合料。為了控制發(fā)生離析，將復(fù)合料分3次裝入車廂的前、后和中部。車廂應(yīng)用雙重保溫措施，嚴(yán)禁掀起篷布。復(fù)合料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，通過水銀溫度檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫度，都在165±5 ℃左右，滿足設(shè)計(jì)文件的有關(guān)要求。

（4）復(fù)合料復(fù)拌。新料與舊路面刨銑料由復(fù)拌機(jī)充分再生拌和。新料與刨銑料由裝配在復(fù)拌機(jī)內(nèi)的收料裝置輸送至拌和鍋內(nèi)，由拌和鍋內(nèi)反轉(zhuǎn)的拌和軸充分拌和，能夠保證新料、刨銑料和再生劑拌和均勻，拌和后的再生復(fù)合料控制溫度在150 ℃以上。

（5）復(fù)合料攤鋪。攤鋪機(jī)準(zhǔn)備啟動(dòng)作業(yè)時(shí)，應(yīng)預(yù)熱熨平板，保證熨平板底部達(dá)到100 ℃以上，按2±0.5 m/min控制攤鋪速率，振動(dòng)頻率設(shè)置在20 Hz，以增強(qiáng)復(fù)合料的緊密性，防止產(chǎn)生拉毛或堆積現(xiàn)象。松鋪系數(shù)取1.2，攤鋪溫度控制在140 ℃以上。

（6）復(fù)合料壓實(shí)。攤鋪后，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用1臺(tái)膠輪壓路機(jī)和2臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)。碾壓組合及作業(yè)參數(shù)見表4所示。

表4 碾壓組合及作業(yè)參數(shù)

初壓采用1臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)，靜壓一遍以后，再振壓兩遍，壓路機(jī)滾道重疊寬度應(yīng)不超過20 cm，由外向中心碾壓，碾壓段長(zhǎng)度控制在20 m以內(nèi)；復(fù)壓應(yīng)用1臺(tái)膠輪壓路機(jī)碾壓4遍；終壓應(yīng)用1臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)靜壓2遍，以消除輪痕。

（7）交通放行。為防止過早通車造成路面推移、車轍等病害，在通車前，應(yīng)保證路面溫度降至50 ℃以下，需要時(shí)可采取灑水降溫。

（8）溫度控制。復(fù)合料溫度狀態(tài)直接影響工程質(zhì)量，因此各施工階段需要強(qiáng)化溫度控制。溫度過低會(huì)影響再生劑的噴灑，再生復(fù)合料的拌和、攤鋪和碾壓，溫度太高會(huì)造成瀝青過度老化。案例施工過程中的溫度控制標(biāo)準(zhǔn)見表5所示。

表5 施工過程中的溫度控制標(biāo)準(zhǔn)

5 原地?zé)嵩偕Чu(píng)價(jià)

完成路面攤鋪后，對(duì)攤鋪效果進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)項(xiàng)目通常包括平整度、壓實(shí)度、滲水率和結(jié)構(gòu)深度等。

5.1 平整度

平整度可以衡量出路面的質(zhì)量水平，對(duì)駕駛舒適性有很大影響。該研究采用平度儀進(jìn)行平整度連續(xù)檢測(cè)，該次原地?zé)嵩偕访嫫秸葯z測(cè)結(jié)果均滿足≤1.2 mm的規(guī)范要求。

5.2 壓實(shí)度

對(duì)攤鋪完成的路面采取隨機(jī)抽樣的方法開展鉆芯采樣，發(fā)現(xiàn)芯樣完整，下承重層與上層黏結(jié)良好，粗骨料在細(xì)骨料之間分布均勻，表明再生施工的均勻度保證較好。

5.3 結(jié)構(gòu)深度

為保證行車安全，瀝青路面應(yīng)有良好的防滑功效，并確保瀝青路面與輪胎間具有足夠的摩擦力。壓實(shí)以后的熱再生復(fù)合料的防滑功效可以通過結(jié)構(gòu)深度指數(shù)來反映。該研究采用鋪沙法測(cè)量結(jié)構(gòu)深度，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)深度開展采樣檢測(cè)。

從結(jié)構(gòu)深度測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熱再生路面的抗滑功效滿足設(shè)計(jì)要求，且采樣位置結(jié)構(gòu)深度的離散性比較小，說明施工較好控制了再生復(fù)合料的離散性。

5.4 滲水檢測(cè)

按照瀝青復(fù)合料路面的滲水系數(shù)檢測(cè)方法，開展?jié)B水系數(shù)檢測(cè)。滲水系數(shù)檢測(cè)結(jié)果如表6。

表6 滲水系數(shù)檢測(cè)結(jié)果

瀝青復(fù)合料路面的滲水系數(shù)設(shè)計(jì)要求為≤50 ml/min。檢測(cè)結(jié)果顯示，案例再生路面復(fù)合料路面的滲水系數(shù)符合技術(shù)要求，該原地?zé)嵩偕访嬗辛己玫拿芩πА?/p>

6 結(jié)語

綜上，對(duì)某路面養(yǎng)護(hù)工程所應(yīng)用的瀝青復(fù)合料路面原地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行了梳理研究。技術(shù)點(diǎn)包括再生劑用量、再生復(fù)合料配比、原地?zé)嵩偕┕ぱb備配備、舊路面加熱與銑刨、復(fù)合料拌和、攤鋪、壓實(shí)等。新路面現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果顯示，采用原地?zé)嵩偕鷱?fù)合料鋪就的路面，其平整度、結(jié)構(gòu)厚度、壓實(shí)度以及路表的滲水系數(shù)均滿足設(shè)計(jì)要求，該技術(shù)具備較高的應(yīng)用價(jià)值。