復拌就地熱再生工藝在公路養(yǎng)護中的應用分析

仇在林

（河南交通投資集團有限公司洛陽分公司，河南 洛陽 471000）

0 引言

瀝青路面在長期運行過程中難免會出現(xiàn)各類病害問題，不僅會影響公路的通行體驗，還會增大交通事故發(fā)生率。如果在瀝青路面使用年限內對路面進行預防性維護，可大大延長路面的使用壽命。為保障瀝青路面使用效果及使用壽命，可以借助就地熱再生工藝對公路進行養(yǎng)護。常用的就地熱再生工藝包括表面再生法、復鋪再生法和復拌再生法。復拌就地熱再生工藝在現(xiàn)階段公路養(yǎng)護工程中較為常用，該技術具有廢料就地循環(huán)利用、施工中不封閉道路、轉場快速等特點[1]。本文結合案例工程僅就復拌就地熱再生工藝在公路養(yǎng)護中的應用進行分析。

1 常用就地熱再生工藝

就地熱再生工藝優(yōu)勢顯著，能夠達到舊料100%回收，不僅可提高資金利用率，降低成本，還具有較強的環(huán)境效益。因此，案例高速公路養(yǎng)護工程擬選用就地熱再生工藝進行養(yǎng)護修復。現(xiàn)階段常用的就地熱再生工藝主要分為三種，即表面再生法、重鋪再生法、復拌再生法。

1.1 表面再生法

表面再生法是借助機組對高速公路進行加熱，將其加熱至特定溫度后，在復拌機設備幫助下耙松路面混合料，將舊料回收后填入新料，舊料與新料充分拌和獲得再生料，隨后將其攤鋪壓實即可。該工藝對車轍、龜裂等路面病害具有較好的修復效果，成本低廉，工藝便捷，多用于輕度路面破損修復作業(yè)中[2]。

1.2 重鋪再生法

重鋪再生法是基于表面再生法再次鋪設新料磨耗層的養(yǎng)護修復工藝，應用該工藝后，高速公路表面鋪設一層新的磨耗層，能夠提升路面強度及抗滑性能。但相較于表面再生法，因投入新面料而提高了養(yǎng)護修復成本，在嚴重破損的老舊路面改造和養(yǎng)護項目中較為常用。

1.3 復拌再生法

該方式是借助機組加熱舊路面，達到特定溫度后，在復拌設備幫助下耙松與回收舊料，并將其置入攪拌器內，按道路要求設計配比，摻入再生劑、新料進行拌和，以此獲得新料，隨后將其碾壓成型即可。該工藝可良好修復車轍、龜裂等病害，對路面磨耗層具有較強修復效果，并可增強路面強度，且不必再次鋪設新面層，減少了材料投入，繼而有效控制了養(yǎng)護成本。

2 工程概況與工藝選擇

2.1 工程概況

案例公路全長33.69km，基層呈半剛性，面層從下至上分別為AC-25C、AC-20C、AC-13C 瀝青混凝土，厚度分別為6cm、6cm、4cm。該高速公路于2009年正式投入使用，投運期間多次治理車轍等病害，但因路面服役年限長，重載車輛較多，導致高速公路路面狀態(tài)較差，工程項目團隊擬引入就地熱再生技術進行養(yǎng)護修復。

2.2 路況調查

2.2.1 路面技術狀況

為了精準地確定就地熱再生工藝參數(shù)，借助智能檢測系統(tǒng)（如路面橫向力系數(shù)測試、多功能檢測車等）檢查案例高速公路的路面平整度、破損度及車轍情況。在案例養(yǎng)護工程項目中，以10m 為測試點間距，1000m 為基礎測定單元，對PQI（路面性能指數(shù)）進行測定，PQI計算公式如下：

式（1）中，PCI、RQI、RDI、PBI、SRI分別代表路面損壞狀況指數(shù)、路面行駛質量指數(shù)、路面車轍深度指數(shù)、路面跳車指數(shù)、路面抗滑性能指數(shù)，而wPCI、wRQI、wRDI、wPBI、wSRI分別代表各個指數(shù)相應的權重，對于高速公路而言，上述指標的權重分別為0.35、0.30、0.15、0.10、0.10[1]。運用智能檢測系統(tǒng)得出PCI、RQI、RDI、PBI、SRI及PQI得分，分別為84.47、94.87、86.26、100、96.57、90.65。結合檢測結果可知，相較于上一年案例高速公路的車轍深度、路面損壞狀況指數(shù)得分下降，此外通過病害調查數(shù)據分析發(fā)現(xiàn)路面裂縫數(shù)量增多，為進一步了解案例高速公路具體情況，采用鉆芯法進行檢測后，發(fā)現(xiàn)路面裂縫、破損等問題主要集中于路面表層，且裂縫病害多為疲勞裂傷，僅局部區(qū)域存有少量反射裂縫，符合就地熱再生工藝應用條件。

2.2.2 路面結構強度

借助激光動態(tài)彎沉儀對案例高速公路路面結構強度進行分車道連續(xù)檢測，以1000m為基礎檢測單元，20m為檢測點間距。共檢測132個路段單元，其中路面強度均值與彎沉均值分別為91.93、19.26，而該高速公路最初設計與施工時，以19.80為彎沉值標準，經綜合評定后，發(fā)現(xiàn)案例高速公路路面結構強度較好，符合就地熱再生工藝適用要求。

2.3 工藝選擇

根據表面再生法、重鋪再生法、復拌再生法三種工藝的特點，結合案例高速公路工程實際情況，最終選擇復拌就地熱再生工藝作為工程養(yǎng)護修復工藝。

3 再生混合料的級配設計與性能檢測

3.1 舊路面材料再生性能

3.1.1 舊料組成特性

為了明確案例高速公路路面舊料性能，采用鉆芯法鉆取芯樣進行試驗檢測，用于全方位了解舊料性能。通過抽提試驗后，發(fā)現(xiàn)案例項目公路路面舊料油石比、瀝青摻加量分別為4.7%、4.5%；通過篩分礦料獲取級配結果，具體可見圖1 所示。由圖1 可知，在13.2mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm 篩孔孔徑條件下，級配中值低于篩孔通過率，意味著舊料在長期車載作用下已存在破損問題[3]。

圖1 舊料級配情況

3.1.2 舊料再生性能

通過舊料提取而回收瀝青，對回收瀝青進行檢測，得到針入度為20mm，軟化點為77.5℃，延度較差，直接脆斷。在回收瀝青內添加3%再生劑，其針入度、軟化點、延度分別為32mm、66.5其、12.7cm；進一步增加再生劑摻加量，提升至5%，此時的針入度、軟化點、延度分別為36mm、61.5 針、17.3cm。由此可見，舊料瀝青嚴重老化，摻入再生劑3%、5%均可有效改瀝青性能。在添加再生劑基礎上，再次添加熱瀝青0.2%，發(fā)現(xiàn)舊料瀝青在各條件（0%、3%、5%再生劑摻加量）下的在最大理論密度、毛體積密度、馬歇爾穩(wěn)定度、流值均符合要求，為了減少不確定因素對養(yǎng)護施工過程的干擾，最終按照5%再生劑摻加量進行施工。

3.2 再生混合料的級配設計

復拌就地熱再生工藝最顯著的優(yōu)勢是能夠實現(xiàn)舊料100%回收，因此，在工藝施工期間所需應用的新料摻加量較少。筆者對復拌就地熱再生工藝新料摻量設計情況進行總結，具體如下：

（1）基于以往經驗設計初始摻配比例，即級配與舊料瀝青摻量。案例高速公路養(yǎng)護項擬摻加20%、25%、30%的新料;

（2）根據與舊料級配曲線最為吻合的條件確定新料摻加量，經驗證后，20%的新料摻加量最佳，故將舊料與新料的配比設計為8∶2;

（3）計算礦料配比得出再生混合料配合比，具體如表1所示，相應的級配曲線見圖2所示;

表1 案例高速公路養(yǎng)護工程的再生混合料配比情況

圖2 再生混合料級配曲線

（4）基于案例高速公路工況、路面設計規(guī)范、技術指標要求（如流值、穩(wěn)定度等），最終定為再生混合料、再生劑、熱瀝青的摻量分別為20%、5%、0.2%，此時油石比參數(shù)為5%[4]。注意縱坐標單位格式

3.3 再生混合料的性能檢測

為檢測所設計的再生混合料級配方案的路用性能，采用室內試驗（低溫彎曲試驗、車轍試驗）檢測其最大彎拉應變、動穩(wěn)定度、凍融劈裂強度比、殘留穩(wěn)定度，所得結果分別為2552.7με（規(guī)范為≥2500με）、5046 次·mm-1（規(guī)范為≥4000 次·mm-1）、85.3%（規(guī)范為≥80%）、89.6%（規(guī)范為≥85%）。由此可見，所設計的再生混合料性能達標，符合標準。

4 復拌就地熱再生工藝施工質量控制措施

4.1 做好施工準備

（1）清理路面。修復之前需要清掃路面，對于泥塊、雜物等運用鐵鏟清理，部分頑固瀝青，則需借助熱風將其軟化后清理，防止雜物混入材料內影響?zhàn)B護修復效果。

（2）測線定位。基于既有標線測量控制線，使線形平順。

（3）設備就位。提前準備再生拌和設備、預熱機、壓路機等，將其運輸至養(yǎng)護現(xiàn)場后進行調試，使設備能夠以最佳狀態(tài)運行。

4.2 規(guī)范加熱作業(yè)

瀝青混合料需在特定溫度范圍內完成攪拌拌和，因此，在復拌就地熱再生工藝具體施工期間，需做好溫度控制，規(guī)范加熱作業(yè)，按特定次序使加溫設備有序入場，避免出現(xiàn)路面燒焦現(xiàn)象。復拌期間需精細化設定溫度標準，使升溫車按統(tǒng)一速度行進，此外，為防止出現(xiàn)熱能過度流失問題，可準備保溫板將其設置于車輛間的空隙處，使加熱溫度始終處于規(guī)范標準狀態(tài)下。

在具體施工期間，需結合現(xiàn)場情況動態(tài)化、針對性地控制機組間距、加熱溫度及行進速度。若養(yǎng)護現(xiàn)場當日風力高于5 級，則應中斷施工；用于修復的再生混合料若氣溫低于10 的，同樣不可施工。對于復拌就地熱再生工藝而言，高溫條件下更易于施工，若氣溫較低，則會阻礙加熱作業(yè)的開展，降低養(yǎng)護施工效率，且會影響再生混合料的壓實。因此，高速公路養(yǎng)護工程應用復拌就地熱再生工藝進行修復時，要求在氣溫高于5此的環(huán)境下開展加熱作業(yè)。

4.3 重視翻松再生與舊料收集

（1）翻松作業(yè)：借助自適應疏松耙實施翻松作業(yè)，該疏松耙可基于路面高度情況自主調節(jié)翻松深度，應用效果較好。

（2）噴灑再生劑：借助全自動噴灑設備噴灑再生劑，該設備可自動調節(jié)控制行進速度與噴灑量，優(yōu)勢顯著；

（3）收集舊料：在收集器幫助下收集舊料，并將其置于連續(xù)料帶內，用于加速舊料與混合料的融合。

4.4 嚴控新舊料復拌再生

（1）添加新料：基于配合比設計情況配置新料與舊料，按照施工規(guī)范將新料置于連續(xù)料帶內，運用復拌設備對新料進行拌和、加熱，拌和均勻后將其運輸至攤鋪設備，為后續(xù)攤鋪作業(yè)奠定基礎。

（2）持續(xù)加熱：運用復拌設再生混合料持續(xù)加熱，使混合料可與公路路面充分結合，用于保障粘結效果。

（3）攤鋪碾壓：按照傳統(tǒng)規(guī)范要求進行攤鋪碾壓施工，完成攤鋪碾壓作業(yè)后，待路面溫度低于50 傳時開放交通。

5 結束語

綜上所述，案例高速公路路面在長期運行期間出現(xiàn)了各類嚴重病害，為了有效開展公路養(yǎng)護，采用了復拌就地熱再生工藝。經綜合檢測分析后，最終按照8∶2的比例摻加舊料與新料，并摻入5%再生劑、0.2%的熱瀝青，完成配合比設計后對其性能進行檢測，確定該配合比符合公路養(yǎng)護修復要求。具體施工期間還應做好前期準備，規(guī)范加熱作業(yè)，重視翻松再生與收集工作，嚴控新舊料復拌再生效果，即可高質量完成高速公路路面養(yǎng)護作業(yè)。