公路瀝青路面熱再生試驗檢測研究

許景

（貴州建養(yǎng)公路技術咨詢有限公司，貴州 畢節(jié)551700）

0 引言

隨著我國公路建設的快速發(fā)展，在20世紀90年代以后陸續(xù)建成的各等級公路已進入大、中修期，大量翻挖、銑刨的瀝青混合料被廢棄，一方面造成環(huán)境污染；另一方面我國優(yōu)質瀝青較為匱乏，而大量地使用新石料開采石礦會導致森林植被減少、水土流失等嚴重的生態(tài)環(huán)境破壞。為了節(jié)約能源、保護環(huán)境、變廢為寶，應用再生瀝青混凝土正是緩解這一矛盾的有效方法。采用廢舊瀝青混合料再生應用技術，重復利用瀝青混凝土路面廢料，對廢舊瀝青混合料進行回收，重新加熱，通過試驗分析并按需要加入適量瀝青、再生劑和集料進行拌和，就可以作為新拌瀝青混合料用于路面結構，這樣既可節(jié)省大量的原材料、節(jié)約自然資源、保護生態(tài)環(huán)境，又能滿足路面的使用要求。在國外舊瀝青混合料的再生利用技術已經(jīng)比較成熟，再生設備比較先進，已經(jīng)在公路維修養(yǎng)護工程中得到了廣泛的應用，取得了良好的社會經(jīng)濟效益。但我國的應用研究起步較晚，作為較為經(jīng)濟的、有效的路面維修養(yǎng)護技術，瀝青熱再生技術在我國進行研究推廣是十分必要的。

1 瀝青熱再生技術概述

瀝青熱再生技術產(chǎn)生歷史悠久，一開始在國外盛行，慢慢傳入我國，因此國外的瀝青熱再生技術相對成熟。20世紀70年代初，國外的熱再生技術逐步成熟，而10年后，我國才開始研究相關技術。一開始，我國也只是簡單地對路面殘油進行研究，20世紀90年代才開始正式引進瀝青熱再生技術。21世紀初，我國開始對相關設備進行實際研究和使用，瀝青熱再生技術才在我國得到廣泛應用。如今，我國的熱再生技術種類繁多，如323省道東海段道路的養(yǎng)護就是利用熱再生技術的成功典范。全段道路建設里程10km，經(jīng)有關部門技術鑒定，該處熱回收建設非常成功。

2 瀝青熱再生技術優(yōu)缺點

2.1 優(yōu)點

2.1.1 提高路面修補質量

瀝青熱再生技術用于填補路面，修補后的新老路面結合力大大提高，路面修補質量得到提高。

2.1.2 實現(xiàn)材料的再生利用，節(jié)約環(huán)保

熱回收法可用于任何直接堆焊或磨削后充填的工程?，F(xiàn)場熱回收技術可以保證集料粒徑不變，瀝青的組成和性能不變，實現(xiàn)了舊路面混合料的現(xiàn)場再生、集料和瀝青的再利用。因此，不再需要運輸垃圾和準備垃圾場，節(jié)約能源和材料，保護環(huán)境，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

2.1.3 技術優(yōu)勢

利用再生劑與老化脆性瀝青混合料相結合的方式，不改進其配比，使瀝青恢復原性能，這樣不僅保持了集料的完整性，還保持瀝青的組成和性能，使舊料利用率達到100%。先進的再生設備可以生產(chǎn)出與新拌瀝青混合料使用壽命相同的優(yōu)質瀝青，提高路面的抗滑性和平整度，修正路面的斷面粗糙度，提高路面的安全性能，大大節(jié)約成本。養(yǎng)護速度快，整個過程只需一次作業(yè)，大大降低了對交通的影響。

2.2 存在的不足

第一，使用熱再生技術的經(jīng)驗還不夠充足；第二，原路面所用材料影響了熱再生技術的使用；第三，質量難以得到控制。

3 瀝青熱再生技術應用要點

一般做法是將舊的瀝青混合料，進行再次加熱，并添加再生劑和新的瀝青料來使舊瀝青得到新的性能，是一種再生舊瀝青混合料。使用再生舊瀝青混合料能夠較大地降低新瀝青料的使用量，也能使舊瀝青得到重復利用，進而有著極其重要的節(jié)能環(huán)保意義和節(jié)約成本意義。

在進行瀝青熱再生技術生產(chǎn)過程中，需要使用到的設備主要是指地熱再生機組，能夠在施工現(xiàn)場直接將舊的路面進行加熱和翻松，并將適當量的再生劑和新料加入其中。經(jīng)過連續(xù)的均勻攪拌和出料攤鋪，公路路面將直接壓制成型，施工十分迅速、簡便，極大地提高了公路大修效率。一般可以采取的施工方法可以分為兩種，分別是復拌法和重鋪法。

重鋪法是指將原有的公路路面直接進行加熱，然后翻松，在這一過程中將新制成的再生舊瀝青混合料直接鋪設在公路上，然后將鋪設的新瀝青料進行壓實。通過多次碾壓后，公路路面將變得平整。重鋪法適用于恢復公路路面的摩擦功能和防水功能，能夠有效地提高公路路面的橫坡度，恢復車轍影響。該技術方法一般應用在公路老化程度不高的情況下以及重載車輛較少的公路。

復拌法是指在進行公路大修時，通過使用再生添加劑或者添加新的混合料來進行公路的維修，現(xiàn)場需要進行攪拌、攤鋪、壓實的施工過程，能夠極大地改善路面原有問題帶來的不良影響，是一種就地熱再生方式。

復拌法更適用于對老化的路面進行改造的工程，能夠在一定程度上提高路面的重載能力，可以恢復公路的摩擦功能和防水功能，改善路面的橫坡度帶來的不良干擾問題，也能夠消除車轍，有效地提高了公路路面的強度。隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展進步，各個區(qū)域的高速公路的承載壓力都在逐漸地提高。所以，目前復拌法是業(yè)內更為重視的一種施工技術手段，通過再次修整，使用復拌法能夠將原有的公路路面的使用性能進行提高，以適應高速公路不斷提高的運輸壓力。

4 公路瀝青路面熱再生試驗檢測技術在實際工程案例中的應用

4.1 工程概況

案例工程為我國某城市的高速公路路面試驗工程，位于沿海地區(qū)，是較為重要的交通樞紐路線，連接著廈門等重要經(jīng)濟城市。該工程始建于20世紀90年代，工期3年，是當時重要的國家級基礎設施建設。全線為雙向八車道，規(guī)定速度為120km/h，全長82km，都是采用的瀝青混凝土路面。隨著使用時間的增加以及該區(qū)域經(jīng)濟建設的不斷升溫，案例工程的承載壓力也逐漸增加，導致路面瀝青結構層出現(xiàn)了諸多裂縫問題，經(jīng)過設計研究決定采取挖縫、灌縫、防裂的施工方式，對路面進行補修。其中灌縫的瀝青將使用普通的基質瀝青，抗裂使用符合國家規(guī)定的聚合物改性瀝青抗裂貼，厚度為2mm，寬度小于32cm。施工過程中，會在施工圖紙上將挖縫的寬度、深度參數(shù)進行明確的注明，要求必須要使用專業(yè)先進的機械設備進行裂縫的處理施工，然后才可以進行熱再生試驗工作。

4.2 瀝青路面加熱

根據(jù)施工要求，需選擇多輛加熱機械同時施工，相鄰兩輛設備距離控制在1m左右，為加熱兩側瀝青路面提供便利。溫度是加熱施工的關鍵，若溫度過高，極易出現(xiàn)路面瀝青老化問題；若溫度過低，則會影響路面強度，無法有效壓實。為此，需在整個過程中選擇遠紅外測溫槍進行實時測量，保證溫度適宜。

4.3 摻加再生劑及瀝青材料

加熱機與銑刨機前后行駛，當銑刨鼓下降時，需進行再生劑、新瀝青材料同時噴撒。在瀝青路面銑刨過程中，針對路面軟化情況，可充分拌和軟化瀝青，保證混合料的均勻性。隨后在道路中間位置噴撒軟化瀝青，形成混合料集中帶，為鋪筑路面提供便利。此時應控制材料溫度為110C左右。銑刨速度需和瀝青再生劑、新拌混合料噴撒裝置的速度相一致，保證配置合理。

4.4 舊瀝青混合料試驗分析

由于存在裂縫等危害，需要將路面進行5cm深度的銑刨，然后在試驗室利用離心抽提分離法對舊瀝青進行收集，并且使用4.75mm的篩孔進行過濾。篩上剩下的舊料分為三個部分分別進行試驗。首先進行加熱碾碎后，采取抽提試驗，并過篩計算三次試驗得出的通過率平均值，試驗中得出案例工程的舊瀝青混合料已經(jīng)出現(xiàn)了嚴重的老化問題，不能滿足級配需求，因此應該采用加入新瀝青的方式，提高舊瀝青的性能。對于收集的舊瀝青在25C、15C進行延度分析，得出表1數(shù)據(jù)。

表1 舊瀝青試驗三大指標數(shù)值

舊瀝青的針入度和延度都已經(jīng)明顯低于標準值，軟化點溫度卻高于標準值，這進一步證明了該路面的瀝青老化程度嚴重，必須要進行有效的再處理才能夠繼續(xù)使用。

4.5 再生瀝青混合料試驗分析

4.5.1 再生瀝青試驗分析

經(jīng)過研究分析，該工程的舊瀝青路面修復可以使用的兩種方法，分別是：采取低標號的新瀝青與舊瀝青混合加工的方式，提高舊瀝青的性能；使用再生劑與舊瀝青進行混合。在確定過程中，對以上的試驗結果進行了進一步的分析，證明如果使用再生劑的方式來提高舊瀝青的性能，則需要生成的再生瀝青性能必須達到《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40—2004）中的規(guī)定，才能夠確保使用功能的穩(wěn)定性。采取的試驗方式是：在舊瀝青當中加入2%的再生劑，對針入度、延度、軟化點三大指標進行分析，發(fā)現(xiàn)舊瀝青使用含量越大，新生成的瀝青性能就越差。所以可以適當增加再生劑的含量，經(jīng)過進一步的試驗證明，當再生劑的使用含量達到4%時，新生成的瀝青混合物使用性能可以達到AH-90型號的瀝青標準，所以可以證明利用第二種方法對該案例中的舊瀝青路面進行性能恢復具有一定的可行性。

4.5.2 再生瀝青混合料級配分析

為了確保再生瀝青混合料符合國家標準，必須利用相關的計算程序對瀝青混合料進行級配計算，然后結合工作經(jīng)驗、研究的數(shù)據(jù)以及工程的大修要求進行再生瀝青混合料配比設計。最終使用的礦料比例之和是100%，瀝青和再生劑不算在內。經(jīng)過試驗證明，該配比方案符合國家標準，能夠在標準規(guī)定值范圍內，而且極大地提高了舊料的使用率，進一步促進了節(jié)能環(huán)保目的的實現(xiàn)。

4.6 再生劑添加擴散滲透試驗設計分析

由于再生瀝青混合物會受到時間、溫度和濃度的影響，所以可以根據(jù)這三個要素來進行試驗設計，并以此測試三個因素之間對于混合料的影響范圍和影響能力。按照瀝青熱再生的機理，為瀝青混凝土路面熱再生試驗檢測工作提供有力的數(shù)據(jù)支持。

4.6.1 試驗方法設計

在生成熱再生瀝青混合物之后，需要對舊的瀝青表面所生成的黏合劑薄膜進行分層處理，通過觀察內層和外層之間的差異性來分析再生瀝青混合物的均勻程度。該試驗方法較為困難，但是可以通過在試驗室內對內層和外層膜的礦粉和瀝青進行比例差異化的檢測，可以進一步得出再生瀝青混合物內的黏合劑的混溶差異情況。在進行具體試驗時，如果想要得知新添加的石料表面所得到的瀝青黏合劑的水平，可以將再生劑、經(jīng)過加熱的石料和舊礦粉進行攪拌融合，可以得出黏合劑主要還是對舊瀝青外層瀝青膜造成影響的結論。

4.6.2 試驗工藝情況

試驗工藝情況分別是：其一，舊料在日常溫度下，不使用再生劑進行生產(chǎn)加工；其二，將舊料加熱至110C以上時，不使用再生劑進行生產(chǎn)加工；其三，舊料在日常溫度下進行生產(chǎn)加工，加入了R1100再生劑；其四，將舊料加熱至110C以上時，加入了R1100再生劑。生瀝青混合料生產(chǎn)過程中，如果需要添加新瀝青，應該結合嚴格的工藝要求，進行不同情況的選擇。一般而言需要先摻拌再生劑，時間達到35s。

4.6.3 施工要點及解決方法

在進行施工時，由于案例工程路段太長，在不同的區(qū)域內面臨的瀝青情況會略有不同，就需要使用不同的瀝青混合料進行建設，如果舊瀝青混合料中的各類配比不均勻，就會導致施工質量發(fā)生變化，所以必須加以重視。應該提高RAP檢測的工作量，根據(jù)案例工程中的施工標段分區(qū)進行銑刨，并進行分段的試驗檢測。選用的銑刨樣品應該根據(jù)路段的變化進行調整，按照詳細嚴格的標準生成配合比。如果使用常規(guī)熱拌瀝青的施工技術，就必須注意選擇符合施工要求的新料級配和參數(shù)，并對新瀝青的類型、用量按照RAP檢測結果進行設計。根據(jù)案例原來的舊瀝青得到的銑刨參數(shù)，制定出針對不同路段的瀝青混合物配比，才能夠真正保證整個案例工程大修的質量。

5 結語

總而言之，高速公路采用瀝青熱再生技術，不僅具有節(jié)約資源和保護公路生態(tài)環(huán)境的重要作用，還能有效減少長期施工對公路交通正常運行的影響，縮短公路施工時間，從而獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。另外，開發(fā)應用相關的瀝青專用設備，也可以有效促進我國公路建設事業(yè)的發(fā)展。