厂拌热再生技术在沥青路面养护工程的应用

邹克群,钟剑红

（江西赣东路桥建设集团有限公司,江西 抚州 344000）

0 引言

近年来，我国的高速公路建设为社会经济发展提供了便利条件，但随之而来的是养护任务的加重。在温度、空气、光和水等外界环境因素的交替影响以及车辆荷载的作用下，路面材料发生一系列不可逆性的变化，降低了路用性能。为了恢复道路路用性能，通过采取适当的养护翻修工艺，使沥青逐渐恢复其原有性能甚至超过原来的性能。厂拌热再生技术是对原有沥青路面进行再生利用的一种技术手段，回收的混合料具有良好性能。与传统的碾磨重铺技术相比，它是一种经济实用的路面养护技术，也是目前对旧沥青路面进行再利用的有效途径之一[1]。该文重点阐述了热再生技术在沥青路面养护工程中的应用，研究再生沥青混合料相关物理力学性能及热再生施工控制指标，探讨热再生技术较其他养护技术的优势。

1 工程概况

某高速公路全线长126.44 km，双向四车道设计，设计车速100 km/h。该高速公路路面结构如下：上面层采用4 cm AC-13，中面层为6 cm AC-20，下面层采用6 cm AC-25，基层为45 cm水泥稳定碎石基层。路面沥青面层结构较薄，承载能力较一般路面低，经过多年通车运营，路面技术状况逐年下降。根据路面病害调查结果统计，病害以横向裂缝和竖向裂缝为主，占总破损面积66%；其次是沉陷，占总破损面积的12%；其他破坏形式相对较少。根据路面破损状况及结构设计，拟将沥青厂伴热再生技术应用于沥青下面层。

2 工程实践

2.1 厂拌热再生混合料目标配合比设计

2.1.1 RAP 的性质及级配组成

对旧沥青路面铣刨料浆进行抽提、筛分后，将旧沥青路面的下面沥青层以AC-25筛分为粒径0～5 mm、5～10 mm、10～20 mm，得到RAP中的沥青含量、表观相对密度、毛体积密度及相对密度。RAP性质、集料和RAP级配组成、合成级配组成结果见表1～3所示。

表1 RAP的性质

2.1.2 新集料

集料选用附近采石场破碎得到的玄武岩碎石，选取2.36～4.75 mm、4.75～13.2 mm、13.2～19 mm 作为集料的粒径范围。根据高速公路的相关技术要求，粗集料压碎值的检测结果不超过20%，粗集料的磨耗值检测结果不超过28%，集料与沥青的黏附性满足不小于4级，且粗集料的表观密度检测结果满足不小于2.5 g/cm³，而细集料的坚固性检测结果满足不小于5%，砂当量检测结果满足不小于67%。

2.1.3 再生剂

从再生剂性能检测试验结果来看，再生剂的各项技术指标符合规范中RA-1型再生剂的技术要求，说明所取再生剂性能高效。其中60 ℃运动黏度为5.347 mm²/s，闪点不宜小于220，薄膜烘箱试验前后质量变化在-3%～3%，老化前后 60 ℃运动黏度比不宜大于30%。

2.1.4 最佳沥青用量的确定

根据国内当前已有的工程实践经验，对沥青目标用量（含新、旧沥青及再生剂）进行估算，可以初步定量估算总沥青含量[2]，其初选级配中a取73.3，b取19.4，c取7.2，K取0.18，F取0.2，计算得出沥青目标用量P=4.273 3%。

表2 集料和RAP级配组成表

表3 合成级配组成表

式中，P——再生沥青混合料消耗的沥青量的估计值（%）；a——2.36 mm 以上的集料所占比例（%）；b——通过2.36～0.075 mm的集料所占比例（%）；c——通过0.075 mm筛孔集料所占比例（%）；K——系数，与c值大小有关。当c在大于等于11%到小于15%范围时，取0.15；而当c在大于等于6%到小于等于10%区间时，取0.18；当c小于等于5%时，取小于0.20；F——系数，取决于集料比重性质和表观特性，在0～2.0之间取值，缺乏资料取0.7。

按照已制定出的油石比（确定了3.7%、4.0%、4.3%、4.6%、4.9%五种），加入P用量的新沥青，制备马歇尔试件[3]。首先在马歇尔标准击实仪上正反击实成型马歇尔标准试件75次，在室内阴凉干燥处静置24 h之后，用自动脱模机脱模，对试件进行体积参数的测试。然后将试件浸泡在60 ℃的恒温水箱中约30 min左右，测定计算出了相对稳定度系数和流值，试验结果如表4所示。根据图1各个参数与油石比的曲线确定出最佳沥青用量为4.3%。

图1 马歇尔试验各个参数与油石比的关系图

表4 AC-25再生沥青混合料马歇尔指标

2.2 厂拌热再生的施工工艺

2.2.1 拌和工艺

厂拌热再生沥青混合料的混合采用改进的间歇式沥青混合料制备设备，配备加热、配料、计量装置。进料顺序为：RAP及再生剂→新集料→新沥青→矿粉→输出料。其中，RAP及再生剂加热温度为100～120 ℃，新沥青加热温度为155～165 ℃，新矿物材料加热温度为185～200 ℃；RAP干拌10 s，RAP与再生剂、新集料干拌15 s，湿拌30 s，确保沥青完全覆盖在矿石颗粒上，确保细、粗集料无团聚、白化、离析现象。

2.2.2 现场施工工艺

按现行技术规范规定，厂拌热再生沥青路面施工技术要求与普通沥青路面施工技术要求有明显差异，关键在于厂拌热再生沥青路面相较于普通热拌和沥青混合料压实温度需要提升4～12 ℃，但不超过200 ℃[3]。现场管理人员应对路面铣刨机车轮的平均行走速度、摊铺范围、作业温度范围、路面作业遍数等数据一一记录并严格进行控制。其中，铣刨机的行车速率应控制在15 m/min左右，施工控制标准见表5所示。

表5 施工技术控制标准

2.3 厂拌热再生的施工质量检测

2.3.1 马歇尔稳定度测试

对铺筑完成后的沥青路面下面层进行钻芯取样，并进行马歇尔试验[4]。表6所示为直径为100 mm的芯样马歇尔稳定度测试结果，下面层的厚度设计值为6 cm，由于加铺了一层1 cm碎石封层，所取试件高度均小于5 cm，最后试验结果表明各试件高度的芯样马歇尔稳定度均满足规范要求。

表6 马歇尔稳定度测试结果

2.3.2 渗水系数的测试

渗水系数的测试项目均必须按照行业规范标准中《公路路基路面现场测试规程》（JTGE60—2008）所提出的有关技术参数规定进行，测试结果见表7。行车道东西向两侧的沥青路面渗水系数明显略高于沥青路面中央分隔带侧，多数测试点尺寸精度均完全能够满足规范要求。

表7 渗水系数测试结果

由测试结果可知，与公路养护前相比，稳定度及渗水系数均满足要求，表明沥青路面经热再生处理后路面性能得到改善。在合理的再生剂用量下，厂拌热再生沥青路面施工技术取得了较好效果，在高速公路养护工程中具有良好的应用前景。

3 结语

该文依托某高速公路工程，从厂拌热再生沥青混合料配合比设计、施工工艺和质量控制三个方面进行分析，得出厂拌热再生技术在公路工程沥青路面养护中具有良好的应用前景，结论如下：

（1）与普通沥青混合料相比，再生沥青混合料的配合比设计有明显不同。在配合比设计时，应全面了解再生沥青混合料RAP的物理力学性能，合理、针对性地优化配合比。

（2）通过对比来看，再生沥青混合料拌和主要注重运行控制、计量控制和温度控制三个方面，且热再生沥青路面的压实温度比普通热拌沥青混合料压实温度要高4～12 ℃。

（3）对已铺装的再生沥青路面性能进行检测，路面稳定度、渗水系数满足规范要求，表明该项目应用沥青路面再生技术取得了较好成效。