复拌就地热再生工艺在公路养护中的应用分析

仇在林

（河南交通投资集团有限公司洛阳分公司，河南 洛阳 471000）

0 引言

沥青路面在长期运行过程中难免会出现各类病害问题，不仅会影响公路的通行体验，还会增大交通事故发生率。如果在沥青路面使用年限内对路面进行预防性维护，可大大延长路面的使用寿命。为保障沥青路面使用效果及使用寿命，可以借助就地热再生工艺对公路进行养护。常用的就地热再生工艺包括表面再生法、复铺再生法和复拌再生法。复拌就地热再生工艺在现阶段公路养护工程中较为常用，该技术具有废料就地循环利用、施工中不封闭道路、转场快速等特点[1]。本文结合案例工程仅就复拌就地热再生工艺在公路养护中的应用进行分析。

1 常用就地热再生工艺

就地热再生工艺优势显著，能够达到旧料100%回收，不仅可提高资金利用率，降低成本，还具有较强的环境效益。因此，案例高速公路养护工程拟选用就地热再生工艺进行养护修复。现阶段常用的就地热再生工艺主要分为三种，即表面再生法、重铺再生法、复拌再生法。

1.1 表面再生法

表面再生法是借助机组对高速公路进行加热，将其加热至特定温度后，在复拌机设备帮助下耙松路面混合料，将旧料回收后填入新料，旧料与新料充分拌和获得再生料，随后将其摊铺压实即可。该工艺对车辙、龟裂等路面病害具有较好的修复效果，成本低廉，工艺便捷，多用于轻度路面破损修复作业中[2]。

1.2 重铺再生法

重铺再生法是基于表面再生法再次铺设新料磨耗层的养护修复工艺，应用该工艺后，高速公路表面铺设一层新的磨耗层，能够提升路面强度及抗滑性能。但相较于表面再生法，因投入新面料而提高了养护修复成本，在严重破损的老旧路面改造和养护项目中较为常用。

1.3 复拌再生法

该方式是借助机组加热旧路面，达到特定温度后，在复拌设备帮助下耙松与回收旧料，并将其置入搅拌器内，按道路要求设计配比，掺入再生剂、新料进行拌和，以此获得新料，随后将其碾压成型即可。该工艺可良好修复车辙、龟裂等病害，对路面磨耗层具有较强修复效果，并可增强路面强度，且不必再次铺设新面层，减少了材料投入，继而有效控制了养护成本。

2 工程概况与工艺选择

2.1 工程概况

案例公路全长33.69km，基层呈半刚性，面层从下至上分别为AC-25C、AC-20C、AC-13C 沥青混凝土，厚度分别为6cm、6cm、4cm。该高速公路于2009年正式投入使用，投运期间多次治理车辙等病害，但因路面服役年限长，重载车辆较多，导致高速公路路面状态较差，工程项目团队拟引入就地热再生技术进行养护修复。

2.2 路况调查

2.2.1 路面技术状况

为了精准地确定就地热再生工艺参数，借助智能检测系统（如路面横向力系数测试、多功能检测车等）检查案例高速公路的路面平整度、破损度及车辙情况。在案例养护工程项目中，以10m 为测试点间距，1000m 为基础测定单元，对PQI（路面性能指数）进行测定，PQI计算公式如下：

式（1）中，PCI、RQI、RDI、PBI、SRI分别代表路面损坏状况指数、路面行驶质量指数、路面车辙深度指数、路面跳车指数、路面抗滑性能指数，而wPCI、wRQI、wRDI、wPBI、wSRI分别代表各个指数相应的权重，对于高速公路而言，上述指标的权重分别为0.35、0.30、0.15、0.10、0.10[1]。运用智能检测系统得出PCI、RQI、RDI、PBI、SRI及PQI得分，分别为84.47、94.87、86.26、100、96.57、90.65。结合检测结果可知，相较于上一年案例高速公路的车辙深度、路面损坏状况指数得分下降，此外通过病害调查数据分析发现路面裂缝数量增多，为进一步了解案例高速公路具体情况，采用钻芯法进行检测后，发现路面裂缝、破损等问题主要集中于路面表层，且裂缝病害多为疲劳裂伤，仅局部区域存有少量反射裂缝，符合就地热再生工艺应用条件。

2.2.2 路面结构强度

借助激光动态弯沉仪对案例高速公路路面结构强度进行分车道连续检测，以1000m为基础检测单元，20m为检测点间距。共检测132个路段单元，其中路面强度均值与弯沉均值分别为91.93、19.26，而该高速公路最初设计与施工时，以19.80为弯沉值标准，经综合评定后，发现案例高速公路路面结构强度较好，符合就地热再生工艺适用要求。

2.3 工艺选择

根据表面再生法、重铺再生法、复拌再生法三种工艺的特点，结合案例高速公路工程实际情况，最终选择复拌就地热再生工艺作为工程养护修复工艺。

3 再生混合料的级配设计与性能检测

3.1 旧路面材料再生性能

3.1.1 旧料组成特性

为了明确案例高速公路路面旧料性能，采用钻芯法钻取芯样进行试验检测，用于全方位了解旧料性能。通过抽提试验后，发现案例项目公路路面旧料油石比、沥青掺加量分别为4.7%、4.5%；通过筛分矿料获取级配结果，具体可见图1 所示。由图1 可知，在13.2mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm 筛孔孔径条件下，级配中值低于筛孔通过率，意味着旧料在长期车载作用下已存在破损问题[3]。

图1 旧料级配情况

3.1.2 旧料再生性能

通过旧料提取而回收沥青，对回收沥青进行检测，得到针入度为20mm，软化点为77.5℃，延度较差，直接脆断。在回收沥青内添加3%再生剂，其针入度、软化点、延度分别为32mm、66.5其、12.7cm；进一步增加再生剂掺加量，提升至5%，此时的针入度、软化点、延度分别为36mm、61.5 针、17.3cm。由此可见，旧料沥青严重老化，掺入再生剂3%、5%均可有效改沥青性能。在添加再生剂基础上，再次添加热沥青0.2%，发现旧料沥青在各条件（0%、3%、5%再生剂掺加量）下的在最大理论密度、毛体积密度、马歇尔稳定度、流值均符合要求，为了减少不确定因素对养护施工过程的干扰，最终按照5%再生剂掺加量进行施工。

3.2 再生混合料的级配设计

复拌就地热再生工艺最显著的优势是能够实现旧料100%回收，因此，在工艺施工期间所需应用的新料掺加量较少。笔者对复拌就地热再生工艺新料掺量设计情况进行总结，具体如下：

（1）基于以往经验设计初始掺配比例，即级配与旧料沥青掺量。案例高速公路养护项拟掺加20%、25%、30%的新料;

（2）根据与旧料级配曲线最为吻合的条件确定新料掺加量，经验证后，20%的新料掺加量最佳，故将旧料与新料的配比设计为8∶2;

（3）计算矿料配比得出再生混合料配合比，具体如表1所示，相应的级配曲线见图2所示;

表1 案例高速公路养护工程的再生混合料配比情况

图2 再生混合料级配曲线

（4）基于案例高速公路工况、路面设计规范、技术指标要求（如流值、稳定度等），最终定为再生混合料、再生剂、热沥青的掺量分别为20%、5%、0.2%，此时油石比参数为5%[4]。注意纵坐标单位格式

3.3 再生混合料的性能检测

为检测所设计的再生混合料级配方案的路用性能，采用室内试验（低温弯曲试验、车辙试验）检测其最大弯拉应变、动稳定度、冻融劈裂强度比、残留稳定度，所得结果分别为2552.7με（规范为≥2500με）、5046 次·mm-1（规范为≥4000 次·mm-1）、85.3%（规范为≥80%）、89.6%（规范为≥85%）。由此可见，所设计的再生混合料性能达标，符合标准。

4 复拌就地热再生工艺施工质量控制措施

4.1 做好施工准备

（1）清理路面。修复之前需要清扫路面，对于泥块、杂物等运用铁铲清理，部分顽固沥青，则需借助热风将其软化后清理，防止杂物混入材料内影响养护修复效果。

（2）测线定位。基于既有标线测量控制线，使线形平顺。

（3）设备就位。提前准备再生拌和设备、预热机、压路机等，将其运输至养护现场后进行调试，使设备能够以最佳状态运行。

4.2 规范加热作业

沥青混合料需在特定温度范围内完成搅拌拌和，因此，在复拌就地热再生工艺具体施工期间，需做好温度控制，规范加热作业，按特定次序使加温设备有序入场，避免出现路面烧焦现象。复拌期间需精细化设定温度标准，使升温车按统一速度行进，此外，为防止出现热能过度流失问题，可准备保温板将其设置于车辆间的空隙处，使加热温度始终处于规范标准状态下。

在具体施工期间，需结合现场情况动态化、针对性地控制机组间距、加热温度及行进速度。若养护现场当日风力高于5 级，则应中断施工；用于修复的再生混合料若气温低于10 的，同样不可施工。对于复拌就地热再生工艺而言，高温条件下更易于施工，若气温较低，则会阻碍加热作业的开展，降低养护施工效率，且会影响再生混合料的压实。因此，高速公路养护工程应用复拌就地热再生工艺进行修复时，要求在气温高于5此的环境下开展加热作业。

4.3 重视翻松再生与旧料收集

（1）翻松作业：借助自适应疏松耙实施翻松作业，该疏松耙可基于路面高度情况自主调节翻松深度，应用效果较好。

（2）喷洒再生剂：借助全自动喷洒设备喷洒再生剂，该设备可自动调节控制行进速度与喷洒量，优势显著；

（3）收集旧料：在收集器帮助下收集旧料，并将其置于连续料带内，用于加速旧料与混合料的融合。

4.4 严控新旧料复拌再生

（1）添加新料：基于配合比设计情况配置新料与旧料，按照施工规范将新料置于连续料带内，运用复拌设备对新料进行拌和、加热，拌和均匀后将其运输至摊铺设备，为后续摊铺作业奠定基础。

（2）持续加热：运用复拌设再生混合料持续加热，使混合料可与公路路面充分结合，用于保障粘结效果。

（3）摊铺碾压：按照传统规范要求进行摊铺碾压施工，完成摊铺碾压作业后，待路面温度低于50 传时开放交通。

5 结束语

综上所述，案例高速公路路面在长期运行期间出现了各类严重病害，为了有效开展公路养护，采用了复拌就地热再生工艺。经综合检测分析后，最终按照8∶2的比例掺加旧料与新料，并掺入5%再生剂、0.2%的热沥青，完成配合比设计后对其性能进行检测，确定该配合比符合公路养护修复要求。具体施工期间还应做好前期准备，规范加热作业，重视翻松再生与收集工作，严控新旧料复拌再生效果，即可高质量完成高速公路路面养护作业。