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1、 道路改造工程路面热再生技术的应用探讨 摘要：本文结合笔者多年的工作实践经验及实例，对道路改造工程路面热再生技术的应用进行了分析探讨。关键词：沥青砼；热再生；混合料（RAP）回收；质量控制前言本公路沥青路面里程为4646.126公里，每年都有大、中修工程，大量的翻挖、铣刨沥青混合料被废弃约为42万吨，一方面废料堆放占用土地或掩埋造成环境污染，另一方面对于我国优质沥青极为匮乏的国家来说是一种资源的浪费，而且大量的使用新石料，开采石料会导致植被破坏、水土流失、环境污染等严重的生态环境问题。所谓厂拌热再生技术，是将拟废弃的沥青路面混合料切削回收，集中到再生拌和厂，再根据旧混合料技术性能的变化，掺入不
2、同的新材料，然后拌和成符合沥青路面施工技术规范要求的沥青再生混合料（RAP）。通过路面摊铺机及压路机等共同配合，完成全部再生作业。1、大道改造工程简介本大道至今已运行近十年，路面破损严重，使用功能下降，急需改造路面，提高通行能力，该项目路线全长10.61公里。道路等级为城市级主干道，设计行车速度为60公里/小时。机动车道宽度30米，双向八车道。路面面层结构形式为：上面层5公分AC-16F中粒式沥青砼，下面层7公分AC-25粗粒式沥青砼。施工前通过对旧路现状调查、钻孔取样及试验分析研究后认为，目前该段路路基基本稳定，路面主要以坑槽、沉陷、裂缝、车辙及拥包等病害为主，部分路段存在地基病害，占道路大
3、修改造总面积的15%。依据公路沥青路面养护技术规范JTJ073.2-2001路面综合评价标准，对原有道路各项指标实行分段检测，并按照路面状况指数（PCI）进行评价，其分段评价结果以中、次居多，由此确定分大、中修段实施路面改造任务，并实践应用基层冷再生、下面层热再生技术。根据厂拌热再生技术的适用条件，本工程确定了使用沥青厂拌热再生技术铺筑AC-25粗粒式沥青砼下面层的实施方案。2、旧沥青路面混合料（RAP）回收及检测2.1混合料回收本工程采用德国维特根W2000型铣刨机进行旧路面铣刨回收，其最大铣刨宽度为2米，最大铣刨深度为32公分。根据前期路况调查和统计分析的结果，本大道项目办采用分段、分车道
4、铣刨，并在部分路段实行分层铣刨；在铣刨过程中严格控制铣刨机的行进速度及铣刨深度，确保了回收材料的稳定性。之后将铣刨回收料集中堆放、隔离覆盖，确保了混合料在生产中的加热效果和均匀拌和。2.2RAP材料性能再生沥青混合料，因使用了一定数量的旧路面面层材料，所以在混合料的组成设计方法上，有别于新沥青混合料。在进行再生混合料配合比设计之前，需将回收的RAP材料在试验室进行抽提回收沥青，对所回收沥青做延度、软化点、针入度等三大指标试验，根据试验结果，判断旧路面沥青老化的程度。再生沥青混合料直接用于铺筑沥青路面时，要求再生混合料具有良好的性能，旧料掺配率宜取较低值，如30%40%；若在低等级公路路面养护中
5、，旧料掺配率可取较高值，如50%80%。从下表旧路面材料检测数据中可以看出旧路面沥青流变指标针入度减小、延伸度减小、软化点增大等指标衰减，但旧路面沥青老化指标和集料级配相对稳定，结合旧路面材料现状及其再生的适应性能，我们认为旧路面材料有较好的适应性。3配合比设计3.1目标配合比设计（1）AC-25再生沥青混合料的矿料组成设计将RAP当成一种新的骨料，将抽提后的矿料和新矿料按图解法进行矿料组成设计，确定掺加RAP和新加矿料的最佳比例为：RAP38%、10-20mm碎石33%、石屑26%、矿粉3%，合成级配各筛孔的通过量符合AC-25型的级配要求。（2）配合比设计按矿料设计配比结果的比例掺配再生料
6、RAP和新矿料进行马歇尔试验，测试试件的稳定度、流值、饱和度、空隙率和密度指标，确定最佳沥青用量及新加最佳沥青用量。1）再生沥青混合料采用了5种油石比（新加沥青）：1.9%、2.4%、2.9%、3.4%、3.9%。2）马歇尔试件成型时均采用自动击实仪，两面击实次数各75次，因试件吸水率小于2%，密度的测定方法用“表干法”。3）马歇尔试件的稳定度与流值是在60恒温水浴中恒温35分钟后测试。4）马歇尔试件的残留稳定度是在60恒温水浴中恒温48小时后测试。（3）结果分析为了进一步确定最佳油石比，我们绘制出了油石比与稳定度、密度、空隙率、流值、饱和度、各参数之间的关系图。根据公路沥青路面施工技术规范（
7、JTGF40-2004）和公路沥青路面再生技术规范JTGF41-2008提供的设计方法，并结合施工的季节，确定了沥青混合料的最佳油石比，并给出最佳油石比对应的各参数值见下表。根据再生料及规范的要求，我们完成了原材料的部分检验，矿料配合比设计及沥青混合料的配合比设计等内容，结论如下表：按照以上配合比制做的沥青再生混合料试件的稳定度、空隙率、流值、饱和度、残留稳定度均能满足规范（JTGF40-2004）的技术标准要求。3.2生产配合比设计（1）矿料组成设计在拌合混合料之前对热料仓料进行取样筛分试验，根据各热料仓矿料的比例计算矿料级配，经设计的混合料通过量均在AC-25要求级配范围内，结果如下：（2
8、）生产配合比根据目标配合比提供的沥青用量采用三种沥青用量比进行试验，并根据JTGF40-2004附录B提供的设计方法，确定出沥青混合料的最佳沥青用量，通过马歇尔试验与残留稳定度比较，证明所设计的沥青混合料配比能够用于沥青搅拌使用，最终取得AC-25沥青混合料配合比。按照生产配合比，沥青混合料的马歇尔各项技术指标均能满足规范技术标准要求。3.3高温和水稳定性检验为确保热再生混合料高温稳定性和低温抗裂能力，对再生沥青混凝土进行车辙试验和冻融劈裂验证，确保再生后沥青面层动稳定度和水稳定性符合施工技术规范要求。（1）车辙试验车辙试验能较好地反映车辙的形成过程，得到世界各国的广泛认可与采用，因而，本项目
9、采用车辙试验来评价再生沥青混合料的高温稳定性。由下表可以看出再生沥青混合料动稳定度满足规范要求。（2）冻融试验与浸水试验相比，冻融试验条件要苛刻得多，因此为了更有效评价再生混合料的水稳定性能，采用冻融劈裂试验来评价再生沥青混合料的水稳定性能。根据公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）的要求，进行了冻融劈裂试验，从下表可以看出，冻融劈裂强度比（TSR）满足规范75的技术要求。初步试验结果表明，此种再生料的配比在不加再生剂的情况下，各项指标也能满足规范要求。4、再生沥青混合料的生产及质量控制4.1沥青拌合设备承担本工程施工任务的是陕西省咸阳路桥工程公司第五分公司，施工单位配备了目前国内
10、先进的QLB-3000型再生沥青砼拌和机，该设备采用双烘干筒加热再生的处理方式（新粒料高温加热，再生料在另一个烘干筒内加热后，共同在拌缸内一起搅拌均匀），其铣刨料的添加量可达到50%。4.2拌和工艺及质量控制新集料经拌和加热进入拌料区，将回收料加入拌料区，与高温的新集料混合拌和并吸收其热量，使旧沥青融化裹覆到新集料表面，然后加入新沥青、矿粉等拌和均匀，形成再生沥青混合料。拌和中应控制好上料速度及拌和时间，保证沥青混合料均匀一致，无花白料、结块或离析现象，严格控制好出场温度（145165），并保持连续作业，减少开停机次数，以免影响混合料质量，在沥青砼混合料拌和生产后，及时进行马歇尔及抽提试验，对
11、混合料各体积、稳定度、流值、空隙率等指标及混合料级配进行检测，通过下表检测说明，再生沥青混合料的各项性能指标能够满足设计及规范要求。（见下表-13、表-14）5再生沥青路面施工质量控制要点再生沥青砼路面质量控制必须以运输，摊铺，碾压等关键环节进行严格控制，同时加强检测，及时处理质量缺陷，以确保施工质量满足规范要求。5.1运输为保证连续施工必须投入足够的运输车辆，运输车辆在保持车厢清洁的前提下，分前、后、中三次平衡装料以减少混合料离析，在运输过程中采取帆布或棉布覆盖保温，在车厢两侧设置2个测温孔，若温度低于140，则按废料处理。车辆进入摊铺现场前须保证轮胎无泥土等污染物。5.2摊铺摊铺前先清理并
12、调整好熨平板，要求拼接紧密，防止卡入粒料将铺面拉出条痕。加热熨平板至接近沥青混合料摊铺温度，要求不低于130。准备工作就绪后，通知拌合场出料，达到3辆待料车时，开始摊铺。卸料时料车缓慢后倒至摊铺机前20-30cm，挂空挡，摊铺机推动料车前行。本工程现场采用双机连铺施工，两台摊铺机前后距离控制在10米以内，采用纵向热接缝，避免出现缝痕，摊铺时，做到匀速、连续，摊铺速度控制在2米/分钟，不允许在摊铺过程中随意改变速度或中途停止。摊铺机的自动找平方式采用非接触式平衡梁，通过试验路确定松铺系数为1.22。施工中严格控制好混合料产量，使其与现场摊铺进度相适应，做到连续施工。5.3碾压碾压分初压、复压、终
13、压三个阶段。压路机以均匀正常的速度行驶，严禁超速行驶。保证各个阶段的碾压遍数。碾压工艺如下：碾压过程中压路机采取并列梯队作业方式，换行碾压时重叠1/2-1/3轮宽，在下承层或已碾压完毕的路段上长距离V字形转弯换行；碾压时遵照“紧跟，慢压，高频（42hz），低幅（0.46hz），均衡，匀速，由边向中，阶梯重叠碾压”的原则先轻后重，先稳压后振动，终压后表面温度不低于70。施工现场还需配备1台小型振动压路机或振动夯板，对摊铺机前缺陷处理，路面边缘，加宽带等大型压路机难以碾压部位进行补压。5.4主要质量缺陷及处治措施摊铺层表面有长短不一的小沟，说明混合料中有超粒径粒料，可能是二次筛分网有破洞或周边有较
14、大空隙，应立即通知拌合厂及时处理；若摊铺机后面出现局部或带状粗集料集中，原因可能是下层平整度不好，摊铺层厚度不均匀，应立即铲除人工补齐整平。条带离析主要是摊铺机的螺旋分料器和熨平板安装不协调，或与螺旋分料器固定杆有关，应及时检修进行调整。在摊铺过程中，由于不可预见的因素造成摊铺机停机或混合料将熨平板垫起，会形成个别突出点（5-10mm）。先将熨平板抬起，由技术熟练的工人趁热削峰，用细混合料找平，边处理边用3m直尺检测，用粉笔标记以便于压路机碾压。碾压后平整度仍较差时，应铲除掉。5.5现场检测施工完成后对路面进行钻芯取样检测，检测结果表明压实度、空隙率、稳定度、流值等指标均符合规范要求。检测结果
15、见下表：6、效益分析按照以往大中修施工方案，需将旧路面全部挖除，再重新铺筑新料，这种方案不仅工期长、造价高，还需将大量旧路面材料废弃，不仅造成资源浪费，还会污染环境，且施工周期长，尤其在城市道路的大修改造施工中造成交通压力增大，对公众出行影响较大。通过新技术的应用，使旧路材料得到有效的利用，降低了工程造价，减少了对现有资源的过度消耗，并且缩短了施工工期，最大程度的减小了对市区交通及公众出行的影响。该大道改造工程主车道施工现已全部完成，共计铺筑下面层361542平方米，消耗沥青2488.61吨，消耗碎石等集料合计30277.6立方米，其中利用旧沥青649.74吨，利用旧集料9688.83立方米。
16、经初步计算，回收再利用旧料节约投资约420万元，占下面层总投资的13%，由此可见，沥青砼再生利用技术的应用具有显著的经济效益。7、结束语通过本次大道改造工程路面热再生技术的应用，我们取得了宝贵的实践经验，证明了在严格的质量控制及工艺控制的前提下，热再生沥青砼路面各项性能指标能够达到新沥青砼路面质量标准，虽然在实践中还存在不足之处，热再生路面的使用功能还需经过车辆荷载及时间的考验，但是，应该相信通过我们不断地探索和实践，沥青路面再生利用技术将会得到广泛应用，为节约资源、保护环境做出贡献，在公路建设中发挥越来越大的作用。Reference：公路沥青路面施工技术规范JTGF40-2004公路沥青路面再生技术规范JTGF41-2008
