公路沥青路面就地热再生关键技术

养护工程

242011年4期（总第76期）

石安高速公路沥青路面就地热再生关键技术研究

王联芳

（河北省交通规划设计院，河北

石家庄050091）

摘

要：石安高速公路部分路段2010年养护维修中采用了就地热再生施工工艺。为保证施工质量对影响热再生质量

的关键技术问题进行了研究。室内进行了旧料的级配及油石比、回收集料性能、回收沥青性能进行了研究，提出了补充部分新沥青混合料以调整级配，增加油石比；对新沥青混合料合理掺量进行了试验研究，进行了车辙试验、冻融试验、劈裂试验、低温弯曲试验，提出了20%的合理掺量。关键词：石安高速公路；就地热再生；级配；回收沥青性能；掺量中图分类号：U416.2

文献标识码：B

1概述

石安高速公路是国家“两纵两横三条路段”国道主干线公路的一个重要路段，同时也是河北省南部的重要经济干线，于1998年建成通车，2004年全线进行了罩面处理，目前路面结构为4cmAC －13+4cmSAC －16+5cmSAC －20+6cmSAC －25。其中南幅K291+865 K308+000段及北幅K291+865 K294+000段运营5年来，由于沥青路面的老化，面层出现各种不规则裂缝，脱皮，麻面，车辙或较浅层次的坑槽等病害的路面。经过调查发现，该段路面整体性较好，路面有部分横向、纵向裂缝，轻度结构损坏，路面结构、路基状况良好，2010年决定对采用就地热再生进行维修养护。

沥青路面就地热再生就是通过加热、翻松、拌和与摊铺等工艺，恢复老化沥青性能、调整集料级配，改善路面排水功能和路用性能。根据待再生路面的病害特点和设计要求，可以采用的现场热再生技术方案有4种，整形、重铺、复拌和复拌+罩面。沥青路面现就地再生是一项集加热与铣刨翻松旧路面、拌和与摊铺再生沥青混合料于一体的，既节约资源，又保护环境的综合性高效率养护技术。对沥青路面进行现场热再生修复处理，可同时实现调整集料级配、恢复老化沥青性能、改善路面路用性能等目标。国外研究表明，再生路面的高温稳定性和抗车辙性能优于相同等级和相同集料组成的新沥青混合料路面。就地热再生施工方法具有维修速度快、热拌、摊铺、碾压一次完成，交通干扰少，开放交通快的特点。沥青混凝土路面的就地热再生可以只对一个车道进行维修，维修时

只需封闭一个车道，其余车道可以开放交通即不断交施工，压实不久即可开放交通，最大限度地减少了路面维修给交通带来的干扰和影响。

由于就地热再生一般再生深度在4cm 左右，主要是对沥青路面的表面层进行加热再生。为了保证路面再生的质量，必须在回收沥青路面材料（RAP ）充分调查分析的基础上，根据工程要求、公路等级、使用层位、气候条件、交通情况，充分借鉴成功经验，选用符合要求的材料，进行混合料设计。其中，RAP 料质量评价、新鲜沥青混合料的级配选择、新鲜沥青混合料掺量是保证优良的混合料设计的关键因素，为此我们进行了专门的研究。

2沥青路面铣刨料质量的评价

沥青路面在行车荷载碾压以及环境的影响下，其中沥青的性质、集料性质会发生一定的变化。同时，铣刨过程也会对集料和级配造成影响。为保证再生混合料设计科学、准确，必须要这些指标进行充分的试验研究。

2.1旧料矿料级配及油石比检验

旧的沥青混合料会由于行车碾压及铣刨造成集料的破碎及沥青的损失，严重的影响矿料级配，而矿料级配是影响沥青混合料性能很关键的因素之一。美国的相关研究表明，矿料级配对于沥青混合料高温性能的影响作用占到70%以上。因此，再生混合料设计中首先对沥青路面回收材料进行了抽提筛分试验，根据试验结果确定掺加的新鲜混合料的级配，抽提筛分的试验结果见表1。

2011年4期（总第76期）

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表1

铣刨料抽提筛分结果

筛孔/mm 16.013.29.5 4.75 2.36 1.180.60.30.150.075油石比/%通过率/%10098.173.545.434.424.317.212.210 5.5 4.2

要求/%

100

95 100

72 85

42 56

28 38

20 28

12 22

8 17

7 12

4 8

铣刨料是采用热再生设备取得的，也是经过加热后铣刨的。抽提结果显示，矿料级配基本符合使用要求，其中4.75mm 筛孔通过率在45%，基本与常规的沥青混合料这一档的通过率相当，细集料没出现大量增加的现象。说明热再生铣刨过程中由于首先对路面进行加热，加热温度可以达到160ħ，因此不会对沥青混合料中集料的损害较大，也不会对混合料造成结构性破坏，而导致细集料的增多。

随着粒径的增大，尤其是粗集料粒径为4.75 9.5mm 通过率偏少，表明在车载的长期作用下，一部分粗集料被压碎或磨损，但矿料级配仍在规范要求范围内。然而细集料含量处于中值附近并不高，说明被压碎的集料呈颗粒状居多，粉状较少，无粉碎性破坏现象。

试验结果表明，旧沥青混合料集料性能基本满足路用性能。同时，由于粒径为4.75 9.5mm 集料的通过率减少，可以通过掺加一定的粗集料或新沥青混合料来调整级配。抽提结果显示沥青路面回收料的油石比为4.2%，油量偏少，需要补充一定量的新鲜沥青。级配总体性能满足再生技术对路面的要求，可以通过就地热再生来进行恢复、改善路面的性能。2.2

旧集料的性能试验

沥青混合料在拌合摊铺过程中，集料经受了近200ħ高温的灼烧，有些类型的粗集料经高温加热强度会产生一定程度的下降。另外路面成型后，由于车辆的辗压，集料有可能被压碎，级配可能偏细，但是其化学性质不会发生。我们在室内对从旧料中回收的粗集料进行压碎值、磨耗值和针片状3个指标的检验，试验结果见表2。

表2

旧料中集料质量技术指标

试验项目

质量技术要求

高速、一级公路表面层

其他层次其他等级公路试验结果

压碎值/%

≤26≤28≤3012.4磨耗损失－洛杉矶法/%

≤28≤30≤3516.2针片状含量/%

≤15

≤18

≤20

11.8试验数据表明，旧路面粗集料的压碎值、磨耗

值、针片状含量均满足高速公路质量技术规范要求，性能稳定可以进行再生使用。2.3

旧沥青性能检测试验

室内对回收沥青进行了基本性质的检验，确定老化沥青的性质，为确定再生剂掺量提供基础，试验结果见表3。

表3

沥青性能试验

项目针入度（25ħ）

软化点延度（5ħ）布氏粘度（135ħ）回收沥青2468 6.17 4.6规范要求

40 60

≥60

≥20

≤3

根据相关的研究，沥青路面表层的沥青老化到25ħ针入度为30 35（0.1mm ）后，路面开始出现加速破坏，此时应及时进行路面再生。从试验结果看，回收沥青的针入度24（0.1mm ）已经低于30（0.1mm ），应该对路面进行处置了。另外，从回收沥青的其他指标看，延度明显偏低，布氏粘度偏高，说明沥青的老化比较严重，需要掺加再生剂进行调整。

通过沥青路面回收的旧料进行试验分析，我们认为旧路沥青混合料中矿料级配基本满足规范要求但油石比偏小，需要添加部分新鲜混合料进行优化调整；旧路沥青的老化程度严重必须进行路面的处置，应添加一定量的再生剂及新沥青混合料进行复拌热再生。

3新沥青混合料合理掺量的研究

新沥青混合料掺量对再生后沥青混合料的性能影

响大，掺量过大会增加路面标高过多，掺量少，再生混合料性能低，因此必须选择一个合适的掺量。相关研究表明，就地热再生中，新料的添加比例一般不超过20%。因此我们在室内分别进行了新料掺量为20%、15%、10%三种比例，进行了级配、沥青混合料性能试验，以此分析其新沥青混合料最佳掺加比例。

从级配试验分析可知，加入新混合料后对其旧料的矿料级配会有一定程度的调整，使其矿料级配更合理，各级集料分布相对均匀。我们对不同掺量时混合料的性能进行了检测，试验结果见表4。