現場熱再生技術在二級公路大修工程中的應用

覃麗梅，禤煒安

(1.廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007；2.廣西道路結構與材料重點實驗室，廣西 南寧 530007)

0 引言

我國公路建設發展迅速，截至2019年年末，全國二級及以上等級公路里程達到67.20萬 km，其中二級公路約占60.4%[1]，作為公路網格系統里的骨架，二級公路推動著社會的交流和發展，給人民生活和國家面貌帶來了巨大變化，瀝青路面作為其主要的路面結構形式，及時高效對其進行養護管理成為公路安全運行的關鍵。目前，我國前期修建的大量二級公路已進入了大修期，瀝青路面的路用性能已遠遠不能滿足現有的行車要求。隨著交通量的逐漸上升，原二級公路瀝青路面長期在行車荷載、自然環境的交互作用下，出現了裂縫、車轍、坑槽等病害，亟須對路面進行維修養護[2]。

我國對瀝青路面的大修工程中，往往采用翻新重建的方式，翻挖、刨除原有舊瀝青路面后填鋪新瀝青混合料，這致使大量舊瀝青混合料(RAP)的產生及廢棄，在浪費資源的同時也對環境造成了較大的損害。相比于傳統的養護手段，能對舊料進行有效回收利用的再生技術，正在逐步地被倡導。通過對舊料的回收利用，可節省絕大部分的集料和約30%的瀝青，且再生瀝青混合料的路用性能與新瀝青混合料的路用性能相差較小，有效地減少了新材料的使用，降低了養護維修的成本，同時解決了舊料堆放處理困難的問題，在節約經濟、資源和環境保護等方面有著突出作用。瀝青路面再生技術根據其工藝上的區別，可分為廠拌冷再生、廠拌熱再生、現場冷再生、現場熱再生四種再生技術[3]，其中，現場熱再生技術因其優良的維修養護效果、節能環保、養護維修費用少和對交通影響小等優點，而逐步被廣泛應用于瀝青路面的養護工程中。本文將結合室內試驗與現場應用情況對現場熱再生技術展開研究。

1 原材料及試驗方法

1.1 試驗材料

1.1.1 RAP

采用切割法對原二級公路面層進行隨機切割取樣，對RAP進行抽提試驗，測得其瀝青含量平均值為3.96%，將抽提后的集料烘干冷卻后進行篩分，測得RAP的級配如表1所示。

表1 RAP級配表

1.1.2 新集料

集料選用河南某地石灰巖，集料粒徑范圍為0～3 mm、3～5 mm、5～10 mm、10～15 mm四種，集料的相關參數如表2所示。

表2 集料性能指標表

1.1.3 新瀝青與再生劑

新瀝青選用SBS改性瀝青，按照《瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)對其性能進行檢測，均滿足規范要求。再生劑選用某RA102型瀝青再生劑，再生劑相關技術指標如表3所示。

表3 RA102型瀝青再生劑性能檢測結果表

1.2 試驗方法

1.2.1 車轍試驗

依據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)(以下簡稱試驗規程)中T 0719-2011車轍試驗對再生瀝青混合料高溫性能進行評價，以動穩定度DS為評價指標，試驗溫度選取60 ℃。

1.2.2 小梁彎曲試驗

依據試驗規程中T 0715-2011彎曲試驗對再生瀝青混合料低溫性能進行評價，試驗溫度選取-10 ℃，加載速率選取50 mm/min，以試件破壞時的最大彎拉應變為評價指標。

1.2.3 凍融劈裂試驗

依據試驗規程中T0729-2000凍融劈裂試驗對再生瀝青混合料試件的水穩定性能進行測定，以破壞前后的強度比來進行評價。

2 再生瀝青混合料室內路用性能評價

為確定再生劑最佳摻量，通過試配法，選取不同的再生劑摻量(占RAP中瀝青質量的4%、6%、8%)，以新集料20%的摻比進行再生瀝青混合料的級配合成，合成級配如表4所示，并根據工程經驗估算再生瀝青混合料油石比為5.3%，初擬5個油石比后通過成型馬歇爾試件確定再生瀝青混合料最佳油石比為5.0%，以確定的各材料摻量成型相應的試件，檢測不同再生劑摻量下再生瀝青混合料性能。

表4 再生瀝青混合料級配設計表

不同再生劑摻量下再生瀝青混合料的路用性能如表5所示。

表5 不同再生劑摻量下瀝青混合料路用性能測試結果表

由表5試驗結果可知，在三種再生劑摻量下(4%、6%、8%)，再生瀝青混合料高溫性能、低溫性能、水穩定性均符合要求，其動穩定度在4 500～6 000次/mm范圍內，最大彎拉應變在2 500～3 000με范圍內，凍融劈裂殘留強度比在86%～94%范圍內，均滿足規范要求。

(1)由圖1可知，再生瀝青混合料動穩定度隨再生劑摻量的增加而減小，由不摻時的7 953次/mm下降到了8%摻量時的4 533次/mm，雖然三種摻量下的再生瀝青混合料動穩定度均遠遠大于規范要求，但再生劑的加入一定程度下降低了再生瀝青混合料的高溫性能。這是因為RAP中的老化瀝青軟化點較高，而經過再生劑還原性能后，瀝青軟化，從而出現瀝青混合料動穩定度下降、高溫性能劣化的現象。

圖1 不同再生劑摻量下動穩定度曲線圖

(2)由圖2可知，再生劑可對再生瀝青混合料低溫性能進行增強，這是由于再生劑的加入可有效改善瀝青的延性，從而恢復再生瀝青混合料的低溫性能；但隨著再生劑摻量的增加，對再生瀝青混合料的低溫性能提升效果并不明顯，最大彎拉應變從0%到4%增加了1 081με，從6%到8%只增加了4με。

圖2 不同再生劑摻量下最大彎拉應變曲線圖

(3)再生劑可以改善再生瀝青混合料的水穩定性。由圖3可知，再生瀝青混合料凍融劈裂殘留強度比隨再生劑摻量增加而增大，在8%再生劑摻量下，其水穩定性最好。這是因為再生劑恢復了RAP中老化瀝青的粘結力，改善了瀝青與集料的粘附效果，從而提高了混合料水穩定性能。

圖3 不同再生劑摻量下凍融劈裂殘留強度比曲線圖

(4)4%～8%再生劑摻量下的再生瀝青混合料均有較好的路用性能，但過低摻量(4%)對再生瀝青混合料的低溫性能改善效果不足，過高摻量(8%)又會一定程度上劣化高溫性能，因此選取6%的再生劑摻量應用于實際工程。

3 工程應用

3.1 工程概況

某一雙向四車道瀝青路面二級公路試驗路段，經過五年時間的運營，由于長時間重交通荷載及環境因素的影響，以及設計和施工不合理等問題，路面出現了裂縫、車轍、坑槽等病害，使得二級公路瀝青路面路用性能不斷下降，進入大修期。為延緩其破壞，增加原有道路的使用壽命，對原二級公路瀝青路面采用現場熱再生技術進行養護，提高路面的技術指標，恢復其原有功能。本文主要研究對該二級公路大修工程中樁號K5+520～K6+520段采用現場熱再生技術進行養護后的效果和評價。

3.2 現場施工

現場熱再生施工的主要流程為：路面加熱、路面耙松、噴灑再生劑、混合料攪拌、攤鋪與碾壓、開放交通[4]。采用現場熱再生技術可有效消除路表病害，恢復原路面的路用性能，延長其使用壽命。施工質量的好壞對修補后的路面性能影響巨大，應該提升現場施工質量，從而提高現場熱再生技術的養護水平，推廣現場熱再生技術在二級公路大修工程中的應用。

3.3 施工質量控制

對原二級公路瀝青路面進行現場熱再生技術養護處理前后，參照《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40—2017)，對其平整度、壓實度、滲水系數進行檢測，平整度采用三米直尺法；壓實度采用核子密度儀法；滲水系數采用滲水儀測算。所測得結果如表6所示。

表6 現場熱再生技術養護前后瀝青路面性能測試結果表

施工完成后，對原二級公路瀝青路面現場進行驗收，發現路面外觀良好，對原有裂縫、車轍等病害進行了有效處置，由表6檢測結果可知：路面平整度養護后在1.4～2.2 mm范圍內，均<2.5 mm，滿足相應規范的要求；壓實度經現場熱再生技術養護后基本在96%～97%之間，均>93%(基于理論最大相對密度)的規范要求；滲水系數經養護后大幅下降，在10～80 ml/min范圍內，均滿足規范要求。

與養護前相比，三項參數性能均有了較大提升，說明經現場熱再生技術養護后瀝青路面路用性能得到較好提升，6%再生劑摻量下現場熱再生應用效果良好，現場熱再生技術在二級公路養護工程中應用前景廣闊。

4 結語

現場熱再生技術作為一種路面預防性養護技術，可用于各等級瀝青路面的維修養護，能有效處置裂縫、坑槽、車轍等病害，大幅提升原瀝青路面抗滲水性能和行車舒適度。與其他養護維修技術相比，現場熱再生技術具有養護維修效果優良、環保、費用少、交通影響小等特點?，F場熱再生技術在二級公路大修工程施工過程中，應該根據實際的工程情況，包括原路面所用材料、路面狀況、所處環境等，選擇合適的施工方法，在保證施工效率的同時，嚴格控制施工質量，進一步完善施工工藝，擴寬現場熱再生技術在瀝青路面養護工程中的使用范圍，挖掘其改善瀝青路面路用性能的廣泛應用前景，推動其實際的應用。