公路工程论文发表之沥青路面养护中就地热再生技术
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摘要：就地热再生技术具有经济环保施工方便等优点，在路面维修工程中具有广阔的应用前景，研究了沥青老化及再生机理，进行了就地热再生混合料设计，并依托实际工程进行了研究成果应用，研究应用表明，地热再生技术在高速公路养护中的应用效果比较理想。
关键词：就地热再生,混合料设计,施工工艺
0引言
改革开放以来，我国的公路建设飞速发展，在20世纪90年代以后陆续建成的高速公路已进入大中修期，大量的翻挖铣刨沥青混合料被废弃，一方面造成环境污染；另一方面新材料大量的使用，会导致严重的生态环境破坏。沥青路面就地热再生技术由于具有节约大量材料，有利于处理废料保护环境等优点被广泛关注。
沥青路面就地热再生技术是一种先进的沥青路面养护技术，它通过现场热再生机组对旧沥青路面就地加热翻松收集，添加适当的新拌沥青混合料和添加剂后进行复拌摊铺压实等连续作业，一次成型新路面，具有显著的经济效益和社会效益。本文依托某高速公路沥青路面就地热再生工程，针对就地热再生技术配合比设计及施工工艺等方面开展研究，为类似工程提供一定依据。
1沥青老化与再生机理
1.1沥青老化机理
在沥青混合料（路面）生产施工和运营过程中，沥青会产生老化现象，而沥青的老化直接影响到路面的寿命和性能，本文从沥青组分含量及相容性变化两个角度阐述沥青老化机理。
从化学元素构成来看，沥青主要是碳氢（CH）化合物，其中C/H比例很大程度上反映了沥青的化合物组成沥青在使用中由于空气温度和阳光的作用，沥青中芳香分缩合成沥青质，使体系中沥青质的含量增多，分散相的增多和分散介质胶溶能力的减弱，导致沥青的胶体稳定性下降，使用性能变差。
另外，一种沥青能否形成稳定的溶液，不是决定于溶质颗粒的大小，而决定于溶质（沥青质）在溶剂（软沥青质）中的溶解度和溶剂对溶质的溶解能力根据有关研究，在沥青老化过程中，当沥青质溶解度参数与软沥青质溶解度参数的差值逐渐增大，导致沥青组分相容性越差，最终表现为沥青路用性能衰降。
1.2沥青再生机理
对于沥青再生，其实就是对沥青胶体结构组分构成或相容性状态的协调与改善从组分构成考虑，通过添加剂使沥青组分构成恢复到原来的状态，则可实现再生的目的；从相容性理论考虑，通过添加外加剂使沥青质和软沥青质的溶度参数差值减小，使其实现再生。
掺加再生剂是目前沥青再生较为普遍的方式由于再生剂的添加，一方面可以使沥青质的相对含量降低，从而提高沥青质在软沥青质中的溶解度；同时又可以提高软沥青质对沥青质的溶解能力，使沥青质和软沥青质溶度参数差值减小，从而改善沥青的相容性，进而达到沥青再生的目的。
2再生混合料配合比设计
2.1原沥青路面状况
原路面上面层为AK一13沥青混合料，集料为玄武岩，填料为磨细石灰岩，赫结料为SBS改性沥青路面存在的病害主要表现为少量横向裂缝，一定程度的车辙以及平整度较差等。
2.2配合比设计
2.2.1原路面沥青混合料再生
（1）老化沥青的再生和再生剂用量确定。沥青老化后，沥青黏度提高，针人度减小[3]。沥青的再生从这2个方面着手，通过加入一定的再生剂来提高其针人度和减低其黏度。表1是某SBS改性沥青(PG76一22)和原路面沥青混合料中SBS改性沥青再生前后三大指标试验结果对照表。
从表1可知，添加再生剂后，沥青的针入度和延度都得到了提高，而软化点降低了当再生剂的用量从5%长到7%时，沥青的针入度和延度值呈现降低趋势综合考虑上述因素，将再生剂的用量确定为旧沥青质量的5%。
（2）矿料的再生。矿料的再生就是在旧沥青混合料的矿料中添加新的矿料，从而重新调整混合矿料的级配，使其满足规定的级配要求。表2是原路面混合料抽提筛分试验结果。
试验结果表明：原路面混合矿料级配基本处于规范允许AK一31型沥青混凝土级配范围以内，因此确定新添加沥青混合料和原路面矿料级配保持一致。
（3）确定新添加沥青混合料用量。从老化沥青通过再生后的性能试验结果看，再生剂对老化沥青的部分性能恢复起到一定的作用；但是再生剂并不能完全恢复沥青的原有性能，再生混合料性能的提升也不能完全依赖于它而且再生剂的用量过大，过高的轻质油分也会使再生路面偏软，路用性能也会下降，因此，在再生混合料的组成设计过程中需要通过添加新拌沥青混合料等措施来提高再生沥青混合料的路用性能，同时因为车辙的存在，为保证原路面的横坡，同样需要丰补充新沥青混合料。
（4）再生混合料配合比验证。根据确定的热再生混合料组成材料及各自比例，在153℃温度下双面各击实75次成型马歇尔试件进行验证，试验验证的主要技术指标和结果见表3。
通过验证发现，再生混合料马歇尔试件的空隙率稳定度和流值、残稳都符合规范要求，因此说明通过添加一定量的新沥青混合料和再生剂，再生混合料的马歇尔技术指标可以满足沥青混合料的技术要求。
2.2.2设计结论
通过对原路面沥青混合料的分析以及车辙的存在和分布情况，最后确定采用的新沥青混合料级配与原路面级配基本一致（AK一31型SSB改性沥青混合料），再生剂用量为旧沥青质量的5%，新料油石比为4.2%，再生混合料最佳油石比为4.9%，沥青的性能等级为PG76-22的SBS改性沥青，新、旧料的比例为18：82。
3施工工艺
3.1施工流程
本项目使用辽宁鞍山森远SY4500型加热机组与福格勒摊铺机卡特彼勒振动压路机和徐工Px262胶轮压路机相配合，组成沥青路面就地再生列车该加热机组通过燃烧燃料油对空气加热，然后通过循环装置使热空气不断地进行循环进而对地面进行加热的方法。
（1）通过3台SY4500型加热机，以3一4m/min的前进速度对原沥青路面进行加热；（2）通过机组铣刨机对原路面进行铣刨，同时喷洒再生剂后收拢原路面混合料；（3）通过机组复拌机的新料添加装置添加新沥青混合料，后端提升机把再生混合料收集至拌缸内；（4）收集后的再生混合料进入拌缸再次搅拌后输送至摊铺机，按照常规进行摊铺碾压，如图1所示。
3.2添加剂添加方式
3.2.1再生剂的添加方式
开工前对再生剂的添加量进行标定，确定施工参数施工时通过品字形排列的后铣刨鼓上方的喷嘴按照设定用量喷洒再生剂再生剂的喷洒量根据主机的前进速度自动调整，确保再生剂的用量准确[4]。
3.2.2新沥青混合料的添加方式
新沥青混合料的添加方式是利用复拌机前部类似于摊铺机的料斗通过刮板按设计量直接添加在梯形料垄上施工过程中根据车辙大小微调[5]。
3.3施工过程中的温度监测
沥青路面就地热再生施工关键是各道工序的温度控制，为了保证施工过程中温度符合要求，在实际的施工过程中，对各道工序的温度进行检测，结果均符合规范和设计文件要求，具体温度检测见表4。
表4关键加热点的温度检测结果
4路面性能指标检测
为了了解路用性能指标的结果，在施工过程中跟踪进行了压实度厚度构造深度渗水系数和平整度等指标的试验，另外在纵向热接缝处进行了渗水系数的检测路用性能指标的试验数据见表5。
表5现场检测结果
从试验数据可看出，循环热风加热的沥青混合料压实后的养护质量完全符合沥青路面养护规范的要求，这说明循环热风加热后的再生混合料适用于公路的养护。
压实度为马氏密度的百分比为99.2%，说明循环热风加热后的温度条件满足再生混合料的碾压要求。厚度满足设计要求表明加热的深度可以达到4~5cm，渗水系数和构造深度的结果从另外一个方面显示再生混合料级配设计、碾压组合都是比较合理的。平整度标准差0.64mm从一个方面说明铣刨深度、摊铺厚度的均匀性。
5结语
就地热再生技术具有旧料利用率高经济环保施工快速等优点，在高速公路沥青路面维修中具有广阔应用前景，本文依托某高速公路沥青路面就地热再生工程，针对就地热再生技术配合比设计及施工工艺等方面开展研究，实际工程应用表明就地热再生技术在高速公路养护中的应用效果比较理想，路面压实度厚度构造深度渗水系数和平整度都满足设计要求。
参考文献：
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