沥青路面材料再生使用施工新技术

沥青路面材料再生使用施工新技术

刘文生

汉中市公路局抢险救援中心  陕西汉中  723000

摘要

本文介绍公路沥青路面材料的几种循环再生施工技术，该技术在目前工程实践应用中具有较大的环保价值、经济价值，是对旧沥青路面材料的一种往复施循环利用，是环保低碳和资源节约的直接具体实践，其技术原理是：对旧沥青路面材料充分回收、利用现有技术手段和设备再生利用，达到：翻新公路沥青路面提高技术指标、减少材料消耗、减少废弃物料的目的，是既节约又环保的新的施工技术措施。

关键词：沥青路面再生      材料循环利用      施工新技术

引言

沥青路面具有行车舒适、噪音小、扬尘少、高温稳定、低温抗裂、水稳定性和耐疲劳性等优良性能在各等级国省干线公路、高速公路和城市道路的路面铺装中应用广泛。但是沥青路面在行车荷载、自然环境温度剧烈变化、光照和水等反复作用下，路面在达到一定设计使用年限后就会出现或倾向于出现开裂、车辙、麻面、剥离散落、坑槽等病害，加速了道路的损坏，而且这些病害的出现，轻则影响行车舒适性，重则对行车安全造成影响。另一方面随着公路交通量越来越大、筑路材料价格越来越高、社会对环保价值的认识越来越充分，低碳和减少消耗成为了时代追求，公路沥青路面通过养护大修等技术手段延长道路使用寿命成为了一种优先选择。本文通过对几种沥青路面材料循环再生利用技术实践的介绍并从适用条件、材料、技术管控、施工方法等的浅析为广大一线施工技术人员提供道路养护发展趋势方法的参考。

一、沥青路面层就地热再生循环技术 。 沥青路面层是一种高价值材料铺筑的直接承受车辆荷载、抵御自然环境条件挑战，保障道路能够全天候提供服务的重要结构层，不同等级标准的公路对路面铺装层的要求也不同，但是等级标准越高对路面的要求也相应越高，为此路面层的造价也越高，而使用一定年限后随着磨耗、自然环境挑战、车辆反复碾压、路面胶结材料老化等，为了恢复路面的优良技术指标性能，所有的沥青路面都面临大修翻新的必然需求。

⒈沥青路面就地热再生的适用条件：首先路基无沉陷等明显病害，处于稳定状态、防护排水设施齐全，现有沥青路面出现了较大的变形、开裂等损坏病害、路面回弹弯沉值综合评定基本满足标准要求，仅表面层老化、有小的散落、裂纹、浅表至中度的车辙、表面老化乏油、光滑（抗滑性降低）、渗透率升高等，这些病害若不及时处理会加快路面层使役环境恶化加速路面病害发展进而造成更大的损坏，而一般的预防性养护措施无法恢复路面承受荷载的各项技术指标，此时对沥青路面做就地热再生处理，可以快速恢复沥青路面层的各项技术指标，特别是交通繁忙的市政道路。沥青路面就地热再生的再生结构层厚度一般不超过5cm，要对现路面就地热再生养护仍然需要进行技术综合评定并审慎决定。下图为旧路状况（工程实践路段）的照片图。

⒉所用材料设备。就地热再生沥青面层的原理是：将原沥青路面就地加热翻松拌入再生剂、添加30%以上的新拌热沥青混凝土再和就地加热翻松的老旧沥青混凝土一起在再生摊铺车内拌和均匀并摊铺、碾压形成新的沥青路面层，相应地路面层标高也比原路面有一定增加。主要设备有：旧路面加热预再生车、路面再生铺筑车、各型压路机、沥青混合料运输车等。所使用的热沥青、粗细集料、矿粉等都与相应的普通热沥青混凝土相同，只有新运用的再生剂添加量为原路面沥青混合料中沥青含量的4%；本工程实践中添加沥青混凝土和再生结构层的目标配合比均为：普通沥青石灰岩AC-13型沥青混合料，施工中完全按照部颁标准结合沥青路面施工指南及施工图进行施工配合比的设计及验证。

⒊施工方法。总体施工流程是：

施工现场设备工作流程是：前期准备、路面加热、翻松、喷洒再生剂、喷洒热沥青（需要时）、收集旧料（初拌）、添加新料、提升、拌和、摊铺、碾压、开放交通。顺序如下图：

⒋施工需要注意的事项：

首先，旧路面现场加热是该施工新技术的首个关键环节，所以首先要控制好加热过程、温度，加热作业必须满足两个要求，一是要达到满足施工要求的深度，二是路表面沥青不过度老化，实践中采用了间歇式加热，就是通过设备的高精度温度传感控制系统，控制设备“加热-间歇-加热”的自动加热循环，循环时间依据路面表层的加热温度，一旦监测到路表温度高于某一温度界限，加热器自动关闭，路面已吸收的热量逐步向下传导和渗透，当监测到路面表层温度低于某一温度界限时，加热器自动开启，继续加热路面，最终实现路面再生深度范围内的温度达到施工要求，控制温度值的设定要考虑到设备保温蓄温的情况，在将达到临界温度前就停止加温，为确保达成上述目标各加热车辆要统一按照设定的施工速度匀速行进，并尽可能缩短车辆之间的间距，具体施工时再根据当时的环境温度，适当增、减预加热设备的数量，便可达到理想的加热效果。为避免热量的过多散失，车辆底部和车辆之间的空隙加装有保温板，通过以上措施保证加热的温度、深度符合施工控制要求。为防止沥青混合料的二次老化，在施工中，路面加热温度控制在150℃~180℃之间。如果加热温度过低，则应采取调整燃气流量、降低施工速度以及增加加热设备等方式对路面实现充分加热。具体温度和加热深度可参考下图并根据现场实际灵活调整。

其次说配合比确定：①调查拟就地热再生的路段，重点是旧路面取样，可根据旧路建设运营史划分不同路段取样、也可以根据拟施工路段地理位置划分路段取样，但是都有一个前提是：要具有足够的代表性，能充分表征该路段矿料的级配情况，所以取样数量也要比较充分，也就是查明拟再生路段的材料级配以便确定添加的新沥青混凝土的矿料级配，按规定的级配范围，计算实际所用各种矿料的比例进行试配。

②用配制好的级配矿料做五组马歇尔试验（每组六个试件，沥青用量级差为0.3%），分别绘制各项指标的曲线，确定能满足沥青混合料各项指标的最大沥青用量OACmax 和最小沥青用量OACmin ；这里要按上述①确定的比例掺配旧路取样的矿料；

③拌和机生产配合比设计。首先冷配，按照①确定的全新沥青混凝土的矿料比例上拌合楼冷配拌和各1至3盘料，取样再按照现场新旧沥青混凝土的比例掺入旧路矿料拌匀，检查筛分结果是否符合①确定的级配。不符合时立即分析查找原因并改正。符合后进行热拌和试验：按上述冷配料确定好的流量比例进行热拌、实验室将旧路原样品3至5份加热，从热配料中取样按比例拌入加热好的旧路材料样品，制备马歇尔试件进行试验，对合成样品筛分检查级配、含油量。

④配合比验证：试验段铺筑现场在摊铺后碾压前现场取样检验材料级配、含

油量，进行普通沥青混凝土路面铺筑的全部试验检测，根据试验段检测结果对拌合机生产参数等进行微调整使其优化：符合级配设计、拌和生产效率高。

再其次，这个结构层的施工生产是在现场一气呵成的，所以对目标配合比的实现要随时把控，检测频率、检测范围技术指标、检测试验方法和标准都同普通沥青混凝土路面施工相同，这里不再赘述。

二、沥青路面层铣刨料回收厂拌热再生技术。沥青路面层铣刨料回收厂拌热再生技术也是对旧沥青路面结构层高价值材料回收循环利用的施工新技术，工地一般称作：厂拌热再生。

⒈沥青路面层铣刨料回收厂拌热再生技术的适用条件可以说适用于所有沥青路面大修及改建工程，但是，沥青路面层属于高级路面，其对筑路材料的技术要求很高，而铣刨回收的旧沥青路面材料由于①旧路承受荷载多年，材料磨耗老化；②铣刨回收时的物理破坏；③施工过程中可能的尘土杂质污染等。所以要对旧路回收材料充分分析研究，根据其技术特性，适当地参入一定数量至全新材料中，以减少全新材料消耗，以达到：节约、环保、循环利用的目的。

⒉材料用量。实践中当利用回收材料时可以根据结构层的位置，合理确定一个掺入比例，做沥青下面层时可以适当提高利用量，做上面层是适当减小掺入比例，但是前提是都要完全满足质量标准的各项技术指标、不突破养护规范规定的用量范围。根据实践经验，下面层利用回收材料总质量控制在30%，上面层不要突破20%的总质量。前期研究分析时，首先以回收材料的颗粒级配与全新材料按照施工指南的级配范围控制掺配数量，以完全满足级配范围要求为前提。

其次，以设计目标配合比的马歇尔试验的试件技术指标为指引，通过稳定度、油石比、孔隙率等关键指标确定回收材料的掺入量，但是掺入量一定要在公路养护规范许可的范围内；沥青砼路面结构设计要求，进行试验室目标配合比设计。再其次补充的一点是：材料回收时要特备注意，结构层边界部位的材料回收后另行存储备做它用。

⒊施工技术。普通沥青混凝土路面施工是大家熟悉的，此处免去叙述，只介绍重点的两个细节：配合比确定、拌合站目标配合比的实现及拌和验证。说这两个细节的前提是：拌合站的设备上必须要具备同时再生料的加热鼓及其配套装置，也就是说须提前对普通拌合楼进行必要改造。

首先说配合比确定： ①根据试验室试验确定的目标配合比进行了冷料仓流量级配试验，反复调整冷料仓比例，达到供料平衡。冷料试拌1至3盘，筛分检查级配，拌合机筛分结果调整至合格。

②按冷料拌和确定好的流量进行热拌，从热料中取样筛分，获得热矿料的颗粒组成，进行马歇尔试验检查，确保各项技术指标都符合规范要求、设计要求。                ③配合比验证：根据试验段现场摊铺后的取样试验结果进行配合比验证，微调至最佳状态：矿料级配符合设计及规范要求、含油量准确、拌合机工作效率正常。

④拌和：新料按照每盘料的核定比例数量经过烘干鼓加温至180℃，回收再生料在再生料加温鼓内加温至不超过120℃，注意不要加温太高避免再生料二次老化，两个料鼓内的材料各自达到目标温度后进入拌缸，进行初拌和，使得再生料和新矿料进过热交换温度达到一致，按设定量加入沥青充分拌和后出料。

三、沥青路面层回收材料冷再生循环利用铺筑沥青路面结构层技术。

⒈沥青路面层回收材料是一种高价值材料，充分利用不但是环保低碳的时尚更有巨大的经济价值，回收材料冷再生可以适用于各种等级公路高级路面的底基层、基层、下面层等，适用于那一层关键还是看施工工艺。

⒉沥青路面层回收材料冷再生循环利用于路面结构层的关键是：冷再生。使用的冷再生胶凝材料为“乳化沥青”。根据结构层的不同、施工工艺的不同，可分别选用慢裂、中裂和快裂的不同乳化沥青，非但乳化沥青的破乳时间连浓度也要根据不同的结构层和其不同的结构厚度选择。

⒊施工技术。我们结合不同的结构层、不同的施工方法介绍沥青路面层回收材料冷再生循环利用铺筑沥青路面结构层技术。

①层铺法灌入式施工冷再生沥青路面底基层。根据设计文件、规范要求确定结构层配合比，回收材料的掺入比例可以适当放大，只要矿料级配能够满足要求，实验室确定好掺配比例后，厂内用配料机拌和配好底基层材料，自卸运输车运输至现场摊铺机铺筑，最小铺筑厚度控制不小于7cm，最大不要超过12cm，采用灌入式施工，乳化沥青喷洒车均匀喷洒乳化沥青（乳化沥青可选择中裂或慢裂型、浓度按照配合含油量结合铺筑层厚度选择），小钢轮压路机稳压、轮胎压路机复压。注意不要局地过喷洒或漏喷洒。待乳化沥青破乳成型后检测，合格后继续铺筑下一层。试验段选择50至100米，每个施工铺筑层厚度结合结构层厚度划分，总以简便易于控制质量方便施工为主。这种施工形式也称作现场冷再生。

②拌和法铺筑冷再生沥青路面基层。首先根据施工图和规范要求确定材料的配合比，如本文的第二部分的第⒊款，拌合站按照实验室提供的比例合成冷混合料，自卸运输车运输至将混合料转卸给冷再生铺筑车，冷再生摊铺车搅拌加入乳化沥青摊铺结构层，26T轮胎压路机稳压、复压。试验段选择50至100米为宜，根据施工节奏，乳化沥青可以选择中裂、快裂，结构层宜全厚度一次铺筑，选择两次铺筑时，要等待先施工的一层完全成型后才能进行再一层的施工；基层施工再生料的掺入比例不单要满足施工图要求更要符合规范要求，乳化沥青也以中等浓度为宜，普通乳化沥青、改性乳化沥青都可以。

③拌和法铺筑冷再生沥青路面下面层。该工艺不适合用于高速公路、一级

公路及市政快速干道等的结构层施工，其结构耐久性、抗逆性有待工程实践的进一步检验验证。下面层的施工方法完全同上款介绍的方法，同样是拌合站配料机精细配料，冷再生摊铺机具摊铺、碾压成型，只是质量标准不同，本例中采用SBR高浓（65%）改性乳化沥青，基质沥青采用A—70#道路沥青，材料具体技术指标请参照部颁“施工指南”。

SBR高浓（65%）改性乳化沥青下面层铺筑后要严格现场管控，防止乳化沥青破乳成型期间的扰动，如果天气有降雨预报或降雨趋势，坚决不要抢施工，因为一旦遇雨而防御覆盖不及时后果很难处理，除非全部铣刨。

沥青路面再生技术性能技术描述：1、就地热再生施工速度快、开放交通快、材料消耗少、没有废弃物料，成本造价高、设备使用的多、适用范围有限制、能源消耗大、施工现场有烟尘；  

2、厂拌热再生施工工艺成熟、回收材料可以循环利用很大一部分比较环保、节约工程成本、各项技术指标管控措施成熟，能源消耗没有减少；

3、冷再生能源消耗少、做底基层时回收材料循环利用多、对施工温度要求低、施工人员工作环境有改善、循环利用物料多、施工周期相对较长、使用范围的扩大对充分利用回收料有利；

4、作为最重要的一点说明：阅读本文献的同时请查阅《道路低温沥青路面施工技术规程》（T/ECS G:D54－01－2019）中国工程建设标准化协会，本文中与该规程冲突之处以规程要求为准、以部颁养护和施工规范为准。

参考文献：1.1.《XX省普通干线公路沿线设施养护标准（试行）》 XX省公路局  2015年6月;

2.《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80-2017） 人民交通出版社;

3. 《公路沥青路面养护技术规范》（JTG5242－2019）人民交通出版社;

⒋《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004） 人民交通出版社;