厂拌热再生技术在公路养护工程中的应用

张涛涛

（毕节市公路建设养护有限公司，贵州 毕节 551700）

0 引言

随着早期服役的道路逐渐达到设计寿命，大量老旧沥青道路面临改造和翻修，在此过程中，往往会产生大量的废旧沥青混合料。改革开放前，受到经济条件和施工水平的制约，我国对道路翻修产生的混合料直接进行废弃处理，但随着近年来养护施工水平不断提高，沥青混合料再生技术逐渐成为废旧沥青混合料的主要处理方式。

目前，我国常用的沥青混合料再生技术有厂拌热再生和就地冷再生技术。厂拌热再生技术是将道路铣刨得到的混合料运输回拌和厂，经过设备破碎和筛分后，掺入一定分量的再生剂，重新制得新沥青混合料的方法。就地冷再生则是通过再生设备直接对铣刨得到的混合料进行再生[1]。相比而言，厂拌热再生得到的混合料性能更好，因此，厂拌热再生运用较多。

1 厂拌热再生工程特性及机理

1.1 沥青再生机理

沥青是从石油中提炼获取的一种高分子化合物，作为沥青混合料的主要成分，其品质的好坏直接影响路面的使用性能。沥青由胶质、饱和分、芳香分和沥青质四大主要成分构成。沥青老化是在氧气、温度等外界环境影响下，沥青中的轻质组分——芳香分向沥青质转变的过程，该过程直接造成沥青变脆变硬，极大降低了沥青的各方面性能。沥青再生则是通过向老化的沥青中添加新沥青或再生剂，以提高沥青中轻质组分比例从而实现性能的提升。

1.2 回收材料质量控制

回收路面材料俗称“RAP 材料”，严禁随意混杂，应按照分类堆放原则，采用专用机械设备利用开挖的方式将RAP 材料进行回收，RAP 材料堆放和回收时不得有其他废料、水、杂草等杂物混入。待RAP 材料回收完毕后，采用推土机将RAP材料混合料均匀铺开，再采用破碎设备将RAP 材料破碎，使其粒径降低。按规定，RAP 材料最大粒径应小于再生沥青混合料最大公称粒径。值得注意的是，RAP 材料未经处理不得投入工程使用。施工技术人员必须选用合适筛孔分档筛分RAP材料，控制好RAP 材料在运输堆放过程中的离析问题，且需做好妥善的防水措施。

2 工程概况

某公路工程通车运营至今未进行过大规模养护，随着近年来城区扩建，当地经济发展带来交通量的急剧增长，导致部分路段出现十分明显的裂缝、网裂和坑槽病害，严重影响行车舒适性和安全性。为恢复道路品质，道路管理部门决定对路段进行整体提质改造，基于经济、环保原则，经过专家商讨后决定采用厂拌热再生技术对道路进行施工处理。

3 厂拌热再生施工工艺

3.1 RAP 回收与处理

沥青路面的厂拌热再生技术应保证混合料中碎石粒径的完整性，因此，在进行道路铣刨过程中，需要根据道路的层次进行铣刨处理。本项目道路面层结构为三层，应分三次进行铣刨施工，避免一次铣刨导致各结构层中集料的混杂。此外，一般用于下面层和中面层的混合料抗滑耐磨性较差，在进行旧料再生过程中应控制中下面层集料仍用于中下面层。即使通过分层铣刨方式仍很难控制碎石的均一性，在热再生前还需要对混合料进行破碎和筛分。目前我国热再生工程中常用的破碎旧料方式有冷粉碎法和加热粉碎法两种，冷粉碎法是通过破碎机在低温条件下对旧料进行粉碎细化，该方法的缺点是容易对旧料的级配产生破坏[2]。另一种方法是加热粉碎法，该方法将旧料进行加热后进行柔性粉碎。加热粉碎法能够较好维持旧料原本的级配，但因为加热的原因可能会导致沥青进一步老化。本项目采用加热粉碎法对旧料回收破碎并进行筛分处理。

3.2 RAP 掺量的确定

沥青混合料的再生，本质上是改变沥青中的各种组分的比例，通过新沥青与旧料的相互作用提升轻质组分含量，以此恢复旧料的各种性能。因此，在进行混合料再生过程中确定RAP掺入量的比例是必不可少的步骤。本项目通过对比掺入不同比例旧料后混合料的高温性能、低温性能和水稳定性，确定RAP的最佳掺入量。

3.2.1 高温性能试验

在进行混合料再生前拌和，为了保证再生混合料高温性能满足要求并确定RAP 最佳掺入量，本项目通过对比0%、10%、20%和30%旧料掺入时混合料动稳定度来评价其高温性能。

如表1，根据车辙试验可知，随着旧料掺入比例不断提升，混合料的动稳定度从1458 次/mm 提升至3726 次/mm，提升幅度高达2.55 倍，表明旧料掺入量越高，混合料的动稳定性越好。引起该情况的主要原因可能是旧料在长时间外界环境和荷载作用下性能已经趋于稳定。

表1 混合料动稳定度测定结果

3.2.2 低温性能试验

项目根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）制备标准尺寸的试件，通过低温弯曲试验评价混合料低温性能，试验结果见表2。

表2 混合料低温抗裂性能测定结果

根据沥青混合料低温弯曲试验结果可知，随着旧料掺入比例提升，混合料的最大弯拉应变从2.384με 下降至2.251με，而弯曲劲度模量逐步提升，表明混合料的低温性能随着旧料掺入量的提高逐渐变差。

3.2.3 水稳定性试验

水稳定性试验主要通过检测浸水后的混合料残留稳定度、劈裂抗拉强度和冻融劈裂强度比进行评价。

根据路面施工规范要求，混合料在进行浸水试验后残留稳定度应不低于80%。从表3 可看出，旧料掺入量达到40%时会大幅度降低混合料的水稳定性。

表3 混合料水稳定性测定结果

综合车辙试验结果、低温弯曲试验结果和浸水马歇尔试验结果，同时考虑经济性原则，最终确定旧料掺入比例为30%。

3.3 沥青混合料的拌和

相比就地冷再生技术，厂拌热再生技术虽然增加了运输成本，但工厂拌和制备得到的混合料在性能上更好。本项目采用工厂拌和法进行拌和，首先将回收处理后得到的旧料进行预热处理，预热温度应控制在125℃至130℃，加热完毕后加入再生剂进行干拌，干拌过程应控制在15s 左右，然后加入温度在170℃至185℃之间的新集料干拌10s，最后加入新沥青湿拌40s。该过程需要严格控制每种材料的温度，避免材料老化并保证拌和均匀。此外，在拌和过程中要严格记录每种材料的掺入量，保证比例符合设定要求，对于出料后的混合料应进行相关质量检验后方可运输出厂[3]。

3.4 沥青混合料的运输

混合料运输前应对自卸汽车的车槽内部进行清理，同时车内壁涂抹防黏剂，避免混合料黏结车厢影响卸料。此外，在装料出拌和厂前，应加盖篷布减缓混合料温度的散失，若抵达施工现场时混合料温度过低，将直接影响后续摊铺与碾压施工。

3.5 沥青混合料的摊铺和碾压

本项目对原道路面层进行铣刨，保留了水稳基层结构，在进行摊铺施工前应对基层表面碎石进行清理，并撒布一定分量的透层沥青，提高基层与面层的黏结性。考虑到本项目为双向六车道形式，为避免混合料离析，采用两台摊铺机对单幅道路进行作业，道路两侧边缘辅以人工补料。混合料摊铺过程中应控制摊铺机匀速前进，施工人员跟随摊铺机对混合料厚度进行测定，确保摊铺厚度满足设计文件要求。再生混合料与普通混合料压实步骤一致，碾压过程应根据施工组织设计要求进行作业。碾压方案见表4。

表4 碾压方案

3.6 厂拌热再生施工质量检测

结合《厂拌热再生沥青混合料施工技术控制要点》，厂拌热再生沥青混合料施工完毕后应立即对施工质量进行检测评价控制。由于厂拌热再生沥青混合料施工温度一般高于普通沥青混合料8℃～15℃，同时拌和时间更长一些，会比普通沥青混合料拌和多出5s ～15s，所以拌和完毕出厂的厂拌热再生沥青混合料温度要高出10℃～15℃。

试验路段施工完毕后，施工技术人员对拌和、运输、摊铺、碾压整个过程进行质量控制。选用无核密度仪（PQI）（如图1）设备检查试验路段再生路面压实度状况。压实度不满足要求的区域应及时进行补正处理，人工检查压实完后再生路面的平整度和表面离析状况。

图1 无核密度仪（PQI）现场压实度检测

厂拌热再生沥青试验路段压实度检测结果如表5 所示，试验路段PQI 密度检测结果满足《厂拌热再生沥青混合料施工技术控制要点》中规定的技术与指标，其压实度符合要求，再生路面施工质量良好，证实了厂拌热再生沥青混合料施工技术的可行性和实用性，路面平整度良好，表面无明显离析现象。

表5 试验路面压实度检测结果

4 结语

沥青路面因其优越的性能被广泛应用于高速公路和城市道路建设，但随着使用时间增长，道路不可避免地出现病害问题，在维修养护过程中会产生大量废旧沥青混合料，若得不到及时处理将会对环境造成严重损害。本文依托某项目工程实例，详细介绍了厂拌热再生技术的技术特点和施工工艺，为厂拌热再生技术的推广和应用积累了宝贵的经验。