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公路沥青路面热再生试验检测路径探讨

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：李珍培

[导读] 摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，公路工程建设越来越多。

        云南省公路科学技术研究院云南省昆明市 650000
        摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，公路工程建设越来越多。上世纪道路工程技术迅猛发展，大量建设道路工程设施，据统计我国已建高速公路中沥青砼路面占比达90%，按沥青砼路面设计寿命计算大量高速公路进入大修期，道路工程设施改建中产生大量废旧道路工程材料，过去沥青养护传统方法是切除损坏部分，而传统做法损耗成本高。目前针对路面养护发明出沥青砼路面再生技术，将残渣废料有效利用，添加有利于路面稳定的稳定剂，使得修复沥青砼路面承受高荷载，体现可持续发展绿色理念。文中结合实际案例分析公路沥青路面混合料试验和再生沥青混合料试验，进而提出再生添加剂扩散渗透的试验设计，为沥青路面热再生试验检测路径应用提供依据。
        关键词：公路沥青路面；热再生试验；检测路径
        引言
        就地热再生法是一种现场沥青路面病害修复的施工方法，通过专门的施工设备将旧沥青路面加热、铣刨、耙松，然后添加新骨料和沥青、搅拌、摊铺和压实；这种技术适用于沥青路面基层承载能力良好，表层有裂缝、麻面等病害的路段，特别适用于老化不太严重但平整度较差的路段。该方法由于施工速度快、旧料利用率高、减少了旧料的运输与储存等优点。目前，许多工业发达国家己逐步采用这种工艺方法，随着我国公路交通行业的发展，现场热再生处治沥青路面病害方法逐渐成为沥青路面养护维修的重要方式。
        1旧沥青混合料试验分析
        某工程经过现场勘测得知其存在裂缝等危害，因此需要首先利用铣刨机将路面铣刨5cm的深度，然后结合实验室离心抽提法和溶剂分离法结合方式将沥青回收。其中需要先将部分旧沥青混合料过4.75mm的筛孔，将筛上剩余的旧料分为三个试样，实施加热破碎之后再进行抽提试验，进而结合过筛的通过率来计算三次试验的平均值。在相关分析中发现，旧混合料的级配曲线为S形，并且部分已经有着严重的老化情况，这说明旧混合料已经严重的细化，不能满足相关的级配要求，需要掺加新的沥青混合料才能够满足实际要求。另外需要对所回收的旧沥青三大指标在25℃时期的具体值和15℃的延度值进行分析，并将软化点作为环球法的测定值处理，结合相关的试验得出其针入度实测值为37.6mm，延度为6.6cm，软化点为57.8℃。在此项数据分析中得出旧沥青的针入度与延度已经较标准值明显减小，软化点温度却明显提升，这说明旧沥青已经老化和硬化严重，因此只有对其实施再处理之后方可使用。
        2再生试验
        在原路面沥青和沥青混合料中添加再生剂，经过试验，路面麻面后，细料减少，原路面混合料孔隙率很大，达到了10%，仅添加再生剂难以明显降低混合料孔隙率。为降低混合料孔隙率，需要添加热沥青、再生剂和新料，在原路面上面层沥青和沥青混合料中分别添加再生剂、热沥青和新料；其中，再生剂掺加比例为再生剂占原路面混合料中沥青含量的百分比，热沥青添加料和新料掺加比例为添加料和新料占原沥青路面上面层的百分比。原路面上面层沥青混合料掺加10%再生剂、1%热沥青和20%新料，复拌沥青混合料孔隙率降至规范要求范围内，马歇尔稳定度和流值均满足要求。
        3处治方案
        根据原路面病害情况，采用就地热再生技术对路面病害进行维修处理，恢复路面的使用性能。对产生麻面、花白的路段采用就地热再生处治时添加10%再生剂、1%的热沥青，同时添加约20%的AC-13玄武岩改性沥青混合料。对产生坑槽的病害的桥面，如果材料比下面层还粗，先铣刨上面层，之后采用整形热再生工艺重铺一层AC-13玄武岩改性沥青混合料，实现两层的热粘结。施工时可不喷洒再生剂。对罩面路段与非罩面路段连接处，以及桥头跳车处，采用整形就地热再生均可以进行处理，只是需要在热再生施工前进行测量，确定摊铺基准面。桥头跳车处理长度不宜小于50m，罩面路段与非罩面路段连接处处理长度不宜小于100m。

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        4公路沥青路面再生技术适用性
        4.1沥青砼路面材料再生机理
        沥青砼路面再生关键是旧路面材料利用，旧砂石材料再生应通过掺加新集料调整级配，旧沥青再生根据老化机理，混溶适宜的新沥青，旧沥青性状是决定沥青砼路面再生适用性的关键。旧沥青砼路面再生包择粘结剂与骨料再生利用，旧粘结剂再生是沥青路面再生适用性的关键。沥青砼路面再生是再生材料设计的依据。沥青材料是由沥青质等组分组成混合物，沥青由分子量不等的碳氢化合物组成混合物，用不同组分配比再生剂混溶老化沥青组分调和完成沥青再生。研究表明新旧沥青调和针入度呈对数直线关系，作为再生沥青混合料配比设计依据。采用SHRP性能挃标对新旧沥青调和规律研究，分析得出新旧沥青与调和沥青车辙因子有对数直线关系，lgGmix=algG1+（1+a）lgG2，为再生沥青混合料设计采用SHRP方法提供依据。溶液相容性力量认为溶质溶解度参数与溶剂差值小于定值，将沥青视为软沥青质溶解沥青质形成溶液，针对耐老化性沥青公式△δ=δAT-δM＜K，△δAT为沥青质溶解度参cal/cm3，△δ为沥青质与软沥青质溶解度参数差，△δM为沥青质溶解度参数，K为稳定溶解度参数差限值。K=0.76时沥青有较好相容性，回收沥青K在1以上，随着老化沥青化学结构变化，导致溶解度差值增大。沥青再生是调节各组分溶解度参数差的过程，旧沥青中掺加再生剂，可使沥青质含量降低，掺加再生剂可提高软沥青至溶解能力。复合理论将复合材料视为多相系统，力学性能等遵循混合物定律方程，M=M1V1+M2（1-V1）.M1为基本相性能。沥青砼路面材料再生机理可用材料复合理论解释，添加水泥及旧沥青等粘结剂为分散相，再生混合料性能与骨料及其含量有关。
        4.2适应性强
        热再生修补施工全流程中所使用的机械设备相对较少，省去了传统方式下切割机、空压机等设备，因此施工便捷性有所提高，施工所需成本随之降低。湿度、温度等环境方面的因素对机械设备的影响较小，机械设备在不同的环境下均可稳定运行，可满足随即修补的要求。
        5施工难点与解决方案
        （1）施工难点：在本工程实验中，主要难点在于施工标段太长，原路面的施工单位在实施施工作业期间，会使用不同的沥青混合料实施路面铺设，进而导致旧沥青混合料中石料岩性不均匀，原路面各个标段旧沥青砼沥青老化程度不一。（2）解决方案：加大RAP的检测频率，按原路面的施工标段区分铣刨料，分批检验，按加入铣刨料的不同调整详细的生产配合比。而在常规热拌沥青的混合料配比设计中，需要注意新集料的级配和来源、新沥青的类型和来源以及用量，结合原有沥青的RAP检测，和原有路面中施工标段的铣刨料，来制定不同的新制沥青配比，以此来保证新制路面的实用性能。
        结语
        综上所述，热再生修补工艺逐步成为沥青路面病害修补领域的主流方法，可延长公路的使用寿命，并营造更为舒适且安全的通车环境。本文结合实际工程来分析旧沥青路面的情况，以此来结合再生剂的掺入热再生工艺来提升旧沥青路面的路用性能，以促进公路沥青路面的长期使用。
        参考文献：
        [1]王小兵.高掺量RAP在沥青路面热再生技术中的应用［D］.郑州：郑州大学，2019.
        [2]庄旭青.沥青路面就地热再生混溶和加热关键技术试验研究［D］.广州：华南理工大学，2019.
        [3]颜彬，高原.沥青再生技术的现状与发展[J].北京建筑工程学院学报，2005，21（1）：72-73.
        [4]杨建明，杨仕教，熊韶峰等.旧沥青路面再生研究的现状与工艺[J].南华大学学报，2003，17（1）：17-20.