沥青路面就地热再生在高原地区高速公路养护中的适用性分析.pdf

2023年6 月石油沥青PETROLEUMASPHALT第37 卷第3期沥青路面就地热再生在高原地区高速公路养护中的适用性分析易守春，张登科2（1.四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，成都6 10 0 0 0；2.四川攀西高速公路开发股份有限公司，西昌6 10 0 51）摘要：研究沥青路面就地热再生在高原地区的适用性，有利于该技术在高原地区高速公路养护中的推广应用。通过对高原地区高速公路沥青路面就地热再生在实体工程中再生前后的回收沥青三大指标检测情况，确定了就地热再生在高原地区的适用条件。然后，通过对不同摊铺温度下压实情况分析，得出了高原地区压实温度控制范围。最后，经过对就地热再生路段运营3年后的跟踪检测，表明就地热再生技术在一定条件下，可以在高原地区高速公路养护工程中进行推广应用。关键词：沥青路面就地热再生高原地区适用性交通运输部绿色交通“十四五”发展规划中提出，在全国高速公路、普通国省干线公路、农村公路改扩建和修复养护工程中，积极应用路面材料循环再生技术，高速公路、普通国省干线公路废旧沥青路面材料循环利用率分别达到95%和8 0%以上。而沥青路面就地热再生是指采用专用设备对沥青路面就地进行加热、翻松，掺人一定数量的沥青再生剂、新沥青混合料、新沥青等，经热态拌和、摊铺、碾压等工序，一次性实现对一定深度范围内的旧沥青路面再生的技术。与传统养护方式相比，就地热再生中，旧沥青路面混合料可10 0%得到再生利用，具有良好的经济效益和环境效益，因此，在各地得到了广泛的应用。有研究表明，对旧沥青路面再生利用，可节省6%6 7%的费用 2-3在目前对就地热再生的研究中，主要是针对平原地区。高原地区由于空气稀薄，大气层对紫外线的吸收相对更少，所以射到地球表面的紫外线就比较强，因此沥青路面老化更为严重。其是否适合采用就地热再生技术，研究相对较少。在四川高原地区高速公路的实际应用中，测试了各路段表面层沥青再生前后的三大指标情况，总结了就地热再生技术在高原地区的适用条件，并通过对不同摊铺温度下压实度的检测结果分析，明确了摊铺温度控制范围。另外，连续三年对再生路段路面技术状况指数进行了跟踪检测。1项目概况项目位于四川?山州地区，海拔150 0 m以上，年均日照时间大于2 40 0 h，昼夜温差较大，可达10 15。项目于2 0 0 8 年底建成通车，建成时路面结构为4cm抗滑表层改性沥青AK-13A+6cm中粒式沥青混凝土AC-20C+6cm粗粒式沥青混凝土AC-25F+20cm水泥稳定碎石基层+30 cm水泥稳定碎砾石底基层，其表面层采用了SBS改性沥青。通车后未进行过大中修养护，经调查，通车10 年后其主要病害是位于主车道的纵横向裂缝，基本为层间粘结不好导致沥青层单层受力引起的开裂和沥青混合料老化、抗疲劳、耐久性降低产生的疲劳开裂，以及收稿日期：2 0 2 2-12-2 1。作者简介：易守春（198 5一），男，硕士研究生，高级工程师，研究方向：路面结构与材料。E-mail：2 7 7 6 8 8 552 。基金项目：四川省交通科技项目（2 0 19A0 2），项目名称：改性沥青混合料就地热再生关键技术研究。第3期少量半刚性基层反射裂缝。整体路面结构强度满足要求。原路面表面层回收沥青针人度平均值为21.1（1/10 m m），沥青老化情况较为严重。后经方案论证，选择采用就地热再生的方案，以恢复原路面沥青性能。2适用条件分析2.1原路面沥青老化情况在再生施工前，对每施工路段表面层沥青混合料进行取样，共计2 3组，采用旋转蒸发回收设备分别回收沥青，测试沥青的针人度、延度和软化点，见图13。回收沥青三大指标统计见表1。回收结果表明，原路面针人度在1530（110mm）之间的路段约占8 0%，局部路段针人度小于15（1/10 mm），仅一个路段大于30（1/10mm），主要与原路面部分位置进行过修补，以及原路面施工差异等因素有关。15延度平均值仅6.7 cm，原路面老化严重。2.2室内再生分析为评价路段是否适合就地热再生，抽取原路段2 3组中不同老化程度的5组回收沥青（路段编号4、7、13、16、19），按配合比设计的再生剂添加量进行换算，在室内对回收沥青添加再生剂。加人再生剂后,沥青性能均得到了一定程度的恢复，沥青针人度平均值由原来的16.4（1/10 mm）提升到36.2（1/10 mm），软化点平均值由原来的69.7下降到6 2.5,15延度平均值由原来的4.9cm提升到12.1cm。但当原路面沥青老化严重(2 5针人度小于15(1/10 mm）)时,加不同剂量的再生剂均达不到设计要求（要求再生后2 5针人度不小于35（1/10 mm），当原路面沥青针入度达到或接近2 0（1/10 mm）时，按配合比要求加入再生剂,均能达到设计要求。室内再生后项目7再生前针人度（2 5）（10-lmm)软化点/延度(15)/cm再生后针人度（2 5）（10-1mm)软化点（）延度（15）/cm再生剂掺量/%易守春等沥青路面就地热再生在高原地区高速公路养护中的适用性分析沥青三大指标试验结果见表2。50(u1-0)/4030201000 2468101214161820路段编号图1原路面针人度分布情况80r760./草726864600246810121416182202224路段编号图2原路面软化点分布情况3052.5105002 4 681012141618202224路段编号图3原路面延度分布情况表1原路面回收沥青三大指标统计指标平均值最小值最大值针入度(2 5)/(10-1 mm)21.1软化点/67.7延度(15)/cm6.7表2 室内再生后沥青三大指标试验结果425.766.013.951.156.618.34.049222410.440.363.575.60.025.5131619.613.265.970.76.6脆断43.731.460.367.611.813.74.04.01910.413.272.773.1脆断3.928.026.762.166.08.78.15.03.0平均值16.469.74.936.262.512.1502.3现场再生分析现场施工过程中,对原路面不同老化程度的10个路段，在加人再生剂的复拌机后方进行取样,并对其进行沥青回收试验，试验结果见表3。由表3看出，再生后沥青2 5针人度平均值达到40.8（1/10 mm），软化点为6 1.5，15延度为16.5cm，沥青性能明显恢复。再生前后针入度、软化点、延度比较见图46。项目针人度（2 5）（10-1mm)软化点/延度（15)/cm60再生后针入度50(u-01)/特再生前针入度408810012910111219202122路段编号图4再生前后针人度75再生后软化点再生前软化点700./草6560555012910111219202122路段编号图5再生前后软化点30再生后延度25再生前延度/.920155105012910111219202122路段编号图6 干再生前后延度石油沥青从图4 6 可以看出，除原路面老化特别严重的路段19外（再生前2 5针人度小于15（1/10 m m），再生后基本能达到2 5针人度大于35（1/10 mm），软化点大于55，15延度大于10 cm的要求。在后续施工中，对原路面25针人度小于15（1/10 mm）的路段不再选择再生方案。因此，建议在高原地区，原路面沥青2 5针人度不小于15（1/10 mm）的情况下，可以进行就地热再生。表3现场再生后回收沥青三大指标试验结果1236.340.766.060.111.923.62023年第37 卷91036.337.163.063.59.910.33再生摊铺温度控制项目沿线的气候特征表现为一天内相差较大，试验段施工当日气温在17 32，地表温度从37 6 7 变化，从早上开始至中午两点，地面温度变化最大。所以在试验段施工过程中，使用三台维特根HM4500加热设备对原路面进行加热。但在施工过程中，过于关注单点温度检测数据，以致频繁调整加热机及复拌机气压、行驶速度，使得温度极不稳定。据统计，摊铺温度从116155变化，平均值为134.7，变异系数达到7.7%。施工后对试验段的检测中发现，在温度低于130 处，渗水严重，压实度也仅92%。试验段施工摊铺温度情况见图7。160155150145140135130125120115110100200 300400500600 700800试验段桩号图7试验段施工摊铺温度情况对此，在正式施工路段，对加热机组及复拌机组进行了以下调整：（1）在加热板周围设置防风帘，并增设保温棉，减少加热板边部路表温度的损失；（2）调节加热板边部与中部的气压，1155.757.628.41235.563.09.51930.163.111.72053.558.621.82145.259.420.02237.661.118.1平均值40.861.516.5第3期边部的气压范围为1.8 2.0 bar，中部的气压范围在1.5 1.8 bar，并根据路表温度逐渐增加或减小气压；（3）各加热机组间距基本保持在1m范围以内，并以2 2.5m/min的速度匀速行驶。调整后，再生摊铺温度得到了较好的控制。摊铺温度从12 8 159变化，平均值为141，变异系数仅4.7%。其中处于130 145之间的占到7 4%，大于150 的点位仅占约10%左右。绝大部分的摊铺温度在130 145之间，仅少数点位由于需要添加新料导致停机，使加热时间过长引起的温度过高。通过对不同摊铺温度位置取样测试压实度，压实度平均值为94%，满足规范不小于9 3%的要求，摊铺温度越低，其压实度越低，其中压实度小于93%的位置均位于摊铺温度低于130 路段。因此，建议在高原地区，对于改性沥青的就地热再生摊铺温度，应控制在130 以上。正式施工路段摊铺温度与压实度关系见图8。155摊铺温度一压实度1501450./140135130125120115123456789101112131415测试位置图8 正式施工路段摊铺温度与压实度关系根据在同一地区不同项目上的实施经验，除控制摊铺温度外，就地热再生施工时，还应控制对原路面加热的温度上限，温度过高，容易造成原路面过度老化和油石比大幅降低，路表最终的加热温度宜控制在2 0 0 2 2 0 4；同时，还要控制原路面翻松时的温度，使翻松不会影响原路面级配，其温度宜控制在8 0 90 左右 4 4跟踪检测结果项目于2 0 19年34月进行设计前检测，67 月施工，施工完成后，9月对再生路段的路面技术状况进行了检测，并在2 0 2 0 2 0 2 2 年均对再生路段进行了跟踪检测。就地热再生路段路面技术状况指标情况见表4。易守春等沥青路面就地热再生在高原地区高速公路养护中的适用性分析RQI2019.3（再生前）84.92019.9（再生后）98.52020.997.12021.995.52022.994.9就地热再生处治后，原路面破损状况指数PCI、路面车辙深度指数RDI和路面抗滑性能指数SRI均得到了明显提升，路面行驶质量指数RQI基本保持不变。通车运营三年后，路面行驶质量指数RQI仍基本保持不变，路面车辙深度指数RDI除第一年有一定幅度下降外，后面两年基本保持不变。路面破损状况指数PCI和路面抗滑性能指数SRI随着通车时间的增长，出现逐渐下降的趋势。但路面各技术性能指标维持在较高水平，均评价为优。5结语100通过对高原地区高速公路就地热再生实体工96程相关数据的分析与总结，得到如下结论：92（1）在高原地区高速公路中，原路面改性沥青2 5针入度不小于15（1/10 mm）的情况88下，可以选择就地热再生技术修补原路面。84（2）在高原地区，改性沥青的就地热再生80摊铺温度，应控制在130 以上。（3）就地热再生技术基本不改变原路面行驶质量指数RQI，但能明显提升原路面破损状况指数PCI、路面车辙深度指数RDI和路面抗滑性能指数SRI，且通车后路面各技术状况指数均能维持较好水平。参考文献1D B51/T 2 7 96 2 0 2 1，沥青路面就地热再生技术指南 S.2 Morgan R D.Hot and cold recycling of asphalt pave-ments R.U.S.Department of Transportation Feder-al Highway Administration,1981:27-29.3 Epps J A.Guidelines for Recycling Asphalt PavementsJ.Journal of the Association of Asphalt PavingTechnologists,1980:12-13.4谌文：基于维特根RX4500机组的改性沥青就地热再生施工温度控制分析J】西部交通科技，2 0 2 1(11):33 36.51表4就地热再生路段路面技术状况指标情况检测时间PCIRDI94.393.494.097.094.193.493.693.494.194.1SRI88.796.691.590.190.052(1.Sichuan Highway Planning,Survey,Design and Research Institute Co.,Ltd.ChengDu 610000;2.Sichuan Panzhihua-Xichang Expressway Co.,Ltd.XiChang 610051)Abstract:The applicability of hot in-place Recycling of asphalt pavement regeneration in plateau areaswas studied,which was conducive to the promotion and application of this technology in highway maintenancein plateau areas.Through the detection of the three major indicators of asphalt recovered before and after thehot in-place recycling regeneration of asphalt pavement of expressways in the plateau area,the applicableconditions of hot in-place thermal recycling in the plateau area were determined.Then,by analyzing thecompaction situation at dfferent paving temperatures,the compaction temperature control range in the plateauarea was obtained.Finally,after tracking and testing the operation of the hot in-place regeneration sectionafter three years of operation,it showed that the hot in-place regeneration technology can be popularized andapplied in highway maintenance projects in plateau areas under certain conditions.Keywords:asphalt pavement;hot in-place Recycling;plateau area;applicability(上接第47 页）ture of the original pavement was relatively high,resulting in high energy consumption and serious smoke pol-lution.In this paper,a surfactant type warm mixing agent and a rejuvenating agent were mixed and used in thein-place recycled asphalt mixture.The in-place recycled asphalt mixture performance differences betweenwarm mixing technology and conventional mixing were tested and analyzed by rutting test,low-temperaturebeam bending test,residual stability test,and freeze-thaw splitting test,and a test section was paved onsite.The results showed that the properties of the in-place recycled asphalt mixture warm mixing technologymeet the specification requirements,and the freeze-thaw spliting(TSR)has been slightly improved.There-fore,the addition of warm mixing agent does not have a negative impact on the performance of in-place recy-cled asphalt mixture,and conversely,it improves the water stability of pavement.Through the verification ofthe trial road sections,the paving temperature was reduced by 20 C,the compactness and water permeabilitycoefficient were equivalent to those of the in-place recycled asphalt mixture without warm mixing technology.Keywords:in-place recycling;warm mixing technology;asphalt mixture;road performance;freeze-thaw spliting;石油沥青Applicability Analysis of Hot in-Place Recycling inExpressway Maintenance in Plateau AreaYI Shouchun,ZHANG Dengke?12023年第37 卷短讯京秦高速公路全线贯通记者从河北省交通运输厅获悉，2 0 2 3年2 月4日，随着北京至秦皇岛高速公路遵化至秦皇岛段正式运营，京津冀交通一体化重点项目京秦高速公路实现全线贯通。京秦高速公路全长约2 6 4km，是京津冀协同发展交通一体化“四纵四横一环”骨架的重要组成部分。其中，京秦高速遵秦段全长约16 5km，总投资约314亿元，项目起点是下院寺枢纽互通，途经唐山市遵化、迁西、迁安和秦皇岛市卢龙、抚宁、海港、山海关7 个县（市、区），终于秦皇岛市山海关区。设有桥梁47 座，隧道13座，采用双向六车道高速公路标准建设，设计时速 10 0 km。（转自中国公路网）