宁夏公路工程监理咨询公司 宁夏银川市 750002
摘要：京藏高速（G6）和青银高速（G20）公路是我区已建成投入使用多年的高速公路，对我区乃至全国经济发展、交通运输分流等方面都发挥十分重要作用。经过多年的使用，尤其在夏季高温路面超强吸热和超重车辆反复荷载及冬季寒冷路面高度收缩的特殊环境下，部分路段不同程度地出现了车辙、拥包、沉陷、桥头跳车、松散等路面病害，虽经几年来不断处治，但原有路面病害仍在发展，影响到高速公路行车舒适及使用安全性。为全面贯彻科学发展观，坚持“以人为本”、“以车为本”、以良好的道路环境服务社会，每年投入专项资金对部分路面病害以就地热再生处治和局部冷刨热铺处治，以保障行车安全，达到预防性养护目的。
关键词：宁夏高速公路；沥青路面就地热再生；应用问题；探讨
前言：就地热再生（hot in-place recycling）简称HIR，是指在出现车辙病害的路面现场，采用专用的就地热再生设备，对沥青路面进行加热、铣刨、就地添加一定数量的新沥青、新沥青混合料、再生剂等，经热态拌合、摊铺、碾压等工序，一次性实现对表面一定深度范围内的旧沥青混凝土路面再生的技术，从而实现旧沥青路面性能的快速恢复。就地热再生技术，具有可实现原沥青路面材料100%的再生利用，节约了资源和经费，保护了生态环境，且施工速度快、对交通影响小等诸多优点。
宁夏高速公路路面维修工程使用技术标准为公路-Ⅰ级，根据调查病害类型及病害处治方法，依据“节能、高效、实用、环保”的理念，对2.0-5cm左右厚度车辙（平均4cm）采用就地热再生施工技术，对拥包、沉陷、桥头跳车4—10cm（平均厚度6cm）以上的局部病害严重路段采取冷刨热摊铺处治。本人主要负责该项目监理工作，下面对沥青路面就地热再生在宁夏高速公路施工方面存在问题进行分析，探讨，为后续施工提供参考和建议。
一、宁夏高速公路沥青路面就地热再生施工目前实施情况
2008年5月20日，沥青路面热再生工程在京藏高速上行线K1078+952-K1079+147段长195米路段进行试验段施工，宁夏高速公路沥青路面就地热再生工程施工拉开序幕。
二、就地热再生工程目前存在的主要问题
1.热再生自施工以来至今，社会反响不是太好，主要原因车辙、拥包、沉陷等路段较多，设计时只对2.0-5.0cm车辙路段先处治以利行车，小于2.0cm车辙路段暂不处治，造成施工路段不连续，由于气温和荷载原因车辙继续扩展，每年都在该路段施工，引起外界整体评价不高。
2.热再生只适用于路面表层轻微病害处理
就地热再生技术适用于对路面出现2-5cm车辙的路段进行处理，如原路面中、下面层或基层出现病害，则不适用热再生技术进行处理。
3.对再生剂性质不能明确界定，再生剂标准试验配合比用量与施工中实际用量存在较大差异，且波动较大。
原路面沥青老化，经取样检测沥青针入度30--40（0.1mm）,软化点为60-70℃，需添加适量再生剂使原路面沥青针入度恢复至50，软化点小于49℃。再生剂为糠醛抽出油与盘锦添加剂按40：60的比例配制而成，但对其性质不能做出明确界定。虽然施工单位在2008年对再生剂原材进行了送检，但检验单位只是对其组份进行了分析，未对掺配后的再生剂给出明确的检验结论。
而《公路沥青路面再生技术规范》（JTGF41-2008）中对再生剂有明确的质量要求，如60℃黏度、闪点、饱和分含量、薄膜烘箱试验前后黏度比、薄膜烘箱试验前后质量变化等指标。特别是规范指出：“再生剂必须具有溶解与分散沥青质的能力，旧沥青中沥青质含量越高，要求再生剂溶解与分散沥青质的能力越高。饱和分与沥青质是不相溶的，是沥青质的促凝剂。与饱和分的作用相反，芳香分具有溶解和分散沥青质的能力，因此再生剂中应有较多的芳香分”。从再生剂的两种原材料来看，糠醛抽出油与盘锦添加剂饱和分含量分别为77.9%和39.3%，芳香分含量分别为8.2%和40.9%，按比例掺配后，其饱和分含量为54.7%，芳香分含量为27.8%，其饱和分含量明显高于规范≤30%的要求，是否应对掺配比例进行调整。
2008年施工京藏高速K1079+000-K1143+000石中北段设计再生剂用量为6.5%，K1144+000-K1224+000姚叶段设计再生剂用量分别为4.5%、5.0%、4.37%，2009年施工京藏高速K1145+000-K1225+000段、K1225+000-K1258+574段再生剂用量为4.5%。2008年施工的石中北段上行线，由于再生剂用量超标，导致严重泛油及车辙。2008年7月20日后，施工单位在K1141+800-K1146+600段进行了多段试验段，以确定各项指标使其达到最优，此后降低了再生剂的用量。2008年8月7日施工的京藏高速K1158+470-612（原桩号）段上行线长142米行车道未添加再生剂，但通过近年观察，其质量较稳定。在2010年施工中，青银线K1437+133-K1438+158段上行线长1025米行车道亦未添加再生剂，未出现车辙。目前再生剂实际用量按2.0%进行控制。2011年施工剩余工程量时在G6下行线超车道K1196+131—K1199+063段再生剂剂量为0.2%--0.5%，维修后的路面基本无泛油、油斑、车辙。之后施工的路段观察旧路沥青含量情况，个别路段再生剂剂量按此控制，其他大部分路段基本不加再生剂，通过2年运行观察没有出现新的车辙。2012年施工的段落基本不加再生剂，路面状况较好，没有出现车辙现象。通过试验室确定的再生剂的剂量为4.0%-6.5%，与实际施工中使用的剂量还存在一定的差异。
《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）第1.0.4条：沥青路面热再生采用道路石油沥青作为再生料，必要时掺加再生剂；附录C第C.4.3条：就地热再生时回收沥青路面材料（RAP）的比例很高，为了恢复老化沥青的性能往往不可避免地用到再生剂。再生剂对于恢复沥青指标无疑是积极的，但是对于混合料性能的改善还有很多问题有待研究，再加上目前再生剂产品质量参差不齐，因此建议尽量少用再生剂。综上所述并结合几年来热再生施工经验，沥青路面就地热再生宜尽量少添加再生剂。
4.旧路状况变化大，施工中对设计配合比只能采用动态控制
影响和制约热再生工程质量的环节和因素非常多，如原路沥青混合料矿料级配、沥青用量、原旧路病害程度、再生剂用量、新料添加用量、施工行进速度、再生后沥青混合料拌和的均匀性、加热拌和温度等。因此在施工中要根据旧路状况，及时对设计配合比进行调整，如再生剂用量，若旧路沥青用量偏大，则要适当减少其用量，同时还要增加新料添加用量，以防止出现泛油、车辙等现象。近几年新料添加量约为15--25%，新料沥青用量为1.5-2.5%之间控制。再生后的混合料级配，如原旧路级配不稳定，新料添加后，部分筛孔很难达到设计AC-16C型级配要求。因此在施工中对配合比只能采取动态控制。
5.施工完后路面各项指标不能完全达到规范要求
通过2008年、2009年及2010年施工的路段观察新添加料与旧混合料，级配完全达到AC-16C型级配要求，则路面易出现车辙。2011年、2012年对新料级配调整偏粗，新料沥青用量1.5%-2.0%，个别筛孔超出范围，原路面上面层为AC-16C型，设计再生后沥青混合料沥青用量4.0%±0.3，空隙率规范要求3%-5%，饱和度求65%-75%，实际沥青用量为3.7%，处于下限，空隙率在4.5%-5.8%，沥青饱和度53%--67%之间，路面抗滑性能提高，路面渗水系数不合格，压实度为93%-94.9%之间，个别有不合格小于规范要求94%，但施工后的路面没有出现车辙。
6.原路面唧浆、裂缝，热再生施工后又反射到表面，热再生不能处治该类病害。
G20线局部路段原路面唧浆、裂缝较多，2012年6月份施工的K1468+000-K1472+000段上、下行线行车道原路面唧浆、裂缝较多，混合料配合比没有调整，施工完毕二个月后，反射到路面，今年下雨后都有唧浆、裂缝现象。2013年施工的G20线K1374+100-K1400+000段上、下行线行车道，原路面唧浆、裂缝较多，裂缝宽度5mm左右，养护单位已灌缝处理。经钻芯测得路面沥青用量平均值3.64%，用油量相对较低，裂缝处雨水渗漏基层板体性不好。为保证再生后的路面质量，在不增加费用的基础上施工单位提出适当调整新料掺配比例、级配及沥青用量，原新料配合比为S9：S12：S14=15.0%:3.0%:2.0%，新料沥青用量2.5%，混合料最佳沥青用量4.0%。调整后新料配合比为S9：S12：S14=5.0%:11.0%:4.0%，新料沥青用量4.0%，混合料最佳沥青用量4.0%。调整后混合料级配相对偏细，沥青饱和度相对增大，路面压实度、渗水系数基本符合设计要求，施工完后一个月发现下行线K1390+350一处唧浆现象，其他路段正在进一步观察因调整配合比是否再有新的车辙出现。
7.二次热再生施工段落质量不稳定
2008年施工京藏高速公路上行线行车道K1111+000-K1121+000共10公里，原来施工时再生剂剂量4.5%，导致路面泛油， 2011年又出现1.5-2.5cm车辙，再次进行热再生处治，二次铣刨对路面碎石棱角破损较多，旧路细料偏多，再生剂用量大，新料添加量少（约13%-18%）,为此铲除部分旧料，但施工工艺有限，铲除不均匀，维修后路面局部段落还有轻微泛油、油斑。因此同一路段不宜多次进行热再生施工。
8.施工完成后易出现的主要质量问题
目前完成的路段出现较多的质量问题是泛油、裂缝、车辙。在施工中因为再生剂用量超标，使路面沥青用量超出规范要求，从而导致路面出现泛油、车辙及拥包现象，主要集中在2008年施工的石中北段K1078+900-K1135+000段上行线行车道，长度达9.545公里。2010年施工的青银线下行线行车道K1457+482-K1458+964共计1.482公里，施工完后一个月出现车辙，返工处理铲除部分旧料，增加新料用量，目前比较稳定。2014年调查路面病害时发现前几年施工的京藏高速K1235+000-K1289 +000部分段落纵、横向裂缝较多，无车辙，钻芯取样主要为表层裂缝，且路面干涩。经试验检测分析，沥青用量为3.4-3.6%，空隙率4.5-5.6%，查阅施工试验资料，认为当时理念主要为消除车辙，混合料沥青用量低，空隙率大，级配偏粗，沥青饱和度不够，粘聚性差，造成裂缝。
9.完工后使用年限无据可依
沥青路面就地热再生技术是一种预防性养护技术，用该技术对路面进行维修后，其使用年限或使用寿命目前还没有具体规定。因而也无法确定施工单位应承担几年的保修责任。2008年施工的石中北段上行线，施工单位在2008年返工处理泛油路段5377.7米，2009年又处理7441米。目前此段路面病害还有延伸之势，2011年又以冷铣刨处理5750米。因此，对热再生工程应明确其具体的设计使用年限。
三、建议
1.加强全面质量管理和试验检测工作，严格控制施工工艺
沥青路面就地热再生作为预防性养护技术，车辙深度大于1.5cm须进行处治，由于资金有限，先处治严重路段，造成跳跃式施工段落较多，但车辙不断延伸和发展，在设计阶段应考虑长距离、大段落连续施工，减少接缝，提高路面平整度。对原路面不同年代、配合比分类调查，有针对性选择新料料场和沥青，添加适量再生剂，恢复沥青性能。转变管理理念，控制再生后的沥青混合料沥青用量、压实度、空隙率、饱和度等指标，加强试验检测工作，始终以试验数据指导施工，不能只消除车辙，忽视其他指标，产生新病害。
2.合理安排施工进度，切记盲目赶工期，出现质量缺陷
根据沥青路面就地热再生在宁夏高速公路几年施工总结的经验认为每年设计工程量约为50-60万平米，每月完成8-10万平米，施工时间控制在5月15日-10月25日之间。根据我去气温条件，严格控制不同施工环境下的温度，突出一个“热”字，高温季节路面加热时间短，每天工作量相对大，因高速公路改道绕行距离有限，开放交通时路面温度高造成车辙。常温季节，要严格控制路面加热温度和机组行进速度，保证加热，复拌、摊铺、新料及碾压温度，不得盲目赶工期，造成其他质量缺陷。
3.应由相关单位牵头，制定适合宁夏高速公路特点的热再生施工指南或手册
热再生工程实施以来，处治了大量车辙病害，改善和提高了宁夏高速公路行车条件，施工工艺日趋成熟，参建单位也掌握了大量核心数据。因此结合公路沥青路面施工再生技术规范制定适合宁夏高速公路特点的热再生工程施工指南或手册来指导施工。
4.转变观念，对路面病害统筹考虑，不能只处治车辙而造成裂缝产生
近几年由于宁夏高速公路主要病害是车辙较多，建设、设计、监理、施工单位的理念是维修后的路面没有车辙为目的，因此降低再生后的沥青混合料沥青用量（设计为4%±0.3），实际全部为下限，新料和再生后混合料级配偏粗，空隙率、路面渗水系数大，沥青饱和度低，抗滑性能好，压实度个别不合格，路面没有出现车辙。但通车一年后发现路面表层纵横向裂缝较多，贫油干涩，个别有松散现象。因此设计、施工单位要实地大量调查路面病害，开展质量“回头看”，总结经验，查找不足，认真研究该项技术，统筹兼顾制定合理的施工工艺和方案。根据实际适当喷洒热沥青或再生剂，新料选择改性沥青，调整新料级配、添加量和沥青用量，使再生后的混合料符合AC-16C型的各项技术指标，才能保证热再生工程施工质量。
5.加强对再生剂性能的研究
再生剂做为热再生工程最重要的原材料，直接关系到工程质量，旧路沥青老化，通过添加再生剂，改善沥青的老化性能，如果不能更清楚地掌握其性质，每加热一次就会加剧沥青老化，少加或不加再生剂，无法改善沥青性能。只有充分认识再生剂的特性，将试验室确定的再生剂剂量与实际结合相运用，才能使热再生施工真正发挥其技术优势。
6.相关单位应进行长期的质量跟踪定点监测，收集监测数据，建立热再生施工数据库
对原路面修建不同年代，不同配合比，不同标段，不同路面材料仔细调查。监理与施工单位对每天完成的段落进行检测并统计数据，选取具有代表性的路段，适时进行路面质量定点跟踪监测，对路面经行车后一定时期的各项技术指标，如再生后路面沥青性能、高、低温稳定性、压实度、渗水系数、平整度等综合工况指标进行观测，对采集的数据定期分析、研究、比对，为沥青路面就地热再生技术发展打下坚实基础。
结束语：沥青路面就地热再生在宁夏高速公路应用属新工艺、新技术，有失败，有收获。就地热再生技术的优点，投资小，见效快，不中断交通，比较适合高速公路处治车辙的养护技术。通过几年的施工，处治了路面大量车辙，改善了行车条件，经过各参建单位不断总结、探索，吸取教训，总结经验，质量、安全意识逐步提高，形成一套行之有效的管理办法。但还存在一些问题，只有不断努力进取，大胆探索，才能使该项技术在宁夏成功应用，达到“高效、节能、减排、环保”目的，为公路养护技术开创新的局面。
参考文献：
[1]公路沥青路面再生技术规范JTGF41-2008
[2]公路沥青路面施工技术规范JTGF40-2004
论文作者:刘宇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/18
标签：沥青论文; 路面论文; 车辙论文; 地热论文; 用量论文; 病害论文; 路段论文; 《基层建设》2017年第26期论文;