1.中交第二公路勘察设计研究院有限公司 湖北武汉 430056；2.3. 湖北省高速公路实业开发有限公司 湖北武汉 430051
摘要:地热再生技术（HIR，Hot in-place recycling）能够最大程度地实现旧沥青路面原材料的循环利用，具有显著的社会、环境及经济效益。本文从施工过程中的各个环节出发，结合工程实例，对沥青路面就地热再生施工现场的相关质量控制要点展开探讨。
关键词: 沥青路面；就地热再生技术；施工现场；质量控制
Quality Control in Construction Site of Hot In-place Recycling
KUANG Yao1，LUO Lu2，YAO Hu2
（1 CCCC Second Highway Consultants Co.,Ltd Hubei Wuhan 430056；2 Hubei expressway business development Co.,Ltd Hubei Wuhan 430051）
Abstract:Hot in-place recycling（HIR）can maximumly implement the recycling of raw materials in old asphalt pavement, has significant social, environmental and economic benefits.This article embarks from the each link in the process of construction, combined with the engineering example, which mainly discusses relevant quality control points of the construction site.
Key words: Asphalt pavement；HIR；construction site；quality control
0 引言
沥青路面就地热再生技术在国外的应用研究相当成熟，并已规模化投入实际生产。较国外而言，我国则起步较晚，目前已进入试验推广阶段，国内一些省份也开始尝试利用沥青路面再生技术进行路面养护维修。实际生产过程中，现场各环节的质量监测是控制再生路面质量的关键因素[1]。就地热再生技术作为一项新技术，其再生机组庞大、施工环境复杂，各个环节需严格把关，现场质量控制尤为重要。本文基于森远公司的就地热再生机组，结合工程实例，将对施工各关节的关键控制点进行分析探讨，拟为该技术的生产应用提供技术指导。
1 技术简介
就地热再生技术是一种采用特定的就地热再生设备，通过对原路面加热、铣刨，形成连续料堆，并按照特定比例掺入新沥青混合料、外掺剂（再生剂、温拌剂）加热搅拌均匀，随后进行熨平、摊铺、碾压等工序的现场连续作业方式。HIR技术由于其高效便捷、循环利用废旧材料等特点，目前在养护市场，广受推崇。
本文中沥青路面就地热再生工程项目采用森远公司的就地热再生时代再生列车—SY4500沥青路面热再生重铺机组，主要由热风循环加热机、加铣刨机、加热复拌机构成。施工现场，现场所有再生机械由前至后依次为：加热机（3台），铣刨机（1台），料车（2辆），复拌机（1台），摊铺机（1台），双钢轮压路机（1台），胶轮胎压路机（1台），双钢轮压路机（1台）。
2.1.1第三台加热机后路表温度
原路面的加热会直接影响旧沥青混合料的使用效果、油耗成本及环境保护等，其加热程度的好坏对再生路面的质量起关键性的作用。本项目中，加热机主要通过热风循环系统传递热量，在不加剧沥青老化的前提下使原路面软化。加热过程中，正常情况下排放的气体应是白色水蒸气，出现深蓝色或者黑色烟气说明加热过度，原路面沥青有老化的趋势，应及时调整行驶速度。施工过程中，三台加热机之间距离在不影响安全的前提下，应尽量压缩间距以减少路面热量的散失，三台加热机匀速移动，保证原路面受热的均匀性，正常情况下三台加热机的热风循环系统供热温度应维持在400~450℃,如若遇到雨雪、严寒等天气施工，供热温度可以适当提高500±20℃。为方便监控，施工过程中一般监控第三台加热机经过后的路表温度，采取多点测控，温度要求控制在180~210℃，温度过高会导致原路面的过度老化，并造成不必要的燃油浪费，温度过低会导致原路面加热不彻底，出现铣刨料温度过低以及沥青融化不充分形成花白料。
2.1.2铣刨料温度
原路面热铣刨过程中，铣刨料保温所需热量主要由铣刨机的持续供热提供，加热软化后的沥青混合料通过线性螺旋装置铣刨并收拢形成料堆。再生路面新旧料比例一般采用15:85，由于掺配比例较大，铣刨料的温度会直接影响再生料温度，甚至会影响到整个摊铺质量。本次项目通过统计发现，当铣刨料料堆内部温度控制在110~130℃时，再生料的摊铺温度能够得到保障。铣刨料的温度主要通过调整加热机组的运行速度来控制，加热铣刨机与第三台加热机的间距应控制在1~2m，以减少铣刨料热量的散失。
2.1.3新沥青混合料温度
本项目中采用改性沥青混合料，新料在拌合楼的出场温度要严格控制，现场应指派专人进行监控，当温度高于190℃时要予以弃用；新料抵达施工现场的温度要求能满足160℃以上。新料温度一般都远高于铣刨料温度，新料与铣刨料混合后，能在一定程度上提高再生料的温度。新沥青混合料的添加过程伴随着整个就地热再生施工过程进行，因此，运输过程中要做好新料的保温措施，尤其在低温及大风气候条件下，料车上的保温毡布要始终覆盖完好。
2.1.4再生料温度
铣刨料和新料通过集料器输送到加热复拌机拌缸内进行强制加热拌和，拌缸内温度能够在250~550℃之间调整，综合拌和温度及燃油消耗考虑，一般将拌缸温度控制在450℃。为了保证摊铺质量，再生设备正常运作后，复拌机应保证供料的持续性。实际施工过程中，碾压后的再生路面边缘两侧的压实效果及均匀性较其他部位往往较差，这主要是集料离析造成的。为保证再生路面的整体质量，施工中应保证螺旋布料器的匀速转动，充分搅拌再生料；与此同时，复拌机后端的复拌炉应在不影响供料连续性的前提下采用间歇式的出料方式，避免再生料下落时堆集在摊铺机前斗，粗集料滑落至四周，粗细集料在经螺旋布料器搅拌前已严重离析。添加温拌剂情况下，螺旋布料器中再生料温度至少应控制在125℃，温度过高则说明沥青受热过度，严重老化，可以适当加快再生列车行进速度加以改善。
2.1.5摊铺成型后路面温度
摊铺温度是整个温度控制环节的核心关键点，前期的温度控制过程都是为了满足最低摊铺温度要求。摊铺机的工作原理主要是将再生混合料延路面全宽方向摊开，经过熨平板刮至预设高度，然后经振捣装置初步碾压，最终形成铺面[3]。运作前应对熨平板提前加热，温度要求达到至少100℃，避免刮平再生混合料时损伤熨平板；同时应提前将振捣装置等级调至中强夯等级，以便初步压实，减少再生料内部热量的散失。
前期大量监测分析数据表明：当以120℃作为再生料摊铺控制温度时，后期各项再生路面指标，包括渗水系数、压实度等都高度符合技术规范要求。当摊铺温度低于120℃时，一方面要降低摊铺机的运行速度，减少热量散失；另一方面要及时对前面提到的温度控制点进行调整，比如降低加热机组运行速度以提高铣刨料温度，缩短各机组之间的距离以减少热量散失。当摊铺温度高于140℃时，可以适当提高再生机组行进速度。
2.1.6碾压温度
为保证碾压温度，施工中压路工序应紧跟摊铺进行，整个碾压过程按压路机的分配分为初压、复压、终压三步。碾压工序中，要按照技术规范严格执行[4]，避免低温碾压致集料破损、压实度不足等现象的发生。碾压工序详见表2。
表2 碾压工艺
当遇到再生路面与原路面接缝处有高差的情况（原路面有车辙病害，行车道轮迹带处凹陷），在保证安全施工的前提下延路长方向碾压后，应让钢轮、胶轮延路宽方向按照技术要求来回碾压，然以确保接缝处的质量。
2.2 铣刨料控制
原路面铣刨料除了要满足其温度要求外，还要针对铣刨过程中可能出现的花白料情况采取有效措施进行解决。出现花白料的原因一方面是因为原路面贫油；另一方面是由于原路面没有加热透彻，铣刨料中的沥青胶浆以团块出现，未全部融化，以致集料表面未被沥青包覆，出现花白情况。
针对原路面贫油情况，可以向铣刨料中添加一定量的沥青，沥青添加量控制在0.2%~0.3%。针对原路面加热不充分现象，可以通过降低加热机组的运行速度来提高铣刨料的温度，有效解决花白料情况。部分花白料情况较为严重的路段，建议人工清除，用新料替代铺筑，以最大限度地保证施工质量。
2.3 铣刨深度控制
再生技术规范规定，再生深度控制在20~50mm为宜。本项目中铣刨深度一般控制3.0~4.0公分左右，情况良好。实际过程中发现，铣刨过深，路表下方的沥青混合料加热不透彻，严重影响铣刨料的温度及质量，有时更会损坏原路面的中面层；铣刨过浅，达不到再生处治的效果，不利于摊铺的同时也极大地消耗了燃油。因此，再生深度应参照再生机组的加热功率及实际加热效果，并结合原路面结构层类型进行综合设定。
2.4 速度控制
再生机组的行驶速度一方面决定了施工效率，另一方面也影响着原路面加热效果。若速度过快，原路面加热不足，会直接影响后续的铣刨及摊铺质量；速度过慢，原路面沥青加速老化，影响再生路面的高低温性能及使用质量，同时也加大了机械油耗，延缓施工进程。
通过对前期施工经验的总结，发现施工速度与原路面混合料沥青含量及老化程度有很大的关系。一般将正常施工速度控制在3.0~5.0m/min，对于原路面老化、病害较为突出的路段，速度控制在2.5m/min为宜，可以保证施工质量，同时施工效率和燃油消耗也较为合理。
2.5 铣刨面的控制
铣刨面温度的高低直接影响着再生路面间结构层的热粘结性。摊铺层与下承层间的温度梯度应保证在30℃以内，便于形成级配过渡，达到真正意义上的热粘结。层间若出现夹层，应及时清除或调整铣刨深度；若铣刨面出现大面积泥土，应组织专人清扫，必要时应喷洒粘层油，以确保层间粘结性。
2.6 再生剂、温拌剂用量控制
再生剂可以通过改善沥青组分间的配伍关系来改善老化沥青的性能[5]；温拌剂则能改善沥青混合料的施工和易性[6]，降低摊铺碾压温度（15~20℃），减少施工过程中的碳排放，利于环境。再生剂、温拌剂作为外掺剂，无论是从原路面再生质量还是项目成本控制的角度出发，用量过多或过少都是利大于弊。因此，有必要从理论上准确计算出两种外掺剂的用量，然后通过标定进行定量控制。
施工过程中，由于外掺剂输出量与输出泵刻度间的关联存在差异性，为避免造成的不必要成本损失，因此有必要定期进行现场标定。
3 结语
依托实际工程，对沥青路面就地热再生施工现场的质量控制环节进行了分析探讨，得出的主要结论如下：
（1）质量控制要素点中，温度控制为关键环节，各个温度指标从前至后环环相扣，实际施工过程中应按照技术要求严格把关。
（2）铣刨料质量及温度直接影响后续的摊铺质量，施工中应控制减少花白料、贫油等现象的出现。
（3）铣刨深度应根据原路面结构及再生机组加热效果严格制定，过深过浅都不利于施工质量的保证。
（4）摊铺层与下承层间的温度梯度应控制在30℃以内，并保证铣刨面的洁净程度。
（5）再生机组的行进速度应根据原路面实际情况而定，正常情况下控制在3.0~5.0m/min。当原路面情况较差时，一般控制在2.5m/min左右；情况较好时可以适当提升速度，以提高施工效率。
（6）再生剂、温拌剂在施工过程中应定期标定，保证施工质量的同时也减少不必要的成本浪费。
（7）再生施工过程中的质量主要通过行进速度及加热温度进行调节控制。
参考文献：
[1]杨健民，孙燕霞. 沥青路面就地热再生技术应 用研究[J]. 黑龙江科技信息,2013(28):247.
[2]郭小宏，杨建民，李鹏伟. 就地热再生技术加热等级和作业速度研究[J].公路工程, 2013,38(3):213-218.
[3]张华清. 摊铺机熨平板焊接模拟仿真与工艺优化[M]. 西安：长安大学，2014.
[4]交通部公路科学研究所. JTG F40-2004公路沥青路而施工技术规范[S]. 北京:人民交通出版社，2004.
[5]张利冬. 新旧沥青砂浆组成与热再生沥青混合料路用性能相关性研究[M]. 南京：东南大学，2014.
[6]何学锋. 固态沥青温拌剂(Sasobit)在同源高速公路的应用[J]. 山西建筑,2013(21):117-119.
论文作者:匡耀,罗炉,姚虎
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/25
标签：路面论文; 温度论文; 地热论文; 沥青论文; 热机论文; 过程中论文; 机组论文; 《防护工程》2018年第33期论文;