就地热再生技术的发展与应用

就地热再生技术是适合于沥青路面面层连续修复的一种经济的现代沥青路面维修技术。就地热再生（HTR）是指在原有沥青路面上通过加热软化，以机械方式翻松（刨铣）旧路面，对其进行搅拌（根据需要可添加沥青、再生剂、新混合料或新骨料），并将所形成的再生混合料就地重铺、压实，从而达到消除路面病害、恢复路面性能的道路维修过程。目前，随着技术标准的建立和规范的完善，就地热再生被越来越多的人所接受，并广泛应用于道路的修复及养护施工中。
就地热再生技术的比较分析：是一种在路面发生严重损坏前、道路表面质量出现较小程度下降时所进行的浅层（25~60mm）处治方法。与传统的冷铣刨--摊铺新混合料工艺相比较，就地热再生技术具有以下优点：1、可将老化的、破损的路面转化为新的、平整的和耐久的面层；2、重新利用原有路面的骨料和沥青，节省了原材料和材料费，就地再生还节省了材料运输费用；3、较好地处治路面裂缝，延缓反射裂缝的发生；4、可全面处治坑槽、车辙、搓板等路面病害；5、可解决排水问题；6、恢复路面横截面和坡度；7、选择适当的材料可再生老化沥青、校正骨料级配；8、可添加聚合物改善材料的弹性、粘性、强度和抗高、低温性能；9、就地热再生具有最小的交通占用时间，断路施工的时间最短；10、再生后的材料得到的效果很好；11、再生路面达到寿命期还可继续再生利用。
就地热再生与厂拌再生技术的比较：从本质上讲，厂拌再生实际上是材料的再生。对于相同的路面维修工程而言，厂拌再生工艺的主要特点为：1、再生工艺过程、质量易于控制，可对不同旧料进行再生，可适用多中材料的再生；2、施工周期较长，对交通干扰大；3、需要较高的运输费用；4、材料利用率较低。就地热再生工艺的相应特点：1、施工周期短，对交通的干扰可减低至最小；2、100%利用旧沥青混合料，节省资源，经济性好；3、施工安全，环保性好；4、再生设备一次性投资较大。其中，可完全利用旧材料、施工速度快和节省运输费用是就地热再生的三大显著优点。
各种就地热再生工艺比较：1、一步（综合）作业工艺：即用一台综合式再生重铺机组连续实现加热、耙松、再生剂添加、搅拌、摊铺等再生过程的工艺方案，必要时可选择预加热机一同工作。综合再生作业的特点是：再生机组系统复杂，技术水平要求高；一次性投资大；工艺柔性较差；不能利用现有摊铺设备与技术。综合作业再生机组的典型产品主要包括维特根的RX4500和芬兰的KM3000RS。2、多步（联合）作业工艺：即用多台不同功能的再生机组与常规摊铺机联合作业，连续完成加热、铣刨翻松、添加再生材料、搅拌、摊铺等再生过程的作业方案。多步作业方案的特点是：工艺柔性好；再生设备系统相对简单；工艺路线较长，可使再生材料充分加热与混合，可利用现有的摊铺设备与技术。多步作业工艺有进一步发展的趋势。多步作业工艺的再生机组主要有玛莲尼再生列车、英达就地热再生机组和马泰克AR2000型就地热再生机组。
就地热再生技术的应用：1、就地热再生工艺的适用性：由于就地分子式处理的是路面表层部分，因此，路面结构和路基应当坚固并具有良好的排水系统。旧沥青混凝土必须进行实验分析。再生添加料配比设计取决于原路面沥青含量、沥青的物理特性和骨料的质量与级配。正确的混合料设计可保证新再生路面的成本效益、平整度和耐久性。沥青路面到达服务期或发生早期破坏时，可对其实施各种再生工艺进行修复。选用何种再生技术取决于多种因素。其中包地理位置、设备配置、路面宽度、道路条件、气候条件、交通量、旧路面材料质量、路面基层结构等。就地热再生技术适用于路基良好、路面结构坚固的道路维修。再生施工之前，应当处治好各种结构病害，并将路面不良材料清除干净。掌握路面结果和损害原因对于就地热再生工艺的选择十分重要，工程成功的关键是对现有条件的选择。由于就地热再生处治的是路面表层部分，因此，路面结构和路基应当坚固，并具有良好的排水系统。旧沥青混凝土必须进行实验分析。再生添加料配比设计取决于原路面沥青含量、沥青的物理特性和骨料的质量与级配。正确的混合料设计可保证新再生路面的成本效益、平整度和耐久性。2、就地热再生的基本工艺：（1）路面整形工艺：将旧路面翻松后重铺，以便消除原有路面的车辙和病害等。同时改善路面的横坡度与排水状况。将翻松的材料经搅拌器搅拌可获得均匀的混合料，使路面得到良好的改善，因为搅拌器后面的刮板影响材料的混合及路面和坡度的改善。根据ARRA协会颁布的沥青再生标准，表面再生工艺最适合路面修整（整形）和改善行驶质量的养护作业，也能很好地适用于处治轻度坑槽、泛油、车辙、搓板就（皱纹）、推挤（拨量）、裂缝及其他路面病害。这一工艺不适合于解决抗滑性能、路肩塌落、边沿裂缝、疲劳裂缝，非连续裂缝或路面强度等问题。（2）路面重铺工艺：路面重铺该是将原路面翻松，同时在其上摊铺新材料层，然后将两材料层同时压实成型的一种工艺。此工艺用于恢复路面摩擦性，改善横坡度，消除车辙，提高路面强度。应用复拌设计，如二次螺旋布料、辅助整平，并与搅拌器结合可进一步改善重铺路面特性。

当表面再生或复拌发不能恢复路面结构形状或表面抗滑性能时，应用重铺工艺。因为，这种工艺可以摊铺很薄的沥青磨耗层，所以当普通罩面法不适用时，也可应用重铺法。重铺工艺可用来进行路面补强，复拌发可进行18mm补强、而重铺工艺步枪深度可达50mm。重铺作业法中，再生身体和照面厚度通常分别为25~50mm，典型和组合厚度为75mm左右。100mm以上的厚度将遇到摊铺、压实和平整度等方面的困难。由于在铺层之间形成了热结合面，这种工艺可实现很薄的罩面，对于优良的沥青混合料罩面厚度可减至12mm，而常规罩面厚度是它的2~3倍。薄层重铺法一般比其他涉及罩面的就地热再生作业法更经济。实践证明，重铺法也适用于市政维修工程。虽然再生机组的作业速度比常规的铣刨-摊铺作业速度低，但其仅干扰一次交通，且站用交通的总时间较少。在更实际的作业中，对于指定的停车场或行车道，重铺列车阻断交通仅有10~15分钟，在其后即形成了立即可以使用的路面。根据沥青再生协会的沥青再生基本指导手册，重铺法是最适合于松散、坑槽、各种裂缝或抗滑性、行驶质量恶化等病害的处置。对于泛油、车辙、搓板、拨量及其他表面病害的处置，重铺法也是有效的。重铺法也可用来提高路面强度。（3）路面复拌工艺：通过添加新热混合料、沥青或再生添加剂，经现场搅拌、摊铺、压实，以改善现有路面特性的就地热再生方法。应用双轴搅拌器可保证充分混合新旧材料。复拌工艺适合于老化路面的改造、非稳定磨损路面的恢复和提高路面强度，也可将磨耗层处理为粘结层，以增强路面结构强度，然后铺设新的磨耗层。复拌工艺是路面改善最适合的就地热再生技术，这一工艺对于处治车辙、松散、老化和其他50mm以内的路面缺陷是最经济有效的解决方案。用复拌法进行的沥青再生可改进（修正）包括骨料级配、抗滑系数、沥青含量、沥青的流变特性、混合料稳定性和空隙性等。在这一工艺中，预加热机和加热铣刨机和加热路面至37~50mm深，翻松路面并形成堤状料堆，然后将其输送到车载搅拌锅中。在搅拌锅中，再生旧料与再生剂、添加料或新热混合料均匀混合。再生的混合料由普通沥青摊铺机摊铺。通常熨平被加热，并装有振动或振捣梁，以便获得初压实度，且可进行自动找平和坡度控制。复拌作业法可形成高质量的磨耗层，其寿命可达7~14年，具体取决于原有路面、添加混合料和再生剂（修正粘结料）的质量。对于路面标高不能增加、清除困难或在双车道上只进行单车道的维修等，复拌法是有效的维修方法。复拌法也可以产生高质量的热沥青混合料罩面层，按照规范，预期寿命7~15年。根据再生协会发布的基本再生指导手册，复拌法最适合于处治坑槽、泛油、搓板、痈包，以及车辙、脱皮、老化等发生在50mm深度以内的路面病害。这一工艺也可有效应用于处治各种裂缝表面松散、摩擦阻力减小等病害，但不适合用来处治路肩塌落、非连续裂缝、路面补强，以及50mm深度以上的路面病害。3、复拌--罩面工艺：复拌磨耗层（根据需要可在其中添加新沥青），然后在其上铺设新的磨耗层。在复拌机前撒布新骨料，可改善混合路面特性。表面再生后通常还需进行封层或罩面处理。如果不进行表面处理，再生路面的寿命大概为2~4年，进行碎石封层后，路面寿命可达5~6年，若进行50mm的罩面处理，路面寿命可达10年。
热再生材料的试验方案设计：对于就地热再生作业质量来说，施工前进行恰当的工艺选择和评价分析是至关重要的。再生工艺的选择取决于对旧路面的检测、评价和材料的试验结果。--路况调查：路况调查是合理选择再生工艺的第一步，可按交通部办法的均匀性和密实度数据信息是再生过程能否成功的关键。材料检测具有重要作用，为此，需要确定合理的样品数量。根据混合料中粗骨料（8~22mm）的不同百分比，每一采样点需要2000~4500g实验室检测材料。在条件许可的情况下应进行详细的配合比实验。若初步配合比实验表明混合料特性变化不大，则该混合料配合比可作为一个代表性样本，其材料重量至少为6000g。--采样点的确定：样芯应在整个再生路段（每车道再生路面宽度为3~4.5m）上提取，并具有代表性。横断面上的样芯不应少于7个。--样芯的实验室试验：实验内容主要包括密度实验、分离实验、沥青含量与延展性试验、骨料级配试验、沥青性能恢复试验、标准密度试验、空隙率实验等。--新混合料添加量的确定：新混合料添加量的确定可参考相应的计算表格进行，此外还需确定添加混合料的骨料级配、沥青含量、沥青质量指标等。--再生剂的应用：应用再生剂是为了软化旧路面材料中硬化的沥青。再生剂的使用限于旧混合料中的空隙不足的场合，以补充低针入度沥青的数量。再生剂一般为乳化状的芳香烃油液。最后，应对旧混合料、添加混合料和再生剂进行实验室混合实验，使混合料最终满足路面性能要求。

中国公路，2004,20 长安大学 吴永平