就地熱再生瀝青混合料施工質量分析及控制策略研究

孫秀和

（北京城建道橋建設集團有限公司，北京 100124）

0 引言

瀝青路面就地熱再生技術可以完全利用原路面瀝青混合料回收料（Reclaimed asphalt pavement， RAP），具有施工速度快，交通影響較傳統銑刨重鋪施工小的特點，可以有效地處理路面輕、中度表層病害，修復瀝青路面的使用功能[1-4]。然而，就地熱再生瀝青混合料的施工容易受材料組成、施工環境等因素的綜合影響，引起壓實度不足等施工問題，嚴重影響再生瀝青混合料的耐久性。從控制就地熱再生施工質量方面國內外已經積累了較多的研究成果。仰建崗等[5]研究發現碾壓溫度顯著影響就地熱再生瀝青混合料的空隙率及水穩定性；程培峰等[6]發現就地熱再生基質瀝青混合料在145℃的碾壓溫度時，再生瀝青混合料路用性能滿足規范要求；Farooq等[7]研究發現再生瀝青混合料的空隙率與再生劑/溫拌劑用量呈正比，可通過添加再生劑/溫拌劑的形式改善再生瀝青混合料的壓實質量；顧海榮等[8]提出采用多步法加熱方式充分加熱就地熱再生施工瀝青路面，保障加熱溫度從而確保再生瀝青混合料施工性能。此外，為保障就地熱再生施工質量，及時監控就地熱再生現場施工溫度，高杰等[9]提出采用紅外熱成像儀采集現場施工溫度數據，通過發現斷面圖像溫度的薄弱點及時調整碾壓、加熱工藝，保障施工質量；藍慶紅等[10]采用無核密度儀無損、快速檢測現場壓實度，分析了壓實度分布的均勻性，并針對壓實度的分布特性針對性提出了壓實工藝的改良方案?？梢?，現有研究在材料組成、現場檢測方面均做了較多的研究來保障就地熱再生施工質量。然而，現有研究在就地熱再生施工質量的跟蹤監測、質量評估方面研究較少，且在就地熱再生施工質量的保障策略方面總結較少。

為此，本研究依托某高速瀝青路面預防性養護工程，采用室內試驗、無核密度儀分別連續監測就地熱再生施工過程中再生瀝青混合料的材料組成、斷面壓實度，并對數據進行統計分析。此外，論證了施工過程中調控措施對就地熱再生施工壓實度的影響規律。在此基礎上，總結了就地熱再生施工過程中質量控制策略。研究可為就地熱再生施工質量控制方式提供參考依據。

1 施工概況

1.1 就地熱再生施工流程

現場就地熱再生施工采用SY3900型熱風加熱施工機組，主要包括3臺加熱機、1臺加熱銑刨機、1臺復拌機，工作流程如圖1所示。此外，為保障就地熱再生壓實質量，采用靜壓、振動碾壓和揉搓碾壓相結合的方式對攤鋪后的再生瀝青混合料路面進行壓實，壓實設備的功能與質量見表1。采用上述設備與施工流程開展現場就地熱再生施工。

圖1 就地熱再生施工工作流程Fig.1 Hot in-place recycling construction workflow

表1 壓實設備的功能及其質量Tab.1 Function and weight of compaction equipment

1.2 再生瀝青混合料配合比

就地熱再生配合比設計時，原路面RAP完全利用，新瀝青混合料添加量為10%。此外，再生瀝青混合料配合比設計采用SBS改性瀝青，設計再生瀝青混合料類型為SMA-13，設計就地熱再生瀝青混合料級配如圖2所示。

圖2 設計級配Fig.2 Design gradation

根據設計再生瀝青混合料級配，采用馬歇爾試驗測定再生瀝青混合料最佳瀝青含量為7.1%，再生劑用量為RAP質量比的4‰。最佳瀝青含量下的再生瀝青混合料馬歇爾試驗結果見表2。

表2 再生瀝青混合料馬歇爾試驗結果Tab.2 Marshall test results of recycled asphalt mixes

1.3 就地熱再生施工設計溫度控制標準

設計就地熱再生施工各環節溫度控制標準見表3。

表3 施工各環節溫度控制標準Tab.3 Temperature control standards for each part of construction

2 檢測方案

2.1 施工溫度檢測方案

采用紅外線測溫設備測試不同施工階段的瀝青路面/再生瀝青混合料的施工溫度，測溫環節的劃分見表4。根據表4施工環節，分別測試不同施工時間下的溫度，分析溫度的變化趨勢。此外，為保障測溫的合理性，每個測溫環節分別測試不同位置的5個溫度，并以溫度的均值表示該測點的溫度。

表4 測溫環節的劃分Tab.4 Division of temperature measurement links

2.2 壓實度檢測方案

采用TransTech PQI380型無核密度儀測試路面壓實度，并以測試路面的毛體積密度與最大理論密度的比值作為壓實度。計算公式如式（1）所示。此外，為保障設備測試密度的準確性，采用鉆心取樣的方法，將實測數據與無核密度儀測試數據進行比較，并根據結果的差異進行設備標定，得到無核密度儀測試的毛體積密度的修正系數為-0.054 g/cm3。

式中：K表示壓實度，%；D表示無核密度儀得到測點的毛體積密度，g/cm3；D0表示再生瀝青混合料的最大理論密度，g/cm3。

設計壓實度測試方案，如圖3所示，斷面壓實度橫向測點布置為6個，測點之間的橫向距離為0.5 m，縱向測點距離為4或8 m，測點數量為12個。

圖3 壓實度測點分布Fig.3 Distribution of compaction measurement points

2.3 級配與瀝青含量檢測方案

就地熱再生施工正?；?，于攤鋪機位置取樣再生瀝青混合料，并采用燃燒法測定再生瀝青混合料的瀝青含量。此外，將燃燒后的集料采用水洗篩分的方法測試再生瀝青混合料的級配。

3 結果與討論

3.1 施工溫度檢測結果

通過跟蹤監測22天施工期間不同施工環節的溫度，得到溫度變化趨勢如圖4所示。由圖4可見，加熱機在對路面加熱過程中，溫度離散性較銑刨后RAP溫度、攤鋪溫度、初壓溫度高；加熱機加熱后，瀝青路面路表溫度散失較高；隨著加熱機的不斷加熱，瀝青路面表層溫度逐漸增加，且第三臺加熱機加熱后的路面溫度達到最高；再生瀝青混合料的攤鋪溫度基本在110～140℃，初壓溫度基本在95～120℃，攤鋪溫度及初壓溫度較控制溫度的標準低。

圖4 施工溫度變化趨勢Fig.4 Trend of construction temperature

3.2 壓實度檢測結果

通過抽檢連續2天施工的部分路段，分析壓實度斷面分布特性，得到下行施工段K55+940～K55+896段、K55+540～K55+496段壓實度分布云圖（圖5）。由圖5可見，相同施工段的再生瀝青混合料施工后縱斷面壓實度分布不均勻，壓實度差異最大達到了4%。此外，橫斷面壓實度分布表現為兩側壓實度較中心壓實度低，局部位置的壓實度不滿足94%的控制要求。

圖5 壓實度分布Fig.5 Compactness distribution

通過連續監測不同施工路段的路面壓實度，計算壓實度的平均值、變異系數，結果如圖6所示。由圖6可見，施工標段的再生瀝青混合料施工壓實度分布范圍在94.35%～95.85%，基本滿足94%的控制要求；變異系數分布范圍在1.6%～2.1%，變異系數較低，每個測段的壓實度分布較為均勻；部分路段施工壓實度的均值不滿足規范要求的94%控制要求，且在滿足控制要求范圍的測段中，測段壓實度最大值與最小值的差異最大達到了3%。

圖6 數據結果變化趨勢Fig.6 Trend of data results

3.3 級配與瀝青含量檢測結果

連續施工過程中再生瀝青混合料的級配與瀝青含量分布如圖7、8所示。由圖7可見，施工過程中的再生瀝青混合料級配基本在SMA設計上下限范圍內，且與設計級配基本相似。由圖8可見，就地熱再生施工過程中再生瀝青混合料的瀝青含量總體低于設計7.1%的要求，分布范圍為6.0%～7.0%。

圖7 再生瀝青混合料級配Fig.7 Recycled asphalt mix gradation

圖8 瀝青含量分布Fig.8 Asphalt content distribution

綜上所述，就地熱再生施工過程中將會面臨溫度的離散及攤鋪、碾壓溫度較設計溫度低的情況。同時，施工過程中就地熱再生瀝青路面的壓實度不均勻，表現為段落中心壓實度較兩側高的情況，且不同路段的壓實度均值具有顯著差異。此外，就地熱再生瀝青混合料的瀝青含量波動較大。因此，為控制就地熱再生施工質量，需要切實提出就地熱再生施工過程中的質量控制策略，保障施工后的路面耐久性。

4 就地熱再生施工質量控制策略

針對就地熱再生施工過程中溫度、壓實度、再生瀝青混合料級配與瀝青含量波動較大，變異性較高等問題，提出以下質量控制策略：

（1）就地熱再生加熱施工過程中，采用紅外色成像儀按照一定時間周期檢測不同加熱斷面的溫度，并根據溫度的變化，動態調整熱再生機組的運行速度/機組的加熱功率，保障施工過程中加熱溫度的均勻性。

（2）就地熱再生施工過程中，攤鋪溫度較低時，可適當添加一定量的溫拌劑來改善再生瀝青混合料的低溫碾壓和易性，使再生瀝青混合料在較低的碾壓溫度下也能達到設計壓實度。

（3）就地熱再生施工碾壓過程中，及時調整碾壓遍數的分布工藝，對邊側弱壓實的位置，通過增加碾壓遍數進行及時補強。此外，在攤鋪過程中，攤鋪人員對邊側攤鋪機熨平板工作不到的地方及時進行補料、補強。

（4）采用無核密度儀對被壓路機碾壓后的瀝青路面壓實度進行實時檢測，并根據測試結果，及時與壓路機的操作人員進行溝通，改善碾壓工藝，保障壓實質量。

（5）施工前對拌和站瀝青添加裝置、就地熱再生機組瀝青添加裝置、再生劑添加裝置進行計量校準，保障添加量計量的準確性。此外，對待施工路段，按照日施工進度進行取樣，測定待施工段的級配與瀝青含量，并相應調整再生機組新瀝青或再生劑的添加量以達到設計要求，以此保障再生瀝青混合料的級配與瀝青含量滿足設計要求。

5 結語

（1）就地熱再生施工過程中的加熱溫度具有較大的波動，而碾壓溫度較設計要求低。同時，就地熱再生施工后的瀝青路面壓實度不均勻，不同路段壓實度差異較大。此外，再生瀝青混合料的瀝青含量具有波動性，較設計要求低，影響就地熱再生施工后瀝青路面的耐久性。

（2）通過動態監測施工期間的加熱溫度、壓實度，可從動態調整就地熱再生機組的施工工藝、壓實工藝、材料組成方面保障就地熱再生施工的均勻性及施工質量。