路面再生技术

一、技术名称：沥青路面无损温再生技术

二、技术来源：交通运输部企业技术创新项目“沥青路面无损温再生技术研究”（合同编号：2014 315 490 010）

三、适用范围：各等级公路改建、大中修养护工程中的沥青路面再生及日常养护工程。

四、国内外相关技术现状：

国内外旧沥青路面回收技术发展至今，大体分为两种：冷铣刨回收和热耙松回收。冷铣刨回收在当今旧路面回收当中使用最多。该技术核心是将旧沥青路面打碎，因此不可避免会对旧沥青路面当中的粗集料产生较大的破坏，从而对旧沥青混合料的级配造成不可逆转的损坏，同时由于回收时无法将沥青与石料剥离，给工厂热再生造成了很大的难度。热耙松再回收是就地热再生常用的技术，通常采用各种形式的热源对旧路面进行烘烤，等待再生层彻底变软之后，再进行耙送。这种技术最大限度的保护了旧沥青混凝土当中的级配。但由于沥青混合料的热传导性能极差，采用以加热烘烤的方式对路面进行软化，不可避免会造成旧沥青过度老化，损失结合料的特点。通过以上分析可以看出，旧沥青路面无论采用冷铣刨回收或者热耙回收都不能较好地将旧路面当中的材料充分保护，不能将沥青混凝土的可多次“循环再生”的绿色铺面理念展现出来。

为了解决目前沥青路面再生利用中存在的问题，本项目提出沥青路面无损温再生技术，并针对这项技术的特点，开发无损温再生剂和无损温再生成套设备。该项技术能够充分保护旧路面的石料级配，使其不因再生过程而发生损坏，最大限度的发挥集料原本的性能，为“无损再生”提供必要条件；其次，与该项技术配套的无损温再生剂可有效降低再生时的拌和温度，防止沥青再生拌和过程中发生二次老化，维持沥青性能不变。本项目开发的无损温再生剂具有超强的渗透性能，可在短时间内渗透裹附在集料表面的沥青膜，使沥青与还原成分充分融合，实现老化沥青性能的还原。

五、技术内容

1.技术原理

本项目主要开展沥青路面无损温再生剂的开发及再生机理、无损温再生配套设备的开发、沥青路面无损温再生混合料性能研究以及施工过程对无损温再生混合料性能的影响等四方面的内容。沥青路面无损温再生技术研发了适用于不同气候条件的系列沥青路面温再生剂，提出了微波和温再生剂协同作用的沥青路面再生技术；研制了基于紧凑型螺旋径向阵列方式的微波发射装置并集成了以微波为辅助渗透方式的沥青路面养护车。本技术通过微波辅助作用，将具有暂时性降低沥青与石料粘聚力的温再生剂快速渗透至沥青路面一定深度，该过程当中沥青路面的表面温度不会超过130℃，远远低于沥青的老化温度；温再生剂在沥青混凝土当中不但能够暂时性降低沥青与石料的粘聚力，使之易于回收再生，还能够将已经老化的沥青予以还原。该技术实现了旧沥青路面回收过程当中充分保护沥青与集料的问题，在不添加任何新料的情况下，实现了沥青路面的高效高性能再生，真正使沥青路面作为绿色路面的理念得到了体现。

本项目首次提出将物理的微波场与化学的渗透软化剂相结合的方法，解决了沥青路面冷铣刨或者热耙松过程中对集料和沥青的二次破坏问题，为沥青混合料100%再利用奠定了基本条件，同时也为就地原位再生过程当中不添加新集料与沥青奠定了基础。

（1）整体技术原理

本技术通过微波辅助作用，将具有暂时性降低沥青与石料粘聚力的温再生剂快速渗透至沥青路面一定深度，通过物理加热及化学溶解双重作用软化沥青混合料，该过程当中沥青路面的表面温度不会超过130℃，远远低于沥青的老化温度；温再生剂在沥青混凝土当中不但能够暂时性降低沥青与石料的粘聚力，使之易于回收再生，还能够将已经老化的沥青予以还原。该技术实现了旧沥青路面回收过程当中充分保护沥青与集料的问题，可在不添加任何新料的情况下，实现了沥青路面的高效高性能再生，真正使沥青路面作为绿色路面的理念得到了体现。

图1无损温再生列车示意图

（2）微波辅助渗透软化机理

①孔道渗透

具有强渗透性的材料通过道路表面的微孔隙、网裂，细缝等短时间内渗透到道路孔隙中。

图2孔道渗透示意图

②分相溶解

材料渗入之后，在微波能作用之下，随着温度逐渐上升乳液发生相分离，具有沥青强溶解性的成分直接向沥青成分渗透发生溶解从而降低沥青粘度，水和纳米AB粉成分充斥细微空隙中。

图3 分相溶解示意图

③微爆扩孔

空隙中的微波敏感粉对微波非常敏感，短时间内温度急剧上升到一定值后，导致其与水的温度差加大，在微小密闭的空隙中发生微爆破，在爆破力的作用下，冲开已经溶解降粘的沥青，扩大孔道。

图4 微爆扩孔示意图

④持续软化

孔道扩大后，后补的乳液材料又再次渗入孔道中，溶解，微爆，补充，循环进行，从而能够将路面短时间内软化3~5cm。

图5 持续软化示意图

2.关键技术或工艺流程

（1）关键技术

①采用适用于不同气候条件的系列沥青路面无损温再生剂，通过微波辅助方式实现温再生剂渗透并作用沥青路面，实现了沥青路面的高效高性能再生。

②采用于紧凑型螺旋径向阵列方式的微波发射装置，解决了微波辐射平面不均匀问题。

③采用常温呈松散状态并可长期储存的温拌温补料，可实现沥青路面坑槽等病害的快速修复。

（2）工艺流程

利用微波拖板式沥青路面辅助养护车就地对喷洒微波温无损温再生剂的病害路面辅助渗透软化（必要时利用PT-M混合料填补高程），当混合料恢复热料状态后，利用人工或机械方式将坑槽处混合料耙松，用压路机碾压成型的路面再生技术。具体流程如下：

①原路面调查

调查病害，如：横向裂缝、网裂、松散、车辙等，对其进行分析，判断是否符合无损温再生的条件。

②施工准备

制备好所需的温再生剂和温拌久储温补料。

为保证快速、安全、优质地完成施工任务，必须配齐施工所需的各种机械设备和相关的器具、配件、工具及燃油、附属油等。在施工开始前首先将设备调试在最佳状态。

相关人员必须提前到位，明确分工，施工机械、人员的安全标识配备齐全，各种警告、警示、限速等标志标牌提前到位。

③封闭交通

封闭交通：依据《公路养护安全作业规程》，警告区长度1600m；(两警告标志及限速标志)，过渡区90m，缓冲区50m，工作区长度50m，下游过渡区30m，终止区30m，需安全锥摆放长度250m，间隔10m，需安全锥25个。

④喷涂微波无损温再生剂

无损温再生剂的使用量可根据路面的现状进行判断，一般用量在1-1.5kg/㎡，本试验段最终用量为1.4㎏/㎡。人工或机械喷涂在沥青路面病害处。

图6 喷涂再生剂

⑤沥青路面辅助渗透

利用沥青路面辅助养护车的微波辅助渗透墙照射辅助路面，促使微波无损温再生剂快速渗透的路面中，并对路面进行有效软化再生。一般情况下，微波墙工作面离地高度不超过50mm，必须保证微波防泄漏网完全贴合在地面上，墙体触地开关完全触地。发电机启动，打开操作界面，设置辅助时间，开启微波元件。

图7 辅助渗透软化

⑥耙松碾压

达到预设加热时间后停止辅助，测量修补区域温度达到120℃，进行人工耙松，如图所示，若高程不够，则可采用温拌久储离散混合料进行高程填补。碾压时应重两侧往中心碾压，碾压终了温度不低于50℃。为防止碾压“带走”路面材料，往返碾压应在同一幅上进行，在热材料上变向会造成路面变形与新裂缝，因此在改变碾压方向前，应关闭振动，压路机在向下一幅上移动的时候，只能在冷却地方进行，以防止裂缝和推挤，在碾压过程中不得在碾压区域里变向、掉头、左右移动位置或突然刹车。

图8 耙松与碾压

⑦试验检测

为验证无损温再生技技术修补后路面实际效果，施工后待温度降低到环境温度后对修补处进行了现场平整度、构造深度以及渗水试验检。

3.主要技术指标

（1）微波无损温再生剂技术指标

（2）沥青路面辅助养护车技术指标

（3）温拌久储温补料技术指标

4.技术应用情况

本技术已生产温拌久储温补料626.8吨，无损温再生剂吨7.2吨，施工沥青路面维修超过22504平方米，产品实现销售额1653.6万元，获得直接经济效益493.2万元，增加纳税249万元，通过分析材料节约情况以及环境效益，产生的间接经济效益可达610万元。

5.推广前景

鉴于本技术的优势，以及市场在该领域还处于推广应用阶段，预计本技术将在占领相当部分的沥青路面再生市场份额。本项目的关键技术是无损温再生剂和辅助渗透设备的开发，这两项核心技术已得到很好的解决，以此为基础，已经开发出一系列相关产品，如沥青路面快速修补材料、沥青路面温拌剂以及沥青路面综合辅助养护车等，当前科技成果推广应用前景广阔。已取得的科技成果也将为沥青路面新产品的开发奠定基础，同时也可以规避产品开发的风险。

六、技术持有单位

技术持有单位：中交第一公路勘察设计研究院有限公司