摘要： 为实施沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）路面的就地热再生技术，本文分析了SMA老化特征，进行了就地热再生SMA的配合比设计及工程铺筑。

试验结果表明，SMA长期使用后≥4.75mm集料骨架结构出现明显细化，SBS改性沥青发生老化，纤维长度减小、灰分含量增加，控油能力下降；就地热再生SMA的配合比设计包括级配恢复、旧SBS改性沥青再生（再生剂掺量、新沥青标号及掺量确定）、新纤维掺量及最佳油石比确定和性能验证等；旧路面加热温度控制、新料添加及新旧料拌和工序是SMA就地热再生关键施工工艺，本工程就地热再生SMA性能及再生沥青路面长期性能均与常规SMA沥青路面相近。

就地热再生作为一种高效的预防性养护措施，可以快速恢复沥青路面磨耗层性能，实现对一定深度范围内旧沥青混凝土的再生，近年来得到越来越广泛的应用。

沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）与密级配沥青混合料（AC）相比具有沥青含量高、粗集料用量高以及使用纤维等特点，在我国沥青路面磨耗层中大规模使用。

SMA、AC沥青路面的就地热再生技术存在不同，主要体现在：SMA中沥青含量高，旧沥青的再生方法可能不同；SMA与AC矿料级配及级配范围要求差异大，补充新集料的方法不同；SMA中使用纤维，纤维长期使用后可能老化，SMA沥青路面的再生技术包含了对旧纤维的再生，而一般AC路面不存在。

（一）旧SMA回收料级配

依据《沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011），通过3次平行抽提试验对SMA回收沥青混合料（RAP）级配、油石比检测，RAP油石比为5.9%。旧矿料级配结果见图1，级配总体接近《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中对SMA-13矿料级配范围的要求，原路面级配组成中粗集料含量减少，主要表现在13.2mm、4.75mm通过率上升，已接近规范级配的上限，可见4.75mm以上粗集料骨架结构出现明显的细化现象。

图 1  RAP 抽提试验结果

（二）旧SBS改性沥青

依据JTG E20-2011，RAP经抽提、旋转蒸发器法回收得到旧SBS改性沥青，检测试验结果见表1，表中同时列出了一组未老化SBS改性沥青的试验数据。由表可见，SBS改性沥青老化后针入度、软化点、延度均下降，黏度增大，可见SBS改性沥青已发生一定程度老化。其中，老化后SBS降解交联结构被破坏，这是导致其软化点降低的主要原因。

（三）旧木质素纤维

RAP经三氯乙烯浸泡12小时后进行抽提，其后其混合物在150℃烘箱中干燥30 min，再进行筛分、过滤得到老化纤维，依据JTG E20-2011检测主要性能指标，检测试验结果见表2，表中同时列出了新木质素纤维的检测结果。由表2可见，旧纤维的平均长度相比于新纤维下降了27.7%，纤维在长期老化状态下经反复拉压作用发生断裂；旧纤维灰分含量是新纤维的2.5倍，远超技术要求，同时吸油率下降明显。

（一）设计流程

参考《公路沥青路面再生技术规范》（JTG/T 5521—2019）并结合SMA材料特点确定就地热再生SMA的目标配合比设计流程，见图2。

（二）级配恢复

采用控制关键筛孔的级配设计方法对原路面SMA矿料级配进行恢复，以JTG F40-2004中SMA-13级配范围中值作为目标级配，初选两组新集料级配恢复RAP骨架，新料掺加比例为总混合料质量的12%，新加集料级配、再生SMA合成矿料级配见图3。两组再生SMA的马歇尔试验结果见表3。比较合成级配及马歇尔试验结果，选用新加集料组2。

（三）老化沥青再生

选用符合JTG T 5521-2019中RA-5要求的再生剂对RAP中旧改性沥青进行再生，再生剂掺量范围为4%～7%，对再生沥青的三个指标进行了检测以确定再生剂掺量，试验结果见表4。由表可见，随着再生剂掺量的增加，老化沥青的针入度和延度提高，软化点下降。根据三大指标的试验结果及再生剂使用经验，确定再生剂的推荐掺量为5%。

（四）纤维补充

新纤维的掺量根据RAP+再生剂+新纤维的析漏试验结果来确定，比较不同混合料的析漏结果，见表5。结果表明，RAP加入再生剂后混合料析漏仍高于新沥青混合料，添加新纤维后混合料析漏下降明显，且新纤维掺量越高，析漏越小。可见，补充纤维可以增强再生SMA的保油性，从而保证再生SMA的综合路用性能。因此，在进行配合比设计时，若再生SMA析漏超过要求值时需补充一定量的新纤维。

（五）最佳油石比确定及性能验证

对再生SMA组2试样采用三组不同油石比进行马歇尔试验以确定最佳油石比，试验结果见表6。油石比为6.0%时再生SMA对应的空隙率为4.0%，且其他指标均满足设计要求，根据试验结果和实际工程应用经验，选取6.0%为再生SMA的设计油石比。

再生SMA路用性能检验试验结果见表7，表中数据表明再生SMA的高温稳定性能、抗水损害性能、低温抗裂以及析漏、飞散指标均能满足技术要求。

本工程SMA就地热再生施工工艺流程包括：

（1）原路面处理，包括原路面就地热再生不能修复病害的预处理、防护桥梁伸缩缝、清除路面标线等；

（2）旧路面加热及翻松；

（3）新料添加及新旧料拌和；

（4）摊铺及碾压；

（5）性能检测。

（一）加热及翻松

现场采用了1台热风循环加热机和2台维特根红外加热机组（见图4），加热宽度比再生宽度两侧各多20cm，保证纵向热粘结连续性。加热机间距根据施工时气温、风力而定，控制在1~2m之间。第1、2、3台加热机加热后路表的现场检测温度分别约为142、187、202℃。

翻松深度是为控制关键，现场随时观察旧料的翻松情况，及时调整加热功率和施工速度，避免集料严重破碎或翻松器“卡料”现象。设备中再生剂喷洒装置位于翻松装置内，喷洒控制精确，根据加热深度及时调整，旧路面进行翻松的同时即完成RAP与再生剂的初步拌和，再生剂与旧沥青接触融合。

图 4  原路面加热过程

（二）新料的拌和及新旧料复拌

新料拌制时掌握沥青和集料的加热温度以及混合料出厂温度，成品料在贮料仓储存后，温度下降控制在10℃以内。由于新料中有纤维添加，因此拌合时间较常规有所增加，使所有集料颗粒全部裹附沥青，以拌和均匀为度。新料通过与再生机组前进速度关联的计算机控制系统加入到拌锅中，并根据原路车辙深度与实际翻松的RAP量进行波动调控，波动范围为±3%。

（三）摊铺及碾压

再生料温度较新拌沥青混合料低，因此摊铺时应增大熨平板振捣强度，为后续压实做准备，同时控制好松铺系数。摊铺过程中加强纵接缝处的控制，确保新老路面平顺连接。

混合料摊铺后，紧跟着在尽可能高的温度状态下开始碾压。初压采用双钢轮压路机碾压（前静后振，图5）,每次碾压至摊铺机跟前，初压区长度不大于20m，初压2遍，重叠为轮宽的1/2。复压紧跟初压，胶轮碾压时若出现粘轮现象，用沾有柴油、洗涤剂和水混和液的拖把涂抹轮胎。终压紧跟在复压后，用双钢轮压路机或关闭振动的振动压路机碾压1～2遍，至无明显轮迹为止。

图 5  再生 SMA 路面碾压过程

（四）性能检测

就地热再生SMA抽提检测结果见表8，可见再生SMA的级配、油石比与设计目标基本一致。碾压后对就地热再生SMA路面进行性能检测，结果见表9，再生SMA路面的抗渗、抗滑、平整度等指标均能满足JTG F40-2004中的技术要求。就地热再生SMA路面经1、2年运营后的钻芯冻融劈裂试验结果见表10，结果表明就地热再生SMA路面与常规SMA路面相近，可见就地热再生SMA路面仍能保持较好长期性能。

结论

（1）回收SMA沥青混合料（RAP）中4.75mm以上粗集料骨架结构出现明显的细化现象，木质素纤维长期老化后灰分含量增加、控油能力下降，SBS改性沥青老化后针入度、软化点、延度均下降，黏度增大。

（2）就地热再生SMA配合比设计需恢复4.75mm关键筛孔的通过率，优选黏度低、渗透性好的再生剂，并根据再生SMA的析漏试验结果确定新纤维的数量。

（3）就地热再生SMA路面施工中温度、新旧料的拌和均匀性为控制重点，加热机具需保持合理距离及加热性能，新旧料的拌和以保持合成级配稳定、温度合适为重点，同时碾压需及时。