现场热再生(HIR)技术研究
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摘要：沥青路面现场热再生通过一系列工序对旧路面进行连续处理，以恢复旧路面老化沥青性能及旧沥青混合料的结构组成，从而实现旧沥青路面的100%再生。温度控制自始至终贯穿整个现场热再生工艺，它与沥青混合料的再生工艺一起构成了现场热再生技术的核心内容。
关键词：现场；热再生；研究
中图分类号： O414.1文献标识码： A
现场热再生（hir）是一种可广泛用于沥青路面大、中养护作业的技术。它发明于二十世纪30年代，但在随后的50年代中，由于冷再生技术及设备的快速发展，人们对热再生技术的研究不够深入，现场热再生技术发展缓慢。从80年代后期开始，随着对热再生认识的深入，人们发现现场热再生是一种比冷再生更为经济和环保的技术，自此各国加强了对现场热再生技术的研究，并开始制造各种热再生设备。几年来，由于在加热方式、沥青再生剂及整合施工设备等技术上取得了突破，现场热再生技术获得了系统的发展，在国际上被广泛并投入使用，尤其是北美和欧洲国家。
1现场热再生技术应用领域
我国高等级沥青路面的一般设计寿命为15~20年，实际在使用七、八年后（有的高速公路在使用3-4年后）路面就开始出现各种形式的破坏（常见的有下列几种破坏形式），但路面结构和底基层的结构状况还比较好，此时可根据业主的要求，采用相应的设备进行不同程度路面现场热再生作业。
在国外，路面大多在建成后的10-12年后采用沥青路面现场热再生进行修复，这时路面主要破坏形式表现为：老化及大面积的路病。这也就是说：国外大多数公路进行现场热再生的标准之一就是路面老化。但由于我国在路面设计和路面使用上同国外相比都有我们自己特殊的国情，因此我国在界定沥青路面现场热再生工艺的应用范围时，需要更多地考虑我国的国情。有关专家认为，在我国当沥青路面出现以下两种情况时就应当考虑采用现场热再生工艺。
1)路面出现大面积病害，同时伴随沥青明显老化。此类应用基本上同目前国外应用类型相同，其实施的时间一般在建成后7-8年。采用沥青现场热再生工艺可同时完成去除路面病害和还原老化沥青的工作。
2)路面出现大面积病害，但路面沥青老化并不明显。这也是我国目前一部分高速公路经常出现的现象，一般发生在公路建成后3-4年的时间内。这种情况是由于这些高速公路的使用状况决定的。这些高速公路多处于交通要道，车流量大且车辆轴压超载情况较普遍，从而造成沥青路面面层过早破坏。对这种情况应该及时修复，以免路面的底基层造成进一步的破坏。采用现场热再生工艺可以去除路面病害，相对于其他修复方法，它能有效地的控制成本。需要注意的是：相对于目前国外传统的现场热再生工艺，它对还原老化沥青的要求相对较低。
2现场热再生技术要点
沥青路面现场热再生通过一系列工序对旧路面进行连续处理，以恢复旧路面老化沥青性能及旧沥青混合料的结构组成，从而实现旧沥青路面的100%再生。温度控制自始至终贯穿整个现场热再生工艺，它与沥青混合料的再生工艺一起构成了现场热再生技术的核心内容。
1）温度控制
首先，在路面预热过程中，要使路面再生深度范围内的沥青混合料形成一个适当的温度场，为进一步的路面翻松创造条件，以避免对集料的破坏，维持原沥青路面的集料级配。沥青长时间处在高温下（＞180℃）会出现老化现象，在有氧气存在情况下还会出现氧化现象，因此理论上要求路面预热适合在一个相对较低温度下进行。但又由于沥青是热的不良导体，因此要使足够的热量能渗透到再生深度，就要在一定加热时间内提高加热温度，或在一定加热温度下延长加热时间。温度过高沥青会产生老化；而温度过低会延长加热时间，从而降低施工效率。施工过程中需要根据工程的具体情况，通过温度控制找到加热温度和时间之间最佳的关系。
其次，还需要通过温度控制，为旧沥青料的再生、新沥青料的拌合提供适当的工作温度。旧沥青料中沥青粘结料的再生过程必须在加热软化的状态中进行，这样添加的沥青再生剂才能及时地渗透到老化沥青内，从而实现再生；再生后的旧沥青料与新添加的沥青料之间温度存在差异，因此需要提供一个有热量补充的搅拌场所，以保证获得有一定温度的、均质的最终再生料。
最后，同新沥青混合料摊铺一样，再生料需要有足够的摊铺温度，以保证有足够的压实时间，使路面达到设计要求的密实度和其他一些路面结构要求；同时铣刨过后的路面应该保证一定的温度（与混合料摊铺时的温度相同最佳），因为这样可以提高再生料与原面材料的粘结力，另外温差小可以有效地避免温度裂缝的产生。这些都需要通过温度控制来实现。
现场热再生
工序 预热阶段 热铣刨阶段 新沥青料 再生沥青料 摊铺温度
底层 面层
温度要求 60℃~80℃ 不使路面产生二次破坏，一般＜160℃ ＞100℃ ＞150℃ ＞110℃，＜150℃ ＞120℃
现场热再生施工过程温度控制
2）沥青路面再生工艺
沥青粘结料再生
路面中的沥青由于接触阳光、大气、水而老化，沥青中的芳香酚减少，包括沥青里的有机型物质破坏，导致沥青质无法悬浮在饱和溶剂中，进而产生积聚，从而使沥青老化。沥青老化之后宏观上为针入度降低、延度减小、粘度增大。通过选用适当类型的再生剂与旧沥青料充分混合，从而恢复沥青有效成分，调整恢复沥青的各项指标（针入度、延度、软化点、粘度等）.
首先，要确定再生剂种类及用量。所选用的再生剂应该能在再生工序的时间内渗透到老化的沥青粘结料中，这要取决于老化沥青粘结料的特性及再生剂的特性及活性。再生剂与旧沥青料混合后，再生剂将包裹在沥青粘结料的表面。如果再生剂过多或对老化沥青粘结料渗透性能差的话，再生剂就会在沥青粘结料的表面形成光滑的表面，这就会导致再生混合料的稳定性变差。因此，沥青再生剂的添加装置要求有较高的精度，能在0-2升/平方米的范围内精确调解。
其次，保证再生过程的温度要求。温度对沥青再生剂在老化沥青粘结料中的扩散起着重要的作用。当再生混合料的温度下降或升温的时间缩短时，再生剂在老化沥青粘结料扩散的量将急剧减少。
沥青混合料的再生
恢复沥青结合料的合理“级配”和“油-石比”。沥青混合料的再生是在沥青再生的前提下恢复和提高旧沥青混合料的性能。不同的沥青混合料对“级配”和“油-石比”有着严格的要求。因此需要按照路面结构层的设计级配曲线所需要的数量，添加适量的粒径合适的新骨料，恢复合理的级配；同时，按所设计的沥青混凝土的“油-石比”，添加新的沥青和再生剂并搅拌混合，已全面恢复沥青混合料的性能指标。
3现场热再生的意义
在过去的20年中，由于人的增长和经济的发展，沥青构造的公路网得到了极大的发展。我国正在实施的公路“十五”规划中，在未来五年内我国将大力发展公路交通运输，进一步健全现有的公路网。但国外的相关经验告诉我们，在大规模建设时期，及时养护已有路网对保持路面完好率、控制养护成本尤为关键。养护不及时可能产生路网同期破坏，从而使年度养护预算与实际养护要求差距增大，养成恶性循环。一条质量合格道路，在使用寿命75%的时间内性能下降40%。这一阶段成为预防性养护阶段。如不及时养护，在随后12%的使用时间内，性能再次下降40%，从而造成养护成本3-10倍的增加，这一阶段成为矫正性养护阶段。
鉴于以上介绍的情况，为降低道路养护成本，提高道路经济效益，目前各国都在研究预防养护的有效方法。在目前采用的众多预防性养护方法中，现场热再生技术以显著的经济、环保方式对路面进行全面翻新，是一种行之有效的预防性养护技术，引起各国的广泛关注。在我国，九十年代初期、中期建成的高速公路已相继达到预防性养护的期限，在我国推广应用现场热再生技术具有很重大的现实意义。