摘 要
文章首先对高速公路改扩建中铣刨料利用的必要性以及境内外对再生技术的应用情况进行了总结分析；其次对境内高速公路改扩建工程进行了调研总结，主要对其旧路结构、旧路状况以及再生利用方案进行总结分析，可以得出进行详尽细致的路况调查和分析是确定是否选择再生、选择何种再生、确定具体再生工艺的重要依据，应高度重视；最后对高速公路改扩建的关键技术进行了分析与总结，包括铣刨料性能及其评价指标、新料的选择及其优缺点、再生混合料的级配设计、再生后养生方式以及各种再生技术的适用性及优缺点。该文的研究可以为以后高速公路改扩建铣刨料回收再利用提供一定的指导作用。
关键词
路面再生 | 铣刨料 | 再生混合料 | 高速公路改扩建
据统计，我国公路路面类型80%为沥青路面，每年沥青路面大中修和改扩建工程产生的废旧沥青混合料高达数千万吨，并且这一数字还将以10%~15%的速度增长。境内大部分改扩建工程以往的做法是不对铣刨产生的材料进行再次回收利用。这种处理方法不仅会造成资源的浪费，而且会严重破坏环境。因此，不论是从响应我国的政策导向，还是环保意识的提高以及工程造价降低的需求等方面考虑，如何对高速公路改扩建工程中产生的铣刨料进行有效利用，成为近年来境内学者及工程技术人员需要迫切研究和解决的问题。并且随着境内高速公路改扩建工程大规模的出现，铣刨料再生回收利用的需求越来越多。
铣刨料再生回收利用，是指高速公路改扩建或者路面维修过程中将需要翻修改建的原有沥青路面，经铣刨处理回收，与新的沥青材料、集料、泡沫或者乳化沥青再生剂等按一定配合比进行拌和再生，将其重新应用于路面铺筑，并且再生沥青混合料具备良好路用性能的一套路面再生工艺技术。通过铣刨料再生回收利用，不仅可以使再生路面重新满足路面使用要求、减少工程造价、节约资源，而且还能避免路面废料对自然环境产生的污染、实现行业绿色发展、促进生态文明建设，是“资源节约型社会”发展战略的具体实践。因此，铣刨料再生回收利用具有显著的社会效益和经济效益。
境内外铣刨料再生利用概况
境外对铣刨料回收再生利用技术的研究已经比较成熟。在20世纪初工业化发展时期，就已经有将沥青再生技术用于沥青路面表层病害的处治以及沥青路面施工的案例。尤其是欧美国家(地区)对沥青路面再生技术的研究，包括配合比设计的研究、施工技术要求以及施工机具的研发应用等方面的研究成果丰硕，并成功编制了一系列关于铣刨料再生利用技术的标准规范，对乳化沥青回收混合料(RAP)的相关力学指标、路用性能的研究做出了巨大的贡献。由此可见，铣刨料再生利用技术在境外尤其是欧美发达国家(地区)的发展已达到标准化及规范化的程度。
美国是最早对铣刨料再生利用技术进行研究的国家，但当时的美国处在大力进行道路新建的浪潮中，使得路面再生技术并未得到充分的关注。直到
20世纪60、70年代美国爆发石油危机，导致路面所用主要原材料砂和石子的价格大幅度提高，从而使铣刨料再生利用技术在美国得到了重点关注，并在全国范围内得到了广泛的推广应用。截至目前，铣刨料再生回收利用在美国高速公路建设中已是成熟的技术，且在常规施工中回收混合料的利用率已经达到80%左右，间接或直接节约造价可达20%~40%，在规范化设计施工技术以及乳化剂等方面的研究取得了显著的成果。德国的铣刨料再生利用技术是欧洲发展最快的国家之一，20世纪70年代末已实现对铣刨再生混合料的全部利用，且拥有与之相配套的现场及厂拌再生技术成熟设备。澳大利亚在20世纪70年代末通过相关研究表明，60%左右的乳化沥青再生混合料(RAP)的路用性能以及耐久性已经可以达到热拌沥青混合料的相关指标要求。日本在20世纪70年代也开始了对铣刨料再生利用技术的研究，但由于国土面积的限制导致日本高速公路改扩建项目数量较少，但也有50%左右的沥青路面再生混合料实现了回收利用，并且于20世纪80年代中期编制出版乳化沥青冷再生技术相关技术规范。随着铣刨料再生技术在全世界的发展研究，法国及芬兰等国家也相继加强了对铣刨料再生技术的重视，开始在高等级道路中进行推广应用，并且由最初多在轻型交通中应用转向在重型交通中的推广应用。20世纪70年代苏联提出不同的铣刨料再生利用技术，可适用于不同的工程条件，并率先指出高速公路、一级道路的基层和二、三、四级道路的面层适合使用乳化沥青冷再生实现对铣刨料的回收利用。
我国对铣刨料的再生回收利用始于20世纪50~70年代，但由于当时的技术不够成熟，又缺乏相应的再生混合料的回收生产设备，所以在当时该技术并没有得到大规模的推广应用。但随着近些年来中国经济的飞速发展，在政策导向、环保意识以及工程经济性等方面不断进步，我国对铣刨料再生技术的研究也越来越重视。交通运输部在2008年颁布了我国首本《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008)，并于2019年11月1日修订后再次出版。
该规范明确了不同类型的沥青路面再生技术的适用条件，完善了沥青路面再生工艺体系分类，并将全深式冷再生独立出来；完善了冷再生沥青混合料配合比的设计方法，并提出了冷再生路面结构组合建议。
境内高速公路铣刨料再生利用案例分析
本节主要对境内的高速公路改扩建实际工程案例进行调查，对其原有的路面结构、路面状况以及再生利用方式进行了对比总结。其中每种再生技术总结对应两个工程案例，具体包括：采用厂拌热再生技术的广佛高速公路和成渝高速公路；采用就地热再生技术的沪宁高速公路和沈大高速公路；采用厂拌泡沫沥青冷再生技术的京港澳高速公路安新段和黄石高速公路石辛段；采用厂拌乳化沥青冷再生技术的渝黔高速公路和济青高速公路；采用就地冷再生技术的晋阳高速公路和昌九高速公路。
广佛高速公路
旧路结构：5cm加铺层(改性沥青混凝土) 4cm上面层(细粒式沥青混凝土) 5cm中面层(中粒式沥青混凝土) 6cm下面层(沥青碎石) 25cm基层(水泥稳定碎石) 28cm底基层(水泥稳定土)。
旧路状况：全线路面由于大重型车辆较多、交通流量较大以及超载现象严重，产生较严重的坑槽、沉陷、松散及裂缝等情况，尤其是主车道出现了较为严重的路面病害。
再生方案：经过研究讨论该工程采用厂拌热再生技术，对改性沥青罩面层以外的其他3层沥青混合料铣刨再生，将再生沥青混合料AC-25Ⅰ用于下面层及其调平层，再生沥青混合料LSM-25用于基层补强层。
成渝高速公路
旧路结构：5cm上面层结构(LH-20Ⅳ中粒式沥青混凝土) 7cm下面层结构(LH-30粗粒式沥青混凝土) 20cm基层(二灰碎石) 30cm底基层(级配碎石)。
旧路状况：局部路段出现松散、裂缝、坑槽等多种路面病害并对其进行多次修补，虽经过重新翻修，但已经无法满足迅速增长的交通发展需求。
再生方案：采用厂拌热再生技术，对沥青面层的旧混合料进行再生处理，再生沥青混合料性能完全能够满足高等级路面的要求。
沪宁高速公路
旧路结构：4cm上面层(AC-16) 6cm中面层(AC-25Ⅰ型) 6cm下面层(AC-25Ⅱ型) 20cm基层(二灰碎石) 40cm底基层(二灰土)。
旧路状况：部分路面相继出现翻浆、沉陷、坑槽、车辙等病害，并且横向裂缝集中，部分路段实测代表弯沉达0.40mm以上，抗滑系数BNP衰减至40左右。
再生方案：对原有施工路段4cm防滑层全部采用就地热再生技术进行处理，并加铺2cm磨耗层(磨耗层采用新生产的AK-13A沥青混凝土)。
沈大高速公路
旧路结构：4cm上面层(SMA-16L沥青混凝土) 6cm中面层(LAC-25Ⅰ型沥青混凝土) 8cm下面层(LAC-30Ⅰ型沥青混凝土)。
旧路状况：部分路面交通流量较大、重型车辆较多、部分路段交通渠化严重，导致路面产生了不同程度的沉陷、坑槽、车辙等路面病害，但路面承载能力及结构强度均能够达到要求。
再生方案：(1)对于车辙深度为2~3cm的路段采用现场热再生技术处理；(2)对于车辙深度大于3cm的路段，首先将4cm原路面层进行铣刨处理，然后采用现场热再生技术对中面层进行再生处理，最后再重新摊铺4cm表面层(SMA-13L沥青混凝土)。
京港澳高速公路安新段
旧路结构：4cm罩面层(细粒式沥青混凝土) 4cm上面层(中粒式沥青混凝土) 5cm中面层(粗粒式沥青混凝土) 7cm下面层(热拌沥青碎石) 20cm基层(水泥稳定碎石)。
旧路状况：交通量增加迅猛，超载超限日益严重，纵向裂缝、横向裂缝、沉陷、唧泥、网裂等病害相继出现，道路服务水平下降较快。
再生方案：铣刨3层沥青面层和20cm上基层，采用厂拌泡沫沥青冷再生技术对面层20cm的铣刨料进行再生，用于恢复20cm上基层。
黄石高速公路石辛段
旧路结构：4cm罩面层(AC-13C型沥青混凝土) 4cm表面层(SAC-16中粒式沥青混凝土) 5cm中面层(SAC-20粗粒式沥青混凝土) 6cm下面层(SAC-25粗粒式沥青混凝土) 20cm基层(水泥稳定碎石)。
旧路状况：路面较早出现纵、横缝、网裂、坑槽等病害，特别是雨后路面唧浆、坑槽非常严重，路面破损率达2.63%，使路面状况急剧恶化，而且有较快的发展趋势。
再生方案：采用厂拌泡沫沥青冷再生技术对19cm沥青面层(4cm罩面层 4cm表面层 5cm中面层 6cm下面层)的铣刨料进行再生回收处理，用于20cm上基层。
渝黔高速公路
旧路结构：4cm上面层(AK-13) 5cm中面层(AC-20Ⅰ) 6cm下面层(AC-30Ⅰ) 20cm基层(二灰稳定碎石) 20~26cm底基层(多渣稳定碎石)。
旧路状况：出现裂缝、坑槽沉陷、龟裂、车辙等病
害，严重影响了车辆的正常行驶；破损较为严重，承载力不足，需进行大修处理。
再生方案：采用厂拌乳化沥青冷再生技术，对15cm沥青面层的铣刨料进行冷再生，作为10cm的再生层进行再生利用。
济青高速公路
旧路结构：4cm罩面层(SBS改性沥青SMA-13) 6cm上面层(SBS改性沥青AC-20) 8cm中面层(基质沥青AC-25) 10cm下面层(密级配沥青碎石ATB-25) 36cm基层(水泥稳定碎石) 18/20cm底基层(低剂量水稳碎石)。
旧路状况：随着道路使用年限、交通量的增长以及车辆荷载的常年反复作用，沥青产生严重老化，导致基层产生疲劳破坏，路面抗滑能力严重降低，产生较为严重的路面病害。尤其是近年随着重载、超载运输车辆的快速增加，路面病害状况也随之有着明显的加重趋势，主要表现为路面车辙发展较快，严重影响行车的舒适性和安全性，同时加速了路面的破坏。
再生方案：用18cm高性能乳化沥青厂拌冷再生结构层同时代替了10cm密级配沥青碎石柔性基层ATB-25和8cm基质沥青下面层AC-25，实现一次性施工，缩短了工期，提高了工程建造效率。
晋阳高速公路
旧路结构：3cm上面层(细粒式沥青混凝土) 4cm中面层(中粒式沥青混凝土) 5cm下面层(沥青碎石) 22cm基层(水泥稳定碎石) 22cm底基层(石灰矿渣土)。
旧路状况：部分路面出现了不同程度沉陷、网裂、坑槽、车辙、滑坡等病害。对路面弯沉进行实测，弯沉值为49(0.01cm)，远大于设计弯沉的规定值。设计弯沉值为25.8和27.5(0.01cm)。可见，路面承载能力较差，结构强度不足。
再生方案：采用了矿渣32.5级水泥作为稳定剂，对弯沉较大、路面网裂严重路段进行25cm现场冷再生处理。
昌九高速公路
旧路结构：4cm上面层(细粒式沥青混凝土) 4cm中面层(中粒式沥青混凝土) 6cm下面层(热拌沥青碎石混凝土) 20cm基层(水泥 粉煤灰碎石基层) 30cm底基层(未筛分碎石)。
旧路状况：承受了断面交通量约6060万辆自然车辆的作用，结构层出现了较为严重的中晚期承载力破损病害，在实际交通荷载作用下的结构承载力系数为0.13，仅处于差级水平。
再生方案：采用现场冷再生技术，选择水泥作为稳定剂对沥青面层的铣刨料进行再生，形成16cm厚沥青混凝土再生层；再生基层厚26cm。
问题与经验总结
通过对上述铣刨料再生利用工程案例进行分析可以得到目前存在的问题主要包括：旧料利用率低、铣刨技术有限，很难达到设计要求的分层厚度(设计要求分层很细)；原有沥青层厚度较小，铣刨料回收效率低，且施工复杂，与现场工序不匹配；再生混合料强度形成需要较长的时间，增加工期，工序复杂，需要另设罩面层；就地冷再生实验室配制混合料性能完好，但现场碾压成型的再生混合料性能指标差异性大；就地热再生加热温度过高会使铣刨料产生二次老化问题，并且其再生深度有限，适用范围较窄，一般只推荐用于路面的预防性养护。
经验总结：可以考虑多用水稳铣刨料冷再生，考虑将铣刨料多用于被交低等级道路，这样会与实际工序比较匹配；冷再生具体实施方案要结合现场实际工程情况，厂拌冷再生的每层压实厚度要合理控制，厂拌冷再生前要确定下承层满足要求；应对再生料的性能指标进行检测，并根据检测结果采取适合的回收利用方案，以便更好地与路面结构层相适应；加强全过程管理，使各方面因素相互协调，提高回收利用率；先进检测设备的配套使用可提升施工质量的控制效率，有利于技术推广。
关键技术总结及建议
铣刨料性能及评价指标
铣刨料的技术性能将直接影响整个再生技术的可行性和工艺方法，而且铣刨料的性能对再生混合料配合比设计起到至关重要的作用，包括：旧集料的级配、含水量、旧沥青的老化程度等。
研究表明，原路面回收混合料在车辆荷载和气候环境共同作用下，各项性能指标都发生了较大的变化，包括：路面混合料在使用过程中存在着逐渐细粒化的现象；铣刨料的沥青存在老化现象，不利于沥青路面抵抗水损害和抗低温；旧沥青相比较一般基质沥青存在发脆、变硬现象，从而柔性降低，针入度和延度都明显减少；从温度敏感性的角度来看，老化后的沥青对温度较为敏感。
新料的选择
选择有效的新集料和适合的再生剂(泡沫或者乳化沥青再生剂)，有利于提高再生混合料的强度，降低压碎值；并可使再生剂与新集料之间具有良好的匹配性和黏附性，从而提高再生混合料的抗剥落性能和抗水损害性能。
再生混合料级配设计
(1)拌和顺序和时间。
由于乳化沥青在拌和过程中容易破乳，当实际拌和过程中用水量少于最佳用水量时，会导致乳化沥青提前破乳，进而会导致沥青混凝土的压实度和强度达不到要求。所以在再生混合料拌和过程中顺序一般为：首先应加入一定比例的铣刨料、水泥和新集料，其次加入适量的水，最后加入乳化沥青。
(2)确定合成级配。
随着再生混合料中沥青旧料掺量的增加，其力学性能均逐渐减小。当掺入高棱角性的粗集料时，可以提高路面的稳定度、路面摩擦能力以及抵抗车辙破坏的能力；当掺入一定比例的细集料时，能够使再生混合料具备良好的空隙率性能。
(3)确定水泥掺量及最佳含水率。
水泥在冷再生混合料中扮演着双重角色，一方面水泥的掺入可以使混合料的抗水损害能力和早期强度得到改善；但伴随着水泥的掺入，乳化沥青的稳定性和冷再生混合料的低温性能也会随之降低。
(4)确定最佳稳定剂用量。
确定冷再生混合料最佳乳化沥青的用量是再生混合料具备良好路用性能的关键步骤，可以通过经验公式、马歇尔试验、劈裂试验、无侧限抗压强度试验来确定冷再生混合料最佳乳化沥青的用量。
养生方式
(1)冷再生层在加铺上层结构前必须进行养生，养生时间不宜少于7d。
(2)在封闭交通的情况下养生时，可进行自然养生，一般无需采取措施。
(3)在开放交通的条件下养生时，压实后至少1d方可开放交通，应严格限制重型车辆通行和车辆行车速度(40km/h以内)，并严禁车辆在再生层上调头和急刹车。
(4)当满足以下两个条件之一时，可以提前结束养生：再生层可以取出完整的芯样；再生层含水率低于2%。
不同再生方法的适用性
通过调研分析，对不同再生方式的优缺点及其适应性的比较进行了总结分析，结果如表1和表2所示。其中表1为4种再生方式的优缺点的总结，表2为不同再生方法的适用性比较。
总结和建议
(1)总结。
进行详尽细致的路况调查和分析，是确定是否选择再生、选择何种再生、确定具体再生工艺的重要
依据，应高度重视。因此，在高速公路改扩建沥青路面再生工程实施前，应对原路面交通量、技术状况、历史信息以及工程经济等方面的内容进行调研分析，为铣刨料再生方案设计(再生方式的选择、再生混合料设计、再生工艺的确定等)提供依据。
(2)建议。
不同再生方式各有优缺点，具体工程应结合旧路回收铣刨料性能检测评价结果，综合考虑改扩建路面设计指标要求、施工工期、设备能力等因素，选择适用的再生方案。
(来源：网络)
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