關(guān)鍵詞：RAP | 就地?zé)嵩偕?| 路用性能 | 加熱工藝

隨著中國(guó)公路建設(shè)事業(yè)逐漸步入“建養(yǎng)并重”的新階段，道路升級(jí)改造、維修養(yǎng)護(hù)任務(wù)日益繁重，每年產(chǎn)生了大量廢舊瀝青混合料(RAP)?；诰G色公路發(fā)展理念，采用路面熱再生技術(shù)對(duì)RAP進(jìn)行有效處理，在很大程度上取代新瀝青混合料用于道路建設(shè)，實(shí)現(xiàn)廢料再利用、節(jié)能環(huán)保的目的。

近年來(lái)，研究人員對(duì)再生混合料進(jìn)行了深入探索，齊小飛等研究了高摻量RAP下熱再生混合料性能在不同再生劑摻量、新料溫度、拌和溫度及拌和時(shí)間下的變化；林翔研究了再生混合料體積參數(shù)受瀝青針入度、含量以及礦料細(xì)度模數(shù)的影響；韓娟對(duì)4種高RAP摻量下的再生SMA混合料路用性能進(jìn)行了分析對(duì)比；董曉進(jìn)通過(guò)摻加橡膠粉對(duì)熱再生混合料的性能進(jìn)行改善；張勤玲采用玄武巖纖維改善再生混合料路用性能。目前，對(duì)熱再生瀝青混合料的路用性能已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，而對(duì)于就地?zé)嵩偕^(guò)程中的相關(guān)工藝研究較少。因此，該文通過(guò)相關(guān)室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià)高RAP摻量下SMA-13型、AC-13型兩種常用的熱再生混合料的路用性能，并設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)研究其再生工藝中zui佳加熱溫度，為就地?zé)嵩偕旌狭鲜┕ぬ峁┮欢▍⒖肌?/p>

試驗(yàn)方案

原材料

(1)RAP。取自級(jí)配類型分別為SMA-13和AC-13的重慶某兩段高速公路瀝青混凝土表面層，進(jìn)行大修時(shí)服役時(shí)間均為7年，在服役期間兩條高速公路的交通量較為接近，且所用瀝青結(jié)合料均為SBS改性瀝青。通過(guò)對(duì)兩種RAP中舊瀝青抽提、回收以及舊料的篩分，測(cè)算出SMA-13型RAP中瀝青含量為6%，AC-13型RAP中瀝青含量為4.6%，舊集料級(jí)配篩分結(jié)果分別如圖1、2所示。

由圖1、2可知：兩種舊料中的細(xì)集料均接近級(jí)配設(shè)計(jì)要求上限，且AC-13型舊料級(jí)配中0.075mm檔已超出規(guī)范上限，表明路面在長(zhǎng)期服役過(guò)程中承受行車荷載作用后導(dǎo)致石料發(fā)生明顯的破損細(xì)化現(xiàn)象。

(2)新集料。由AC-13型和SMA-13型舊料篩分結(jié)果可知，集料出現(xiàn)明顯細(xì)化，所以需加入新集料以調(diào)整再生瀝青混合料級(jí)配使其滿足規(guī)范要求。根據(jù)取樣路段實(shí)際情況，SMA-13型再生料中新集料選擇玄武巖和機(jī)制砂，AC-13型再生料中新集料選擇破碎鵝卵石和機(jī)制砂，按照J(rèn)TG E42-2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》對(duì)所選集料主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果表明各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

(3)新瀝青。選用SBS改性瀝青，其主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

(4)再生劑。瀝青再生劑常見(jiàn)類型主要有軟瀝青、低黏度油分、專用再生劑，近年來(lái)亦有研究人員對(duì)生物油再生劑進(jìn)行研究。該文所用再生劑為某種常規(guī)的市售國(guó)產(chǎn)瀝青熱再生劑，其基本技術(shù)性能指標(biāo)見(jiàn)表2。室內(nèi)相關(guān)試驗(yàn)表明：再生劑摻量為舊瀝青的6%時(shí)，RAP中舊瀝青的常規(guī)物理性能指標(biāo)針入度、軟化點(diǎn)以及延度指標(biāo)恢復(fù)較好，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，所以該文再生劑的摻量確定為6%。

(5)纖維。采用木質(zhì)素纖維，長(zhǎng)度小于6mm，含水率低于5%，摻量為0.35%。

礦料級(jí)配組成設(shè)計(jì)

(1)SMA-13熱再生混合料級(jí)配

根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)回收篩分后的舊料分析，確定SMA-13型RAP摻加比例為90%，通過(guò)調(diào)整10%新集料構(gòu)成比例確定SMA-13熱再生混合料的級(jí)配，經(jīng)計(jì)算調(diào)整后合成級(jí)配如表4所示。

(2)AC-13熱再生混合料級(jí)配

根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)回收篩分后的舊料分析，確定AC-13型RAP摻加比例為85%，通過(guò)調(diào)整15%新集料構(gòu)成比例確定AC-13熱再生混合料的級(jí)配，經(jīng)計(jì)算調(diào)整后合成級(jí)配如表5所示。

zui佳瀝青用量

根據(jù)確定的兩種再生瀝青混合料的級(jí)配，參考JTG F41-2008《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》相關(guān)要求，采用馬歇爾試驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行熱再生混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)。試驗(yàn)時(shí)先將RAP與再生劑拌和60s后加入預(yù)熱好的新集料再拌和90s，使舊瀝青完全分散，然后摻加木質(zhì)纖維(AC-13熱再生混合料省去該過(guò)程)拌和60s，接著加入SBS改性瀝青拌和120s，使新舊瀝青充分融合，zui后加入礦粉拌和60s。試驗(yàn)結(jié)果為SMA-13熱再生混合料zui佳油石比為6.1%，AC-13熱再生混合料zui佳油石比為4.7%，其中zui佳油石比＝(舊料瀝青含量＋再生劑用量＋新瀝青用量)/再生混合料集料質(zhì)量，再生劑為RAP中舊瀝青的6%。通過(guò)計(jì)算可知：SMA-13熱再生混合料中新瀝青比例為新集料的3.76%，而RAP料與新集料比為9∶1；AC-13熱再生混合料中新瀝青比例為新集料的3.7%，而RAP料與新集料比為8.5∶1.5。各項(xiàng)體積參數(shù)及SMA-13熱再生混合料析漏試驗(yàn)和飛散試驗(yàn)結(jié)果如表6所示，各項(xiàng)指標(biāo)均在相關(guān)規(guī)范要求范圍以內(nèi)。

路用性能分析

高溫穩(wěn)定性

高溫穩(wěn)定性良好的瀝青混合料能夠保證路面在高溫狀態(tài)下仍具有優(yōu)良的抗車轍變形能力，進(jìn)而使得道路的服務(wù)水平得以提升。因此，該文按照相關(guān)規(guī)范對(duì)所研究的熱再生瀝青混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn)，評(píng)價(jià)熱再生混合料高溫穩(wěn)定性，結(jié)合重慶地區(qū)的氣候情況試驗(yàn)溫度選擇70℃，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

根據(jù)瀝青膠結(jié)料老化規(guī)律可知：其老化后由于瀝青中輕組分向重組分轉(zhuǎn)移，宏觀上表現(xiàn)為“硬而脆”，所以使得瀝青混合料的高溫性能變好。而再生劑中主要成分以低黏度油分為主，再生劑加入后會(huì)降低再生混合料整體高溫穩(wěn)定性，所以此次試驗(yàn)選擇恰當(dāng)?shù)脑偕鷦搅恳员ＷC再生混合料的高溫穩(wěn)定性。由表7可知：兩種熱再生混合料動(dòng)穩(wěn)定度結(jié)果均能達(dá)到夏季炎熱地區(qū)改性瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度要求，所以其高溫性能滿足規(guī)范要求。

低溫抗裂性

低溫抗裂性作為瀝青混合料路用性能的重要指標(biāo)，其能反映瀝青混合料在低溫條件下抵抗收縮變形的能力。此次試驗(yàn)按照相關(guān)規(guī)范對(duì)所研究的兩種熱再生混合料進(jìn)行低溫小梁彎曲破壞試驗(yàn)，評(píng)價(jià)兩種熱再生混合料低溫性能，對(duì)應(yīng)規(guī)范值按重慶地區(qū)實(shí)際情況確定，結(jié)果如表8所示。

由表8可知：兩種高RAP摻量的熱再生混合料彎曲破壞zui大應(yīng)變均超過(guò)規(guī)范要求，表明它們的低溫性能能夠滿足相關(guān)規(guī)范要求。但是，SMA-13熱再生混合料彎曲破壞zui大應(yīng)變相較規(guī)范要求并未有明顯差距，其原因是由于SMA-13熱再生混合料中RAP摻量高達(dá)90%，再生之前其低溫性能損失嚴(yán)重，而摻加的再生劑在拌和過(guò)程中很難完全與RAP中舊瀝青相融合，導(dǎo)致再生效果下降，因而對(duì)于熱再生混合料低溫性能改善不甚明顯。

水穩(wěn)定性能

水穩(wěn)定性作為瀝青混合料耐久性的重要構(gòu)成部分，對(duì)道路服役水平有著重要影響。目前，對(duì)于水穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法甚多，該文主要采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)規(guī)范值按重慶地區(qū)實(shí)際情況確定，相關(guān)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表9、10。

由表9、10可知：兩種熱再生混合料殘留穩(wěn)定度比MS0和凍融劈裂強(qiáng)度比TSR均滿足規(guī)范要求，表明在高RAP摻量情況下，兩種熱再生混合料都具有較好的抗水損害能力。

防滲水性能

再生瀝青路面應(yīng)具備足夠的防滲性以保證道路耐久性，該文通過(guò)瀝青混合料滲水試驗(yàn)測(cè)定兩種熱再生混合料滲水系數(shù)，結(jié)果如表11所示。

由表11可知：兩種熱再生混合料滲水系數(shù)平均值遠(yuǎn)低于規(guī)范值，SMA-13熱再生混合料甚至達(dá)到了基本不滲水的狀態(tài)，表明在高RAP摻量下的兩種熱再生混合料都具備良好的防滲水性能，能有效地阻止水分對(duì)路面的損害，從而滿足道路實(shí)際需求。

加熱工藝研究

再生工藝加熱溫度的選擇對(duì)整個(gè)就地?zé)嵩偕^(guò)程的施工質(zhì)量及再生路面使用性能有著關(guān)鍵的影響，其中主要包括舊瀝青混合料加熱溫度、再生劑噴灑溫度及新瀝青混合料溫度的確定?；旌狭峡障堵首鳛槁访媸┕み^(guò)程中重要檢測(cè)指標(biāo)，對(duì)混合料抗水損害能力及抗老化能力有著重要影響。相關(guān)研究表明：空隙率過(guò)大易使得外界水分滲入混合料內(nèi)部，在行車荷載作用造成的動(dòng)水壓力下使得瀝青膜脫離集料表面甚至遷移，產(chǎn)生路面松散、坑槽現(xiàn)象。因此，該文以舊混合料溫度、再生劑溫度及新混合料溫度為試驗(yàn)考察因素，空隙率為試驗(yàn)考察指標(biāo)，通過(guò)建立三因素四水平正交試驗(yàn)研究?jī)煞N熱再生混合料再生工藝中各個(gè)環(huán)節(jié)zui佳加熱溫度，正交試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表12、13。

由表13可知：極差大小為RA≥RB≥RC，所以試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響因素主次順序?yàn)榕f料溫度、新料溫度、再生劑溫度，各因素的zui優(yōu)水平均為A1、B1、C1。結(jié)合RAP、新料及再生劑摻加比例分析，可以發(fā)現(xiàn)3種因素對(duì)兩種再生混合料空隙率的影響顯著性基本與新料、舊料及再生劑摻量呈正相關(guān)關(guān)系，與正交試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果一致。其原因是再生混合料中，RAP占據(jù)了很大比例，在施工過(guò)程中其加熱溫度對(duì)再生路面性能影響zui大。而再生劑作為低黏度油分，其在高溫拌和過(guò)程中易揮發(fā)，進(jìn)而影響再生效果。因此，結(jié)合實(shí)際施工情況及影響顯著性差異，確定兩種熱再生混合料再生工藝中舊瀝青混合料、新瀝青混合料及再生劑zui佳加熱溫度分別為165、165和145℃。

結(jié)論

(1)當(dāng)SMA-13和AC-13型熱再生混合料舊料摻量分別高達(dá)90%、85%時(shí)，通過(guò)確定合適的級(jí)配和zui佳瀝青用量后，兩者各項(xiàng)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果及SMA-13熱再生混合料的析漏損失和飛散損失均符合規(guī)范要求。

(2)通過(guò)對(duì)兩種熱再生混合料高低溫性能、水穩(wěn)性及防滲水性能測(cè)試，兩種熱再生混合料的高溫穩(wěn)定性良好，應(yīng)該是由于舊料摻量較高所致；在低溫性能方面，由于RAP摻量過(guò)高以及拌和過(guò)程中舊瀝青很難與再生劑充分融合，SMA-13熱再生混合料的改善并不明顯，但基本能達(dá)到規(guī)范要求；在水穩(wěn)定性和防滲水性能方面，兩種熱再生混合料均能較好地達(dá)到規(guī)范要求，且SMA-13熱再生混合料的防滲水性能非常好。

(3)以再生料空隙率為考察指標(biāo)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，通過(guò)極差分析確定兩種熱再生料再生過(guò)程中舊料、新料及再生劑的zui佳加熱溫度分別為165、165和145℃。

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全文完 發(fā)布于《中外公路》2021年6月。作者簡(jiǎn)介：賀華剛，男，碩士，講師.E-mail：891519540＠qq.com

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