朱曉煜

（同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 201804）

為了推廣公路養(yǎng)護(hù)新技術(shù)、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，瀝青路面的局部破損采用就地再生技術(shù)進(jìn)行維修［1］。在對(duì)高速公路瀝青路面局部破損處就地再生技術(shù)進(jìn)行維修之前，需要將破損處瀝青面層AC－13型瀝青混合料銑刨，并回收銑刨料的舊瀝青和集料，測(cè)定舊瀝青的含量，以及舊瀝青性質(zhì)，分析回收集料的級(jí)配特點(diǎn)；為考慮現(xiàn)場(chǎng)熱再生時(shí)銑刨料在加熱拌和過(guò)程中的二次老化，將銑刨料在現(xiàn)場(chǎng)直接加入養(yǎng)護(hù)綜合車加熱拌和，并將拌和后的瀝青混合料取回進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，分析瀝青、集料的性質(zhì)。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，評(píng)價(jià)舊瀝青混合料的性能，考察其再生利用的適用性，指導(dǎo)后續(xù)再生瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)［2－3］。

1 RAP料備料

通過(guò)銑刨機(jī)獲得的銑刨料為塊狀材料，對(duì)其進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定和性能分析之前需進(jìn)行預(yù)處理［4］。預(yù)處理過(guò)程中應(yīng)注意：

（1）避免銑刨料加熱過(guò)程中的二次老化。若烘箱溫度設(shè)置過(guò)高或加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，銑刨料中的舊瀝青可能會(huì)產(chǎn)生二次老化，與實(shí)際銑刨料中的舊瀝青性質(zhì)產(chǎn)生差異。

（2）避免銑刨料中的集料破碎。集料破碎會(huì)增大RAP料變異性或?qū)е翿AP料中集料的進(jìn)一步細(xì)化等。

2 RAP料中瀝青回收方法

銑刨料中瀝青回收大致可劃分為抽提、清除礦粉和蒸餾3個(gè)步驟［5－6］。

（1）瀝青抽提。瀝青抽提需注意方法和溶劑的選擇2個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。JTJ052－2000中的瀝青混合料抽提的方法有脂肪抽提器法、回流抽提儀法和離心分離法3種，離心分離法設(shè)備簡(jiǎn)單，適于常溫操作從而有效避免加熱過(guò)程中回收瀝青的二次老化現(xiàn)象，現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛，因此本文采用離心分離法作為瀝青抽提的方法，并對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制，以減少抽提液等的損失。同時(shí)選用加有穩(wěn)定劑的工業(yè)用三氯乙烯作為瀝青抽提過(guò)程中使用的溶劑。

（2）清除礦粉。清除抽提液中的礦粉是RAP料中瀝青回收過(guò)程中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。離心分離過(guò)程中需注意：①倒入離心管的抽提液不宜太滿，避免離心機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中離心管傾斜導(dǎo)致抽提液灑出或產(chǎn)生偏心現(xiàn)象，影響試驗(yàn)結(jié)果；②從離心管中倒出經(jīng)離心分離后的抽提液時(shí)應(yīng)保留離心管底部的部分抽提液，防止帶入已沉淀在離心管底部的礦粉。

經(jīng)離心分離后的抽提液還需檢驗(yàn)其中的礦粉是否清除干凈。依據(jù)JTG E20－2011，用坩堝取用少量經(jīng)離心分離后的抽提液，置于500℃的高溫爐中燃燒4h后，稱量后發(fā)現(xiàn)坩堝中的礦粉質(zhì)量已可以忽略不計(jì)。

（3）溶液蒸餾。本研究采用阿布森法對(duì)抽提液進(jìn)行蒸餾，但仍需注意對(duì)溫度和CO2氣體流量的控制，原因在于：①溫度太高容易引起抽提液中舊瀝青的二次老化，并可能造成燒瓶?jī)?nèi)抽提液的沸騰，而溫度太低不能保證三氯乙烯溶劑的揮發(fā)；②通入的CO2氣體能有效避免舊瀝青的二次老化以及抽提液的沸騰。本研究依據(jù)JTGE20－2011方法T726－2011中的規(guī)定，蒸餾過(guò)程中不斷增加加熱溫度并最終控制燒瓶?jī)?nèi)溫度為160℃左右，不斷增加CO2氣體流量并最終控制在1 400mL／min。許多研究成果表明，少量的三氯乙烯也會(huì)對(duì)回收的舊瀝青的性質(zhì)產(chǎn)生很大的影響。因此，本試驗(yàn)中為了保證回收的舊瀝青中的三氯乙烯溶劑盡可能地被充分清除，操作上一定要做到嚴(yán)格控制溫度、時(shí)間等。

3 RAP料中集料回收方法

參考JTGE20－2011中方法T0722－1993，將抽提過(guò)瀝青溶液后容器中的集料放入（105±5）℃烘箱中烘干。

4 RAP料中集料級(jí)配分析

選擇高速局部破損較嚴(yán)重段落K36＋220（已使用10年）和K54＋300（已使用5年），將破損處銑刨，為考慮現(xiàn)場(chǎng)高溫加熱對(duì)舊瀝青性能的影響，取部分銑刨料直接加入到綜合養(yǎng)護(hù)車內(nèi)拌和，分別對(duì)上述4種舊料進(jìn)行分析。

按照上述RAP料中集料回收方法，依據(jù)JTGE42－2005中方法T0302－2005對(duì)回收得到的RAP料中集料進(jìn)行篩分，見圖1和圖2，計(jì)算RAP料中集料的級(jí)配組成。

圖1 抽提完集料烘干

圖2 集料篩分

將RAP料中集料級(jí)配曲線與JTGF40－2004中規(guī)定的AC－13型混合料礦料級(jí)配范圍中值比較后發(fā)現(xiàn)，RAP料中粗集料的數(shù)量明顯偏少，見圖3。分析其可能原因，有如下幾點(diǎn)：①路面原材料中部分粗骨料的壓碎值不滿足規(guī)范要求；②原路面粗骨料可能在重載作用下被壓碎；③原路面銑刨過(guò)程中粗骨料可能被碾碎。

圖3 不同年份RAP料抽提后篩分結(jié)果

由于RAP料級(jí)配曲線中對(duì)應(yīng)的粗骨料缺乏，因此為保證混合料良好的性能，在再生瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)注意補(bǔ)充適當(dāng)?shù)拇止橇稀?/p>

5 RAP料中瀝青含量

準(zhǔn)確測(cè)定RAP料中瀝青含量是再生瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它直接關(guān)系到再生瀝青混合料中新瀝青摻量的確定。依據(jù)JTGE20－2011中方法T0722－1993，試驗(yàn)測(cè)定了不同年份RAP料中瀝青含量，測(cè)定結(jié)果見表1。

表1 RAP料中瀝青含量試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果

試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的操作嚴(yán)格把關(guān)，至少要注意2個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：①要盡可能地將RAP料上的舊瀝青抽提干凈，嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行數(shù)次重復(fù)抽提，以免抽提后的舊集料上有舊瀝青殘存而影響RAP料中瀝青含量測(cè)定的準(zhǔn)確性；②要準(zhǔn)確測(cè)定抽提液中礦粉的含量。

6 RAP料中瀝青性質(zhì)

在再生瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)中，為了能夠正確地選擇合適的瀝青再生方法，選擇合理標(biāo)號(hào)的新瀝青及再生劑的摻量，必須首先準(zhǔn)確測(cè)定RAP料中瀝青必要的技術(shù)指標(biāo)。

選擇高速局部破損較嚴(yán)重段落K36＋220（已使用10年）和K54＋300（已使用5年），將破損處銑刨，為考慮現(xiàn)場(chǎng)高溫加熱對(duì)舊瀝青性能的影響，取部分銑刨料直接加入到綜合養(yǎng)護(hù)車內(nèi)拌和，分別對(duì)上述4種舊料進(jìn)行分析。按照上述RAP料中瀝青回收方法，依據(jù)JTGE20－2011中方法T0604－2011，T0605－2011，T0606－2011和T0603－2011，分別測(cè)定RAP料中瀝青的25℃針入度、軟化點(diǎn)、15℃延度，測(cè)試結(jié)果見表2及圖4～圖6。

表2 RAP料中瀝青性質(zhì)

圖4 回收瀝青軟化點(diǎn)對(duì)比

圖5 回收瀝青15℃延度對(duì)比

圖6 回收瀝青25℃針入度對(duì)比

由RAP回收瀝青性質(zhì)分析：RAP料中瀝青的25℃針入度、軟化點(diǎn)和15℃延度均不能滿足規(guī)范要求，其中25℃針入度和15℃延度大幅度降低，軟化點(diǎn)升高，RAP料中瀝青已嚴(yán)重老化；與使用5年的瀝青相比，使用10年的瀝青軟化點(diǎn)有所升高，25℃針入度和15℃延度大幅度降低；相同的RAP料經(jīng)過(guò)加熱拌和后，老化程度進(jìn)一步加重。

7 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)分析銑刨料中回收的舊瀝青性能，銑刨料中瀝青含量較高，再生利用價(jià)值高。25℃針入度和15℃延度大幅度降低，軟化點(diǎn)升高，RAP料中瀝青已嚴(yán)重老化。

（2）通過(guò)分析不同使用年份的瀝青混合料銑刨料，與使用5年的瀝青相比，使用10年的瀝青軟化點(diǎn)有所升高，25℃針入度和15℃延度大幅度降低。故下一步選擇合適的再生劑并確定合理的再生劑摻量，使得舊瀝青性質(zhì)得以恢復(fù)。

（3）RAP料經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)直接加熱拌和后，老化程度進(jìn)一步加重。故有必要對(duì)RAP料在拌和過(guò)程中二次老化特性進(jìn)行研究，選擇合適的溫拌劑，確定合理的拌和溫度，從而減少RAP料中瀝青的二次老化。

（4）RAP料級(jí)配曲線中對(duì)應(yīng)的粗骨料缺乏，為保證再生混合料良好的性能，在再生瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)注意補(bǔ)充適當(dāng)?shù)拇止橇稀?/p>

［1］ 黃 勇.瀝青路面初期損壞現(xiàn)象及其特征分析［J］.交通科技，2004（4）：47－49.

［2］ 楊 平，聶憶華.舊瀝青路面材料再生利用調(diào)查和評(píng)價(jià)［J］.中外公路，2005（1）：98－101.

［3］ JFGF41－2008公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2008.

［4］ 呂偉民，嚴(yán) 家.瀝青路面再生技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，1989.

［5］ JTJ057－94公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社，1994.

［6］ JTJ052－2000公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社，2000.

［7］ 耿九光，戴經(jīng)梁，陳忠達(dá).熱再生瀝青混合料低溫抗裂性能全程評(píng)價(jià)［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)：交通科學(xué)與工程版，2008（6）：1029－1032.