徐 斌,劉黎萍,邵慧君

(1.上海奉賢建設(shè)發(fā)展(集團(tuán))有限公司,上海市 201400；2.同濟(jì)大學(xué),上海市 200092)

高舊料摻量廠拌熱再生瀝青混合料在大中修工程中的應(yīng)用

徐 斌1,劉黎萍2,邵慧君2

(1.上海奉賢建設(shè)發(fā)展(集團(tuán))有限公司,上海市 201400；2.同濟(jì)大學(xué),上海市 200092)

結(jié)合“瀝青路面材料再生利用技術(shù)研究和工程示范”課題,論文開(kāi)展了高舊料摻量廠拌熱再生瀝青混合料設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用研究,包括廢舊瀝青混合料的性能評(píng)價(jià)、新瀝青及新集料的選擇、廠拌熱再生混合料組成設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)、再生混合料質(zhì)量控制、試驗(yàn)路工程觀測(cè)與評(píng)價(jià)等幾方面。為保障高舊料摻量廠拌熱再生瀝青混合料在大中修工程中的應(yīng)用質(zhì)量,有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

瀝青路面；廠拌熱再生；高舊料摻量；路用性能

0 引言

路面在使用過(guò)程中,由于氣象環(huán)境與交通荷載的綜合作用,會(huì)逐漸衰變、老化,進(jìn)而養(yǎng)護(hù)、維修并產(chǎn)生大量的廢舊瀝青混合料。這些舊瀝青混合料雖然其整體性能不能滿足路用要求,但作為路用材料仍有很高的利用價(jià)值。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)與估算,通過(guò)瀝青路面再生利用,僅高速公路翻修工程,我國(guó)年平均節(jié)省材料投資可達(dá)近百億元,足以形成一個(gè)符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的產(chǎn)業(yè)鏈。因此,瀝青路面再生利用技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注和重視,成為高速公路建設(shè)領(lǐng)域亟待深入研究的關(guān)鍵實(shí)用技術(shù)。

在我國(guó),瀝青路面再生技術(shù)主要有廠拌冷再生技術(shù)、就地冷再生技術(shù)、廠拌熱再生技術(shù)、就地?zé)嵩偕夹g(shù)。在所有的再生技術(shù)中,廠拌熱再生瀝青混合料具有經(jīng)濟(jì)效益明顯、混合料性能較好等優(yōu)勢(shì),日益廣泛應(yīng)用于市政、公路工程中。但由于技術(shù)、管理、控制仍缺乏經(jīng)驗(yàn),再生混合料的性能往往較全新瀝青混合料差,且再生混合料的差異性較大,加上施工方面的原因,造成廠拌熱再生混合料的舊料摻量較低,一般為30%左右,且多用于道路的中下面層。但舊料摻配率越高,其經(jīng)濟(jì)效益越顯著,因此,本文主要針對(duì)高舊料摻量的廠拌熱再生瀝青混合料在大中修工程中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 廢舊瀝青混合料的評(píng)價(jià)

瀝青路面在長(zhǎng)期使用的過(guò)程中,在行車(chē)荷載和環(huán)境因素的作用下會(huì)不斷發(fā)生老化,瀝青混合料的老化主要表現(xiàn)為瀝青的老化和集料的細(xì)化,不同來(lái)源的舊瀝青混合料,其性能差異很大,因此室內(nèi)首先將回收的瀝青路面材料進(jìn)行破碎、篩分、預(yù)處理,分為0～11 mm以及11～30 mm兩檔,對(duì)舊瀝青混合料進(jìn)行篩分試驗(yàn),測(cè)定舊料抽提后的篩分?jǐn)?shù)據(jù),結(jié)果見(jiàn)表1。然后采用三步法高保真瀝青回收系統(tǒng),對(duì)回收獲得的舊瀝青進(jìn)行三大指標(biāo)試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出,舊瀝青的針入度減小,軟化點(diǎn)升高,而15℃下延度發(fā)生脆斷,表明舊瀝青的老化程度比較嚴(yán)重,因此當(dāng)舊料摻量較高時(shí),需要同步添加新瀝青及再生劑對(duì)其進(jìn)行再生。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

針對(duì)課題高舊料摻量熱再生混合料的設(shè)計(jì)目標(biāo),結(jié)合工程實(shí)際,室內(nèi)研究選用了兩種常用的瀝青混合料類(lèi)型 AC-13C及 AC-25C型。其中AC-13C型再生混合料用作面層,新瀝青采用SBS I-D,新集料采用0～5 mm及5～15 mm石灰?guī)r,舊料摻量為40%、50%；AC-25C型再生混合料用作下面層,新瀝青采用70#A級(jí)基質(zhì)瀝青,新集料采用0～5 mm、5～15 mm、15～25 mm、25～31.5 mm石灰?guī)r,舊料摻量為50%,再生劑采用反序脫蠟工藝,可以做到再生劑中完全不含蠟且流點(diǎn)低,具有更好的低溫性能與粘附性能,同時(shí)具有優(yōu)秀的天然溶解力,易滲透、熔合,可與瀝青回收料很好的融合。填料采用石灰石細(xì)磨礦粉。原材料技術(shù)指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40與課題對(duì)原材料的要求。試驗(yàn)頻率滿足《道路、排水管道成品與半成品施工及驗(yàn)收規(guī)程》DG/TJ08-87中的要求。

表1 舊瀝青混合料抽提后篩分試驗(yàn)結(jié)果

表2 舊瀝青三大技術(shù)指標(biāo)

3 廠拌熱再生混合料配合比設(shè)計(jì)及路用性能評(píng)價(jià)

廠拌熱再生混合料的配合比設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比驗(yàn)證、試拌4個(gè)階段。采用馬歇爾體積法,根據(jù)舊料瀝青的含量添加新瀝青、再生劑。經(jīng)過(guò)一系列的試驗(yàn),確定最佳瀝青含量以及再生劑摻量。設(shè)計(jì)的三種再生混合料在最佳瀝青含量下的各項(xiàng)路用性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3～表5。

表3 50%舊料摻量的AC-25C再生混合料各項(xiàng)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表4 40%舊料摻量的AC-13C再生混合料各項(xiàng)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表5 50%舊料摻量的AC-13C再生混合料各項(xiàng)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),熱再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度普遍較高,分析認(rèn)為主要是舊瀝青老化變硬的結(jié)果。同時(shí)由于舊瀝青變硬、變脆,熱再生混合料的低溫抗裂性能較普通熱拌混合差,但是仍然能滿足規(guī)范要求。因此在混合料的組成設(shè)計(jì)時(shí),可考慮將目標(biāo)空隙率降低,著重關(guān)注再生混合料的低溫抗裂性能。

4 再生混合料質(zhì)量控制

再生混合料中由于含有舊料,且舊料經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的分檔后,其抽提后的篩分?jǐn)?shù)據(jù)仍然會(huì)存在較大的差異,從而導(dǎo)致再生混合料的級(jí)配存在一定的不穩(wěn)定性,因此拌合樓應(yīng)結(jié)合實(shí)際條件盡可能的對(duì)舊料進(jìn)行多檔分級(jí),當(dāng)條件不允許時(shí),舊料也至少應(yīng)分為兩檔。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)舊料的分類(lèi)管理,不同道路來(lái)源,不同使用年限的舊料應(yīng)分類(lèi)堆放,且應(yīng)配備防雨防曬棚,防止舊料在環(huán)境作用下進(jìn)一步老化。同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)同一來(lái)源每一預(yù)處理批次的舊料應(yīng)進(jìn)行舊瀝青含量及舊瀝青混合料級(jí)配的監(jiān)測(cè),加強(qiáng)預(yù)處理好的舊料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集頻率,有效實(shí)時(shí)掌握舊料的變異情況,根據(jù)變異情況調(diào)整生產(chǎn)配合比,有效控制再生瀝青混合料的質(zhì)量。

廠拌熱再生的拌合設(shè)備與普通熱拌混合料的不同,其必須具備獨(dú)立的舊料稱量與加熱裝置,同時(shí)應(yīng)具有較大的拌合功率,實(shí)現(xiàn)再生混合料的均勻拌合。課題研究中拌合樓采用瑞士安邁3000型瀝青混合料攪拌設(shè)備,4000型熱再生系統(tǒng),采用高位平行滾筒加熱舊料,回收料動(dòng)態(tài)分級(jí)喂料系統(tǒng)。各施工環(huán)節(jié)溫度控制見(jiàn)表6。

表6 廠拌熱再生生產(chǎn)各環(huán)節(jié)溫度控制

為有效控制廠拌熱再生瀝青路面的施工質(zhì)量,混合料按500噸/批次的檢驗(yàn)頻率進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。檢驗(yàn)混合料的級(jí)配及瀝青用量。生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意：再生混合料生產(chǎn)過(guò)程中所需添加的新瀝青較普通熱拌混合料少,因此當(dāng)新集料最大粒徑偏大時(shí),往往無(wú)法被瀝青完全裹覆,導(dǎo)致再生混合料中出現(xiàn)花白料的現(xiàn)象。此時(shí)絕不能增加瀝青用量,而應(yīng)增加拌合時(shí)間,否則將導(dǎo)致攤鋪現(xiàn)場(chǎng)混合料經(jīng)膠輪壓路機(jī)碾壓后出現(xiàn)泛油現(xiàn)象。

5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路

針對(duì)課題研究的高舊料摻量廠拌熱再生混合料類(lèi)型AC-13C型及AC-25C型,分別在上海市不同公路中修工程中攤鋪了試驗(yàn)路。具體情況見(jiàn)表7。

表7 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路情況匯總

上述試驗(yàn)路攤鋪壓實(shí)后約一周左右時(shí)間,分別測(cè)試了其平整度、滲水系數(shù)、構(gòu)造深度、摩擦系數(shù),同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)鉆取了芯樣,進(jìn)行壓實(shí)度的評(píng)價(jià)。試驗(yàn)路現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表8～表10。

三條試驗(yàn)路施工結(jié)束后路面質(zhì)量良好。截至目前,路面使用狀況良好,未出現(xiàn)任何病害。之后,課題組將對(duì)試驗(yàn)路進(jìn)行后續(xù)的跟蹤觀測(cè)。

表8 四平公路現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)

表9 團(tuán)青公路現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)

表10 新林公路上面層現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)

6 結(jié)論

結(jié)合“瀝青路面材料再生利用技術(shù)研究和工程示范”課題,論文開(kāi)展了高舊料摻量廠拌熱再生瀝青混合料設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用研究,將舊料摻量提高至50%,且鋪筑了相應(yīng)的試驗(yàn)路。試驗(yàn)路檢測(cè)結(jié)果表明,通過(guò)合理評(píng)價(jià)舊料的性能,加強(qiáng)舊料的處置管理,控制再生混合料的拌合生產(chǎn)過(guò)程,所設(shè)計(jì)生產(chǎn)的廠拌熱再生瀝青混合料的舊料摻量可提高至50%,且再生混合料的性能滿足路用性能要求。研究成果為高舊料摻量廠拌熱再生技術(shù)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

U414

A

1009-7716(2015)09-0226-03

2015-06-12

徐斌(1987-),男,上海人,助理工程師,從事瀝青混合料的試驗(yàn)、生產(chǎn)和研究工作。