(福建省高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，福州350017)

熱再生瀝青混合料的性能研究

■潘韶晞

(福建省高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，福州350017)

隨著公路的高速發(fā)展，大量的公路已進(jìn)入大、中修期，大量的翻挖、銑刨舊路面，不僅對(duì)環(huán)境產(chǎn)生巨大的危害，而且也造成大量?jī)?yōu)質(zhì)瀝青的浪費(fèi)。對(duì)瀝青混合料的再生利用進(jìn)行研究逐漸成為被人們所關(guān)注的一項(xiàng)新技術(shù)。本文主要通過(guò)對(duì)比新生產(chǎn)瀝青混合料及熱再生瀝青混合料的性能，對(duì)瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)熱再生基層技術(shù)進(jìn)行研究。

舊瀝青路面熱再生配合比設(shè)計(jì)混合料性能

1 再生瀝青混合料技術(shù)簡(jiǎn)介

瀝青熱再生技術(shù)是指對(duì)不能滿足使用要求的瀝青混凝土路面廢料通過(guò)各種措施進(jìn)行處理后重新利用的技術(shù)，包括對(duì)舊瀝青混凝土路面進(jìn)行翻挖、破碎、篩分，再與新集料、新瀝青、再生劑(必要時(shí))重新混合，形成具有預(yù)期路用性能的瀝青混合料，并重新鋪筑成路面面層。

瀝青再生技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：(1)能最大限度利用廢舊混合料，直接節(jié)省大量的砂石料和瀝青資源，同時(shí)有效節(jié)約開(kāi)采砂石料和廢棄舊料占用的大量土地資源；(2)瀝青再生技術(shù)通過(guò)重復(fù)利用瀝青混合料，防止瀝青混凝土廢料對(duì)棄置場(chǎng)所及其周邊環(huán)境的污染，同時(shí)通過(guò)減少石料的開(kāi)采，能有效保護(hù)林地，維護(hù)自然景觀和生態(tài)環(huán)境。因此，瀝青再生技術(shù)是公路建設(shè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，在我國(guó)現(xiàn)階段也具有重要的實(shí)際意義。

2 瀝青混合料級(jí)配確定

熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 配合比設(shè)計(jì)流程

本次配合比設(shè)計(jì)采用AC-16C瀝青混合料，未添加再生劑，原材料分別為南靖豐田豐順石料場(chǎng)集料、福建省永華投資有限公司礦粉、新立基70#瀝青、重慶海木交通工程有限公司ZM-118抗剝落劑。RAP料檢測(cè)結(jié)果如表1所示，新集料及RAP料篩分結(jié)果如表2所示。

表1 RAP料檢測(cè)結(jié)果

表2 新集料及RAP料篩分結(jié)果

根據(jù)礦料篩分及新生產(chǎn)瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)結(jié)果，初步擬定礦料組成比例如表3所示，合成級(jí)配如表4及圖2所示。

3 瀝青混合料性能研究

3.1 馬歇爾試驗(yàn)

瀝青混合料的拌合方法：舊料與新料在烘箱150℃加熱2h(礦粉單獨(dú)加熱)，瀝青在150℃熔化，拌和機(jī)預(yù)熱到170℃，舊料、新集料與瀝青拌和90s，再加入礦粉拌和90s。舊料在烘箱中加熱2h后，仍呈塊狀，并未自動(dòng)恢復(fù)為熱拌混合料狀態(tài)，但輕輕一碰即可解體。最佳瀝青用量根據(jù)新生產(chǎn)瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果確定，為保持再生瀝青混合料的總瀝青用量與新生產(chǎn)瀝青混合料基本一致，根據(jù)RAP瀝青含量試驗(yàn)結(jié)果，選取在新集料部分添加4.3%、4.6%、4.9%瀝青用量進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，并與新生產(chǎn)瀝青混合料進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表3 礦料組成比例

表4 混合料合成級(jí)配

圖2 混合料合成級(jí)配曲線圖

表5 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由表5可以看出，三種礦料比例組成的瀝青混合料馬歇爾空隙率均能達(dá)到規(guī)范中馬歇爾技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，而再生瀝青混合料馬歇爾空隙率略大于新生產(chǎn)瀝青混合料，并無(wú)明顯區(qū)別。

3.2 高溫穩(wěn)定性

瀝青混合料的穩(wěn)定性是指混合料在荷載作用下抵抗流動(dòng)變形的能力，穩(wěn)定性問(wèn)題一般出現(xiàn)在高溫季節(jié)，故習(xí)慣上叫高溫穩(wěn)定性。對(duì)于渠化交通的高等級(jí)公路的瀝青混凝土路面來(lái)說(shuō)，瀝青路面在行車(chē)荷載的反復(fù)作用下，特別是在高溫季節(jié)，瀝青混合料的強(qiáng)度和勁度都大規(guī)模下降，使得路面很容易產(chǎn)生車(chē)轍、推移、擁包、搓板等變形，所以研究瀝青路面的高溫性能是十分重要的。用于瀝青混合料高溫性能試驗(yàn)的方法很多，車(chē)轍試驗(yàn)的試件成型方法能較好地模擬現(xiàn)實(shí)施工情況，而且操作簡(jiǎn)便，試驗(yàn)時(shí)的受力狀況能較好地模擬實(shí)際路面荷載。因此，采用車(chē)轍試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行研究，本次車(chē)轍試驗(yàn)，使用300mm×300mm× 50mm的試件，溫度為60℃，壓強(qiáng)0.7MPa。試驗(yàn)結(jié)果如表6及圖3所示。

表6 車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果

圖3 車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果

由表6及圖3可以得出，動(dòng)穩(wěn)定度隨著RAP摻量的提高有了明顯的升高，再生瀝青混合料(40%RAP)相對(duì)于新生產(chǎn)瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度提高了70%，這是因?yàn)樵偕鸀r青混合料里面的舊瀝青經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化以后，針入度降低，粘度增大，抗變形能力增強(qiáng)，進(jìn)而提高了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

3.3 水穩(wěn)定性試驗(yàn)

瀝青路面的水損害是指瀝青路面在有水存在的條件下，經(jīng)過(guò)交通荷載和溫度漲縮的反復(fù)作用，水分對(duì)瀝青起乳化作用，導(dǎo)致瀝青混合料強(qiáng)度下降，同時(shí)，由于水分入侵瀝青與集料之間的界面，在水動(dòng)力的作用下，瀝青膜逐漸與集料剝離，導(dǎo)致集料之間的粘結(jié)力喪失而發(fā)生的路面破壞過(guò)程。瀝青混合料的水穩(wěn)性，即瀝青混合料抵抗受水侵蝕逐漸產(chǎn)生瀝青膜剝離、掉粒、松散、坑槽而破壞的能力。造成瀝青路面水損害的原因，除了降雨及交通荷載的作用外，瀝青混合料的水穩(wěn)定性也是重要的原因。再生瀝青混合料水穩(wěn)定性的好壞能夠反映再生路面的耐久性以及抗水損害的能力。本文分別通過(guò)浸水馬歇爾試驗(yàn)所得的瀝青混合料殘留穩(wěn)定度以及凍融劈裂強(qiáng)度比來(lái)評(píng)價(jià)水穩(wěn)定性的好壞。

3.3.1 瀝青混合料的穩(wěn)定度試驗(yàn)

再生瀝青混合料與新生產(chǎn)瀝青混合料分別制作馬歇爾試件，進(jìn)行常規(guī)穩(wěn)定度以及48h浸水穩(wěn)定度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表7及圖4、5所示。

表7 各類(lèi)型混合料殘留穩(wěn)定度

圖4 瀝青混合料穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

圖5 瀝青混合料殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

由表7及圖4、5分析得出：(1)隨著RAP摻量的增加，瀝青混合料的穩(wěn)定度增大，這是由于舊料上的瀝青經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化而非常堅(jiān)硬，使得馬歇爾試件的剛性增加，并且舊料的摻量越大，穩(wěn)定度越高，但這并不代表瀝青路面的耐久性好，相反，因柔性太差，往往容易出現(xiàn)脆裂；(2)瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度與RAP摻量相關(guān)性不大，這是因?yàn)闉r青混合料的水穩(wěn)定性還跟集料的比表面即結(jié)構(gòu)瀝青有關(guān)，含有舊料的瀝青混合料其空隙率也大一些，但同時(shí)結(jié)構(gòu)性瀝青要多一些，瀝青不容易從集料上剝落。綜合兩方面的因素，馬歇爾殘留穩(wěn)定度的結(jié)果與再生混合料的相關(guān)性不是很明顯。

3.3.2 瀝青混合料的凍融劈裂試驗(yàn)

再生瀝青混合料與新生產(chǎn)瀝青混合料分別進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表8及圖6、7所示。

表8 瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

圖6 瀝青混合料劈裂試驗(yàn)結(jié)果

圖7 瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度比

由表8及圖6、7分析得出：瀝青混合料的凍前劈裂強(qiáng)度隨著RAP摻量的增加而增大，這與穩(wěn)定度的結(jié)果相似，都是由于瀝青老化變硬導(dǎo)致強(qiáng)度增加。凍后破裂強(qiáng)度以及強(qiáng)度比隨著RAP摻量的增加明顯降低，說(shuō)明再生混合料的水穩(wěn)定性不如新生產(chǎn)的瀝青混合料。瀝青混合料的水損害機(jī)理是因?yàn)樗M(jìn)入骨料和瀝青間的界面，形成界面破壞。對(duì)于再生混合料來(lái)說(shuō)，還存在一個(gè)界面即新瀝青和舊瀝青的界面，在這個(gè)界面上由于新舊瀝青不能充分相溶，這個(gè)界面的粘結(jié)力比骨料與瀝青之間的粘附力小，也比單純新瀝青間或舊瀝青間的粘結(jié)力小，這樣水分子很容易進(jìn)入這個(gè)界面，使新舊瀝青相剝落，形成水損害。

4 結(jié)論

本文通過(guò)瀝青混合料性能試驗(yàn)，分析了再生瀝青混合料與新生產(chǎn)瀝青混合料的優(yōu)劣，得出如下結(jié)論：

(1)在相同瀝青含量和礦料級(jí)配下，再生瀝青混合料與新生產(chǎn)瀝青混合料的馬歇爾空隙率相差不大。

(2)再生瀝青混合料相比新生產(chǎn)瀝青混合料有更好的高溫穩(wěn)定性。

(3)再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性和新生產(chǎn)瀝青混合料有明顯的差距。

因此，我們?cè)趯?duì)舊料進(jìn)行再生時(shí)要盡量做到舊料中的泥土灰塵等雜質(zhì)盡可能的少，并且選用瀝青粘附性好的石料，這樣可以較好地改善再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

目前國(guó)內(nèi)公路交通事業(yè)快速發(fā)展，采用先進(jìn)的路面再生技術(shù)已經(jīng)勢(shì)在必行。瀝青路面熱再生技術(shù)以顯著的有點(diǎn)具有廣闊的應(yīng)用前景，應(yīng)積極對(duì)其相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究和探索，不斷完善熱再生技術(shù)的缺點(diǎn)，使其能夠滿足公路不斷發(fā)展的需求。

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