王如春（上海市長(zhǎng)寧區(qū)市政工程管理中心， 上海 200336）

隨著近年來人們對(duì)環(huán)保、社會(huì)效益的關(guān)注，瀝青路面再生利用技術(shù)越來越受到人們的重視，已成為公路工程建設(shè)中有待進(jìn)一步發(fā)展的重要實(shí)用技術(shù)。有學(xué)者[1]提出充分利用廢舊瀝青路面混合料的思路：將廢舊瀝青混合料經(jīng)過適當(dāng)處理后與新料一起，按照不同配比攤鋪使用，能夠達(dá)到較好的路用性能，從而實(shí)現(xiàn)瀝青銑刨料的再生循環(huán)使用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)與提升，再生瀝青混合料的利用率大為提高，但在工程實(shí)際中還沒有相應(yīng)的系統(tǒng)性評(píng)價(jià)體系或者檢測(cè)方法瀝青混合料中是否摻加了廢舊瀝青混合料的。在對(duì)再生瀝青混合料的常規(guī)路用性能檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，其抗車轍性能有所提高，但抗水損和抗低溫開裂性能則有所降低[2-3]。因此在瀝青混合料中大量添加銑刨料會(huì)對(duì)瀝青路面的使用性能產(chǎn)生不可測(cè)的影響。將沒有經(jīng)過技術(shù)論證的再生瀝青混合料鋪筑在道路上，會(huì)在很大程度上導(dǎo)致路面初期就發(fā)生嚴(yán)重?fù)p害，如水損害、路面開裂等，對(duì)行車安全性和舒適性產(chǎn)生嚴(yán)重不良后果。為了進(jìn)一步規(guī)范道路工程中瀝青銑刨料的再生利用，為以后再生瀝青混合料的檢測(cè)提供參考，同時(shí)也為了給道路工程的監(jiān)控方更好地把控工程質(zhì)量提供技術(shù)支撐，本文主要從瀝青混合料巖性、粗集料的集合特性、瀝青含量 3個(gè)方面對(duì)瀝青混合料中是否添加再生料進(jìn)行判斷與檢測(cè)。

1 集料巖性判斷方法

瀝青混合料是集料與瀝青混合，依靠集料顆粒之間嵌鎖形成骨架結(jié)構(gòu)和瀝青黏結(jié)力成型的一種路面材料。集料是瀝青混合料的主要組成材料之一。集料的性能對(duì)瀝青混合料的路用性能有顯著影響。瀝青混合料中添加有舊瀝青混合料后，瀝青混合料中集料巖性會(huì)發(fā)生變化。

巖性是指按照巖石的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)組成來定義的巖石的分類名稱。瀝青混合料中集料常用的巖石有石灰?guī)r、玄武巖、花崗巖、石英巖、輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖等。各種巖石由于成分和結(jié)構(gòu)組成的不同，形成了不同的使用性能，而路面各層由于功能、受力的不同又對(duì)集料所用巖石種類提出一定的要求。對(duì)于表面層，從受力看屬于三向受壓區(qū)，力學(xué)要求以抗剪、抗滑移為主，從功能看主要是提供平整的行駛表面和足夠的抗滑性能，因此對(duì)巖石各方面性能要求較高，以抵抗車輛的長(zhǎng)期荷載作用。

根據(jù)各結(jié)構(gòu)層的特定的不同功能要求，再結(jié)合工程實(shí)際和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮：在工程上，表面層一般采用玄武巖、輝長(zhǎng)巖或閃長(zhǎng)巖，中下面層由于對(duì)性能要求偏低，考慮到價(jià)格因素首選石灰?guī)r，其次是花崗巖。

路面各層使用的巖性不同，為判斷瀝青混合料中是否添加銑刨料提供了有效的解決思路。由于路面銑刨后，各層的銑刨料混合在一起堆放，因此再利用的銑刨料就包含了各路面結(jié)構(gòu)層不同巖性的集料。判斷瀝青混合料中是否添加了再生瀝青混合料，需要將混合料中的瀝青與集料分離，以觀察集料中是否含有多種巖性。同時(shí)，瀝青混合料中所添加的銑刨料的含量也可根據(jù)集料中不同巖性的集料比例進(jìn)行初步判斷。

道路工程中最常見的有玄武巖、石灰?guī)r、花崗巖等 3 種巖石。

玄武巖的主要成分是二氧化硅（SiO2）、三氧化二鋁（AL2O3）、氧化鐵（Fe2O3）、氧化鈣（CaO）、氧化鎂（MgO）。其中 SiO2占 40%～50%，遇稀鹽酸無劇烈反應(yīng)，顏色多為黑色、黑褐或暗綠色。玄武巖因?yàn)槭菐r漿噴出地表形成的，礦物質(zhì)結(jié)晶不完全，所以通常呈細(xì)粒至隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)。

石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣（CaCO3），礦物成分主要為方解石，伴有白云石、菱鎂礦和其他碳酸鹽礦物，有灰、灰白、灰黑、黃、淺紅、褐紅等色，與稀鹽酸會(huì)產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。

花崗巖是巖漿在地下深處經(jīng)冷凝而形成的深成酸性火成巖，主要以石英或長(zhǎng)石等礦物質(zhì)形式存在。花崗巖顏色一般為淺色，白色和淺肉紅色較常見。相比玄武巖，花崗巖礦物質(zhì)結(jié)晶程度高，常能形成發(fā)育良好、肉眼可辨的礦物顆粒。

對(duì)上述 3 種巖石，可以從抽提后的瀝青混合料中的集料進(jìn)行抽樣觀察：首先對(duì)集料進(jìn)行清水沖洗，清除表面殘留的部分灰塵與礦粉；接著將集料放入 100 ℃的烘箱，將集料表面水分烘干；最后可根據(jù)不同巖石的區(qū)別，區(qū)分集料巖性。如果存在表觀無法直接觀察的情況，可采用化學(xué)試劑輔助鑒別。

通過對(duì)集料巖性的了解，可快速地對(duì)瀝青混合料中是否摻加銑刨料進(jìn)行初步判斷。這種試驗(yàn)方法簡(jiǎn)潔、直觀，可以保證工程質(zhì)量。

2 粗集料幾何特征判斷方法

對(duì)銑刨料中集料級(jí)配的研究發(fā)現(xiàn)，銑刨料中細(xì)集料的比例出現(xiàn)了較大程度的增加[4]。這一現(xiàn)象主要是因?yàn)椴糠执箢w粒的集料在長(zhǎng)期的荷載作用下，集料棱角部分被磨成小顆粒的石粉而引起的。由于使用銑刨料的過程中一般會(huì)調(diào)整新加集料的級(jí)配，減少細(xì)集料的用量，使整個(gè)級(jí)配曲線良好，所以無法從細(xì)集料比例的角度來判斷是否使用了銑刨料。但是，銑刨料中的大顆粒粗集料在長(zhǎng)期使用過程中棱角被磨平的特征可以作為是否添加銑刨料的判斷依據(jù)。

集料的幾何特征可以分為輪廓形狀、棱角性和表面紋理 3 個(gè)方面，分別反映了集料的針片度、輪廓棱角的突出程度以及集料表面的粗糙度[5]。使用傳統(tǒng)的測(cè)量方法評(píng)價(jià)這些特征費(fèi)時(shí)費(fèi)力且精度較低。隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，近年來數(shù)字圖像處理技術(shù)在土木工程領(lǐng)域中的使用也日益廣泛，依靠該技術(shù)評(píng)價(jià)集料的幾何特征變得便捷和準(zhǔn)確。數(shù)字圖像處理篩分有效剔除了變異性較大的集料顆粒，粗集料分布均勻性提高[6]，可以提高粗集料對(duì)比度。李曉燕等人[7]通過自主研制的粗集料形態(tài)特征研究系統(tǒng)（MASCA）測(cè)得粗集料軸向系數(shù)、凸度、粗糙度、棱角參數(shù)、圓度、分形維數(shù)共 6 個(gè)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)值。涂新斌等人[8]使用圖像分析方法對(duì)花崗巖、云母、石英等顆粒的形狀進(jìn)行了研究，提出了二維形狀參數(shù)，并提出利用顆粒面積和周長(zhǎng)得到的參數(shù)，用以描述集料顆粒形狀效果，這樣更加合理。

對(duì)再生瀝青混合料進(jìn)行抽提篩分后，分別分離出其中4.75 mm 擋和 9.5 mm 擋的粗集料，同時(shí)選用原路面相同擋次的新集料（玄武巖和石灰?guī)r）進(jìn)行對(duì)比分析，分別使用數(shù)字圖像處理技術(shù)得到兩擋集料的平面形狀系數(shù)、圓度值、分形維數(shù)。平面形狀系數(shù)可用來評(píng)價(jià)集料的形狀特性，是集料等效橢圓的長(zhǎng)軸與短軸的比值，計(jì)算方法見式（1）：

式中：A—平面形狀系數(shù)；

L1—等效橢圓的長(zhǎng)軸長(zhǎng)，mm；

L2—等效橢圓的短軸長(zhǎng)，mm。

圓度值及分形維數(shù)是評(píng)價(jià)集料棱角性的指標(biāo)，圓度值越接近 1 的集料形狀越接近圓，計(jì)算方法見式（2）：

式中：R—圓度值；

P—集料周長(zhǎng)，mm；

A—集料面積，mm2。

分形維值還可以評(píng)價(jià)集料邊界的復(fù)雜程度，可以使用IPP 軟件內(nèi)置的計(jì)算維數(shù)方法得到。圖1 為銑刨料中抽提的集料。圖2 為新集料。圖3 為各種集料幾何特征參數(shù)對(duì)比。

圖1 銑刨料中抽提集料

圖2 新集料

圖3 各種集料幾何特征參數(shù)

本文將銑刨料中粒徑為 4.75 mm 和 9.5 mm 的集料與新石灰?guī)r、玄武巖中同粒徑大小的集料進(jìn)行分析對(duì)比。從圖3 各集料幾何特征參數(shù)的對(duì)照可以看出：①圓度和平面形狀系數(shù)都隨集料的不同有顯著的變化，而各集料的分形維數(shù)相差不大，可能是由于分形維數(shù)只是對(duì)集料表面精細(xì)程度的描述，與生產(chǎn)方法、廠家有關(guān)，各種集料的生產(chǎn)廠家都一樣，因此分形維數(shù)相差不大；②同一種石料，粒徑越大完整性越高，形狀也越接近圓形；③銑刨料中集料的圓度和平面形狀系數(shù)相比同等粒徑的新集料有明顯減小，可用于判斷瀝青混合料中是否添加銑刨料。

根據(jù)以上分析可知，若檢測(cè)混合料中的平面形狀系數(shù)大于或等于新集料的系數(shù)，則可判斷瀝青混合料中沒有添加廢舊瀝青再生瀝青混合料；反之，則添加了廢舊瀝青混合料。

3 瀝青含量判斷方法

由于瀝青在瀝青混合料中起到了將集料黏聚在一起的作用，是瀝青混合料抗水損、抗低溫開裂、抗車轍等性能的主要影響因素，因此對(duì)瀝青混合料中瀝青用量的檢測(cè)，一直是混合料的重要性能指標(biāo)。由于拌和不均等因素，所以一般要求瀝青用量在設(shè)計(jì)值上下浮動(dòng) 0.3%。但是，近年來發(fā)現(xiàn)部分瀝青混合料油石比常偏高 0.5% 以上，在混合料施工攤鋪時(shí)卻沒有表現(xiàn)出明顯的泛油現(xiàn)象，經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樵跒r青混合料中摻加了瀝青銑刨料。由于銑刨料中瀝青老化嚴(yán)重，在與新瀝青進(jìn)行拌和過程中，銑刨料表面的瀝青并不能完全參與拌和工作，相當(dāng)于黑色的巖石[9]，因此為了能夠滿足路面性能的要求，只能在混合料中額外添加新瀝青。這就使混合料的瀝青用量偏大。

因此，在檢測(cè)混合料瀝青用量過程中，如果發(fā)現(xiàn)瀝青用量偏高值超過 0.3%，且瀝青混合料施工攤鋪現(xiàn)場(chǎng)仍表現(xiàn)出較為干澀的現(xiàn)象，壓實(shí)后路面空隙率偏大，就可以初步判斷該瀝青混合料中可能添加了銑刨料。

4 結(jié) 語

根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)，提出快速判斷瀝青混合料中是否添加瀝青銑刨料的 3 種有效方法，為工程監(jiān)控方、監(jiān)理方控制施工質(zhì)量提供新思路。

（1）集料巖性判斷方法。銑刨料中集料種類比較復(fù)雜，當(dāng)在瀝青混合料中摻加銑刨料后，混合料的集料中必然會(huì)出現(xiàn)大量與原集料巖性不同的巖石。因此，可以將混合料進(jìn)行抽提后觀察集料中其他巖性的巖石所占比率，以判斷混合料中是否摻加了銑刨料。

（2）粗集料幾何特征判斷方法。根據(jù)對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，銑刨料中粗集料的圓度和平面形狀系數(shù)相比同等粒徑的新集料有明顯減小。因此，可以對(duì)比混合料抽提得到的集料與新集料的幾何特征，從而可判斷瀝青混合料中是否含有銑刨料。

（3）瀝青含量判斷方法。在混合料中添加了銑刨料以后，為了能夠保證混合料的性能滿足要求，一般會(huì)提高瀝青用量。因此，如果檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)瀝青用量偏多，超過 0.3%，且瀝青混合料施工攤鋪仍表現(xiàn)較為干澀，壓實(shí)后路面孔隙率偏大，便可判斷該瀝青混合料中可能添加了銑刨料。

通過以上 3 種快捷、操作簡(jiǎn)便的方式對(duì)再生瀝青混合料中是否添加銑刨料進(jìn)行判斷，可為今后再生瀝青混合料的規(guī)范施工提供參考，從而在保證工程質(zhì)量的前提下，節(jié)約工程成本。