陳 麗

(四川省交通勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 四川成都 610041)

瀝青路面在使用一定時(shí)間后，其整體性能將不能滿足路用要求，但作為路用材料仍有很高的利用價(jià)值。我國早期修筑的瀝青道路大部分已經(jīng)進(jìn)入修補(bǔ)階段，因此產(chǎn)生了大量的廢舊路面材料。隨著人們對(duì)環(huán)保的持續(xù)關(guān)注，瀝青路面再生利用技術(shù)越來越受到重視。通過路面再生，可以使所謂的廢舊路面材料重新滿足路用性能要求，既可節(jié)省大量材料資源和資金，也可避免環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和可持續(xù)發(fā)展[1]。瀝青路面再生，就是采用專用機(jī)械設(shè)備對(duì)舊瀝青路面或者回收瀝青路面材料(RAP)進(jìn)行處理，并摻加一定比例的新集料、新瀝青、再生劑(必要時(shí))等形成路面結(jié)構(gòu)層的技術(shù)。發(fā)達(dá)國家瀝青路面再生利用率很高，我國在20世紀(jì)80年代曾經(jīng)不同程度地利用過舊瀝青混合料修路，但一般只用于輕交通路面、路面墊層和非機(jī)動(dòng)車道等。近年來，為適應(yīng)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的要求，瀝青路面再生技術(shù)在我國公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)中已大范圍推廣應(yīng)用。

本文針對(duì)廠拌熱再生AC-13C瀝青混合料在遂回高速公路路面維修處治工程中的應(yīng)用，對(duì)瀝青路面再生技術(shù)進(jìn)行更深入的研究和學(xué)習(xí)。廠拌熱再生，即將回收瀝青路面材料(RAP)運(yùn)至瀝青拌和廠(場、站)，經(jīng)破碎、篩分，以一定的比例與新集料、新瀝青、再生劑(必要時(shí))等拌制成熱拌再生混合料鋪筑路面[1]。本文通過室內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)了遂回高速公路RAP的含水率、瀝青含量、砂當(dāng)量、級(jí)配，RAP中瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、延度，RAP中集料的壓碎值、密度、水洗法小于0.075顆粒含量，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果加入一定比例的新集料、新瀝青，對(duì)廠拌熱再生AC-13C瀝青混合料進(jìn)行目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)，得出RAP材料的適宜摻量，并對(duì)最終配比的再生瀝青混合料路用性能進(jìn)行驗(yàn)證，為實(shí)際工程提供指導(dǎo)。

1 廠拌熱再生瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟

廠拌熱再生混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，回收瀝青路面材料(RAP)從預(yù)處理后的RAP料堆取樣。廠拌熱再生混合料一般采用馬歇爾設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。配合比設(shè)計(jì)流程：

(1)確定工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍：根據(jù)公路等級(jí)、氣候條件、交通特點(diǎn)，充分借鑒成功經(jīng)驗(yàn)，確定工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍。工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍符合現(xiàn)行JTGF40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的相應(yīng)熱拌瀝青混合料級(jí)配范圍。

(2)確定RAP摻配比例。

(3)選擇新瀝青標(biāo)號(hào)和再生劑用量。

(4)材料取樣、試驗(yàn)。

(5)估算新瀝青用量及其占總瀝青用量的比例。

(6)礦料級(jí)配設(shè)計(jì)。

(7)確定最佳新瀝青用量。

(8)配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)。

2 原材料

本次廠拌熱再生瀝青混合料AC-13C目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的原材料包括70#A級(jí)道路石油瀝青、再生2#倉的RAP(5～15)mm、再生1#倉的RAP(0～5)mm、原生3#熱料倉的(9.5～13.2)mm碎石、原生2#熱料倉的(4.75～9.5)mm碎石、原生1#熱料倉的(0～2.36)mm石屑、填料礦粉。

2.1 70#A級(jí)道路石油瀝青

為改善RAP中舊瀝青的性能，選用新瀝青70#A級(jí)道路石油瀝青，由四川國創(chuàng)興路瀝青材料有限公司供應(yīng)，性能試驗(yàn)結(jié)果見表1。

2.2 回收瀝青混合料(RAP)

瀝青路面在使用過程中由于環(huán)境和汽車荷載等各種因素作用下，混合料中的瀝青發(fā)生了老化，混合料的集料也發(fā)生了改變，因此RAP要重新利用到再生混合料的生產(chǎn)中需要對(duì)其各項(xiàng)性能指標(biāo)(RAP的級(jí)配、含泥量、含水率、砂當(dāng)量等)進(jìn)行檢測(cè)，以判斷其是否滿足重復(fù)再利用的要求。將現(xiàn)場處理后的RAP篩分成兩檔，再生2#倉的RAP(5～15)mm

表1 70#A級(jí)道路石油瀝青指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

和再生1#倉的RAP(0～5)mm，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

從RAP試驗(yàn)結(jié)果可知，舊瀝青軟化點(diǎn)明顯升高，而針入度和延度明顯減小，說明舊瀝青老化較嚴(yán)重，變硬變脆，需要對(duì)舊瀝青進(jìn)行再生處理后方可利用。對(duì)RAP級(jí)配進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)粗骨料較少，細(xì)集料較多，這可能跟舊料的處理過程和瀝青路面在長期使用過程中承受的荷載有關(guān)。舊集料的物理、化學(xué)性能滿足施工要求，可用于廠拌熱再生。

2.3 新集料

原生3#熱料倉的(9.5～13.2)mm碎石、原生2#熱料倉的(4.75～9.5)mm碎石、原生1#熱料倉的(0～2.36)mm石屑、填料礦粉，集料由遂寧金橋鑫鑫建材廠供應(yīng)，礦粉由四川富敏礦業(yè)供應(yīng)，試驗(yàn)結(jié)果見表3～表5。

表2 回收瀝青混合料(RAP)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

表3 新粗集料指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

表4 新細(xì)集料指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

表5 礦粉指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

2.4 再生瀝青

委托方提供再生劑摻量為舊瀝青質(zhì)量的6.5 %，在此摻量下再生瀝青的性能指標(biāo)能達(dá)到新瀝青的相應(yīng)指標(biāo)，滿足廠拌熱再生瀝青混合料對(duì)再生劑用量的使用要求而不至于過度軟化再生混合料(表6)。

表6 再生瀝青指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

3 廠拌熱再生瀝青混合料生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)方法

3.1 初選級(jí)配

根據(jù)原材料的篩分結(jié)果，在設(shè)計(jì)級(jí)配范圍內(nèi)選擇三組粗(級(jí)配乙)、中(級(jí)配丙)、細(xì)(級(jí)配甲)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和瀝青用量的估算結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)[2]，并根據(jù)體積指標(biāo)、力學(xué)指標(biāo)等初選級(jí)配，試驗(yàn)結(jié)果見表7。級(jí)配甲礦料配比為原生3#倉：原生2#倉：原生1#倉：再生2#倉：再生1#倉：礦粉=25.0 %：25.0 %：17.0 %：19.0 %：11.0 %：3.0 %；級(jí)配乙礦料配比為原生3#倉：原生2#倉：原生1#倉：再生2#倉：再生1#倉：礦粉=29.0 %：28.0 %：10.0 %：20.0 %：10.0 %：3.0 %；級(jí)配丙礦料配比為原生3#倉：原生2#倉：原生1#倉：再生2#倉：再生1#倉：礦粉=26.0 %：28.0 %：13.0 %：19.5 %：10.5 %：3.0 %(圖1)。

表7 初選礦料級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果

注：表中油石比為新加瀝青與新加礦料和RAP料之和的比值。

圖1 礦料合成級(jí)配曲線

從體積指標(biāo)來看，級(jí)配乙的飽和度較差，級(jí)配甲和丙均滿足技術(shù)要求；從性能來看，級(jí)配丙的動(dòng)穩(wěn)定度最大，抗車轍性能最佳，因此選用級(jí)配丙作為設(shè)計(jì)目標(biāo)級(jí)配。

3.2 確定最佳油石比

按以礦料摻配比例預(yù)估的油石比為中值，以0.5 %間隔的不同油石比進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)(成型雙面擊實(shí)各75次)，理論最大相對(duì)密度按JTGF40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(B.5.6-1)要求用真實(shí)法實(shí)測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

根據(jù)毛體積相對(duì)密度、空隙率、穩(wěn)定度和瀝青飽和度確定最佳瀝青用量，得到最佳油石比為4.2 %。

表8 馬歇爾試驗(yàn)物理-力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

3.3 配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)

按確定的最佳油石比對(duì)熱再生混合料進(jìn)行路用性能(高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、滲水系數(shù))的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表9～表12。

表9 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

表10 殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

表11 車轍試驗(yàn)結(jié)果

表12 車轍試驗(yàn)結(jié)果 mL·min-1

通過混合料級(jí)配調(diào)試和相關(guān)驗(yàn)證試驗(yàn)，表明所設(shè)計(jì)的廠拌熱再生瀝青混合料AC-13C的抗水損害性能、高溫穩(wěn)定性能均滿足設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)所得結(jié)果可用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的廠拌熱再生瀝青混合料AC-13C采用了馬歇爾試驗(yàn)方法，經(jīng)過合理設(shè)計(jì)的再生瀝青混合料的馬歇爾技術(shù)指標(biāo)、抗水損害性能和高溫穩(wěn)定性能均能滿足設(shè)計(jì)要求。通過添加再生劑，舊瀝青的性能也得到了一定改善。

由于試驗(yàn)條件、時(shí)間的限制，再生改性瀝青混合料的抗疲勞性、耐老化性沒有加以研究，望在今后的試驗(yàn)中進(jìn)行相關(guān)研究。分檔后的RAP各檔性能不一，各檔RAP料以什么比例添加路用性能最佳，最佳的經(jīng)濟(jì)效益也可以進(jìn)行進(jìn)一步研究。