劉芳 周薇 吳聰 黃志鋼

摘要：為提高瀝青路面就地熱再生技術的處理效果，文章以廣西河池地區(qū)某高速公路為實際工程案例，對就地熱再生混合料級配進行優(yōu)化設計，并通過水穩(wěn)定性試驗、車轍試驗和路面鋪筑質(zhì)量檢測，研究了瀝青中添加再生劑的不同含量、不同集料配比用量對瀝青混合料路面就地熱再生性能的影響。結果表明：RAP料的級配正常，回收瀝青的老化程度偏高，但仍滿足再生要求;新添加瀝青混合料AC-13的級配為3#級配，再生劑的摻量為RAP瀝青的5%時，路面鋪筑質(zhì)量檢測的壓實度、滲水系數(shù)、抗剪強度和構造深度等都滿足規(guī)范要求，具有良好的施工質(zhì)量和路用性能。

關鍵詞：道路工程;舊路改造;就地熱再生技術;級配設計;性能研究

0 引言

就地熱再生技術是一項新興的預防性養(yǎng)護瀝青路面的措施，在路面養(yǎng)護維修當中被廣泛應用，還取得了很不錯的成效。養(yǎng)護維修方式與傳統(tǒng)高等級瀝青路面相比較，該項技術降低了瀝青、集料等有限資源的消耗，而且傳統(tǒng)的養(yǎng)護措施中RAP料造成的土地浪費以及環(huán)境污染問題得到了有效解決，該技術是一種綠色環(huán)保型再生技術，具有較好的經(jīng)濟效益，有利于生態(tài)資源的節(jié)約和對環(huán)境的保護[1]。

就地熱再生技術的混合料在施工后的路用性能會出現(xiàn)一定的問題，因此很有必要進行新的混合料配合比優(yōu)化設計。游金梅等研究的結論表明再生混合料的級配設計應該考慮施工當?shù)氐慕煌ㄇ闆r，以及考慮天氣狀況等一些因素[2]。尤江等研究結論顯示了再生混合料的各性能和集料的級配有著很密切的聯(lián)系，設計合理的混合料配合比時，混合料的各項性能均能滿足相對應規(guī)范要求[3]。林翔等研究不同瀝青路面施工的工藝、再生方式的特性和適用的范圍，探討如何選擇適合的再生方法進行實際路面改造，并提出適合我國的再生方式選擇方法及原則[4]。

本研究以廣西河池市某高速公路為實際案例，研究了瀝青中添加再生劑的不同含量、不同集料配比用量對瀝青混合料路面就地熱再生性能產(chǎn)生的影響，對實際施工的路段進行了取樣和試驗分析，結果顯示該施工路段具有很好的路用性能。

1 試驗原材料

舊的瀝青路面回收材料（AC-13）、新瀝青混合料AC-13、某品牌高性能再生劑等所用原材料均滿足規(guī)范要求[5]。

為了解原始路面材料的狀態(tài)，對該道路進行了隨機取樣，采用專用儀器對RAP進行提取，再進行分離篩分，通過對該試驗的分析檢測，得出的數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，繪制了級配曲線（見圖1）。從圖1可以知道，原路面的瀝青混合料為AC-13，其中混合料中瀝青的含量占4.5%，且原路面級配仍然滿足相應規(guī)范的要求，不需要再次調(diào)整。

對原路面瀝青進行了瀝青的三大指標（針入度、延度、軟化點）及瀝青混合料的試驗，得出原路面瀝青混合料的性能及其老化程度數(shù)據(jù)，結果如表2所示。

由表中試驗數(shù)據(jù)可以清晰知道，原瀝青的針入度值為12.3 mm，延度值為3.1 cm，軟化點值為65.7 ℃，和規(guī)范要求偏離較大，這表明原路面道路經(jīng)過長時間嚴重的荷載，長時間天氣環(huán)境等因素的共同作用下，使得瀝青的硬度變硬，脆性強度變強，試驗結果說明該路段原路面瀝青老化很嚴重，但是按照相關規(guī)范，該老化后的瀝青可以滿足就地熱再生技術的再生要求[6]。

2 就地熱再生施工工藝

就地熱再生是先將原始路面進行加熱，添加一定的再生劑，翻松拌和均勻，最后進行再生混合料的攤平鋪勻。與此同時，將新混合料直接攤鋪于再生料上面，兩層混合料通過碾壓機一次碾壓成型。本實驗方案所添加的新瀝青混合料厚度為3 cm，施工工藝圖如圖2所示。

3 就地熱再生瀝青混合料的級配控制

3.1 再生劑的添加量

為了使原來路面瀝青及瀝青混合料性能可以得到一定復原，本實驗分別添加了3.0%、5.0%、8.0%的再生劑進行瀝青三大指標（針入度、延度、軟化點）和一些相關聯(lián)的試驗，相關的數(shù)據(jù)結果如圖3～6和表3所示，該數(shù)據(jù)結果可以得出最佳的再生劑添加使用量。

根據(jù)以上圖表可以知道，隨著再生劑添加量的不斷增大，瀝青的針入度值逐漸變大，延度逐漸變大，軟化點逐漸變小，說明該瀝青三大指標均得到一定的復原;空隙率隨著再生劑使用量的增加而變小，當添加8%再生劑時，其空隙率為2.7%，不能滿足要求，且瀝青恢復情況和添加5.0%再生劑時的情況相差不大，因此根據(jù)試驗結果和以往的工程經(jīng)驗，可以知道再生劑添加使用量確定為5.0%最為合適。

3.2 新添加瀝青混合料AC-13配合比的控制

3.2.1 礦料級配試驗

本試驗的新添加混合料采用了三種不同配比的級配，礦料的油石比、級配情況見表4。

由表4可以清楚知道，1#、2#級配的0.075 mm通過率都較高，全部在8.0%以上，比生產(chǎn)配合比高了2.0%以上，使得瀝青混合料AC-13的膠漿偏多，3#級配的0.075 mm通過率合適。

如圖7所示，采用1#、2#配比進行了就地熱再生的施工，添加的3 cm新瀝青混合料經(jīng)壓實成型后出現(xiàn)了問題，從圖7路表效果可知，路表構造深度較大，粗集料較多，粗集料之間缺少了細集料的填充，而采用3#配比進行就地熱再生混合料經(jīng)壓實成型后，路表的外觀改善很多。

如圖8所示，從采用三個配比的路面取芯試件來看，1#、2#配比下的路表外觀粗集料較多，構造深度較大，空隙率較大，而3#配比路表外觀有了明顯改善，平整且密實。因此3#配比施工的路表效果最為合適。

3.2.2 水穩(wěn)定性試驗和車轍試驗

由于3#配比施工的路表效果最佳，對3#配比的瀝青混合料AC-13（新添加）進行高穩(wěn)和水穩(wěn)驗證性試驗，得出的數(shù)據(jù)如表5、表6所示。

由表5、表6可以明顯看出，其凍融劈裂殘留強度（RT）比為84.1%，浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度（MS）為90.2%，動穩(wěn)定度（DS）平均值為1 355次/mm，全部滿足相應的技術規(guī)范要求。

4 路面質(zhì)量檢測

對就地熱再生施工的路面（新添加為3#配比瀝青混合料）進行了現(xiàn)場路面質(zhì)量檢測。

4.1 壓實度

對就地熱再生施工后的瀝青路面進行鉆取芯樣，測試新添加的3 cm新瀝青混合料AC-13的壓實度。在測試過程中，將芯樣下部的原路面瀝青混合料切割掉，只測試新添加的3 cm新瀝青混合料AC-13的壓實度，測試數(shù)據(jù)結果如表7所示，其中取樣的芯樣毛體積相對密度本實驗采用表干法來測定。

由表7可以很明顯看出，不同樁號的三個面層芯樣的壓實度分別為95.3%、96.5%、95.6%，且值全部>93%，說明面層芯樣試件的壓實度全部符合設計時的要求。

4.2 滲水系數(shù)

用滲水儀對該施工的新瀝青路面進行了滲水系數(shù)試驗，測試的結果見表8。

由表8可以清楚知道，路面滲水系數(shù)在150 ml/min左右，均小于滲水系數(shù)要求，這說明該施工的路面滲水系數(shù)較小，符合要求。

4.3 構造深度

為了評價就地熱再生所施工的瀝青路面的抗滑性能，對該路段已經(jīng)完成施工的路面進行構造深度的試驗測試，測試數(shù)據(jù)見表9。

由表9可以知道，施工的路面平均構造深度為0.94 mm，根據(jù)《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D50-2006）對其構造深度≥0.55 mm的要求[7]，同時考慮路表的密實性，該施工路面的構造深度最合適，符合規(guī)范要求。

4.4 抗剪強度試驗

為了評價就地熱再生施工過后的瀝青路面和新舊瀝青混合料的粘結效果，對該路面芯樣開展了25 ℃的抗剪強度的試驗測試，試驗數(shù)據(jù)如表10所示。

由表10數(shù)據(jù)可以知道，就地熱再生施工的瀝青路面平均抗剪強度為0.41 MPa，大于技術要求值，符合技術規(guī)范要求，這說明新舊瀝青混合料之間粘結效果良好。主要的原因是就地熱再生施工機組將原路面加熱耙松，導致新舊瀝青混合料相互嵌擠，形成一個整體。

5 結語

（1）從抽提篩分原路面混合料的試驗結果可知道，原路面混合料為AC-13，檢測瀝青含量是4.5%，原路面的級配滿足了規(guī)范要求，不需要再次調(diào)整。

（2）通過測定瀝青三大指標（針入度、延度、軟化點）及空隙率，分析得出再生劑的添加使用量是5.0%時，瀝青的三大指標恢復效果最佳且符合空隙率要求。

（3）瀝青路面就地熱再生所添加的新瀝青混合料AC-13施工配合比采用3#配合比時，其動穩(wěn)定度（DS）、凍融劈裂殘留強度（RT）比和浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度（MS）符合技術要求。

（4）路面現(xiàn)場質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)結果顯示，壓實度、滲水系數(shù)、芯樣抗剪強度和路面構造深度等都滿足規(guī)范要求，具有良好的施工質(zhì)量和路用性能。

參考文獻：

[1]吳 凡，吳廣文，仰建崗.瀝青路面就地熱再生瀝青混合料配合比設計[J].公路交通科技（應用技術版），2018，14（11）：143-145.

[2]游金梅.RAP摻量對熱再生混合料路用性能影響[J].公路工程，2015，40（2）：92-96.

[3]尤 江.再生瀝青混合料的設計及路用性能試驗研究[D].重慶：重慶交通大學，2015.

[4]林 翔.瀝青路面再生利用關鍵技術研究[D].北京：北京工業(yè)大學，2010.

[5]JTGF40-2004，公路瀝青路面施工技術規(guī)范[S].

[6]JTG/T5521-2019，公路瀝青路面再生技術規(guī)范[S].

[7]公路瀝青路面設計規(guī)范編寫組.公路瀝青路面設計規(guī)范釋義手冊[M].北京：人民交通出版社，2008.

收稿日期：2020-06-10