莫燦峰

摘 要：瀝青熱再生技術是老路重新再生所采用的瀝青重新拌和利用技術，對于舊路面返修加固可以節(jié)約大量的資金成本，也能夠?qū)崿F(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展要求，瀝青路面的老化主要是瀝青成分在紫外線、熱能、氧化作用下使得瀝青路面結構荷載降低產(chǎn)生破壞。目前對于瀝青混合料的老化作用機理從宏觀已經(jīng)轉(zhuǎn)向分子結構的微觀結構認識，根據(jù)瀝青老化分析中分子的運動規(guī)律，更好的分析熱拌瀝青混合料受剪切破壞的規(guī)律。本文通過綜合分析熱拌瀝青混合料剪切破壞，及熱拌瀝青混合料特點，為熱再生瀝青的使用提供參考性建議。

關鍵詞：剪切破壞;熱拌再生;瀝青老化

0 引言

瀝青混合料在受熱作用下使得在自然因素和交通荷載作用下產(chǎn)生疲勞破壞，主要是由于瀝青使用壽命在這種溫度和荷載雙重作用下產(chǎn)生破壞。瀝青產(chǎn)生的不可逆作用使得路面荷載降低通常是由于瀝青老化作用。隨著瀝青老化瀝青混合料的性能逐漸降低，這種老化呈現(xiàn)規(guī)律性變化。瀝青混合料的老化作用主要受存儲、運輸、攤鋪作用的影響，在瀝青攤鋪過程中瀝青溫度較高老化作用較為明顯，在高溫狀態(tài)下瀝青老化一直在發(fā)生和發(fā)展[1]。

1 瀝青路面熱再生技術

1.1 瀝青熱再生法注意事項

熱再生瀝青混合料拌和施工重點控制好幾點：

（1）經(jīng)過試驗確定再生瀝青混合料的有效加熱拌和溫度，避免溫度過高或過低，盡可能避免由于高溫加大瀝青的老化。目前最常用的加熱爐采用耐火材料的熱風加熱爐，其作用原理是采用高溫煙氣加熱瀝青混合料，避免混合料直接與火焰接觸，降低瀝青混合料再次老化問題。這種設備加熱時間長，造成能源浪費是現(xiàn)在存在的缺點，導致施工時間延長。

（2）和新鋪瀝青一樣，需要在運輸過程中采取保溫防粘結設備措施，盡可能減少加熱后再生瀝青料的長距離運輸[2]。

（3）舊瀝青混合料一般加熱至130℃以上有大量的煙氣產(chǎn)生，帶走瀝青中的部分輕油分，直接排放會對大氣造成污染，直接采用布袋進行除塵，久而久之再生瀝青設備的除塵效果就會受到影響。目前設備采用尾氣二次燃燒進行解決二次污染問題。

1.2 瀝青熱再生優(yōu)缺點分析

路拌瀝青熱再生法的優(yōu)點：（1）現(xiàn)場路拌再生通過列車對舊路面進行加熱后重新碾壓后數(shù)小時后就能恢復交通，這樣施工周期短對交通影響小。（2）熱再生瀝青混合料在現(xiàn)場再生使用有效降低施工成本。（3）機械設備施工完就可以轉(zhuǎn)換場地，設備轉(zhuǎn)場快。

路拌瀝青熱再生法的缺點：（1）路拌現(xiàn)場再生熱拌瀝青混合料設備投資大，對設備要求較高。（2）現(xiàn)場熱再生混合料施工是一個動態(tài)的過程，質(zhì)量控制較為困難，要控制好熱再生瀝青混合料路面施工質(zhì)量進行實時檢驗。（3）現(xiàn)場熱再生混合料需要添加新瀝青拌和以彌補瀝青老化產(chǎn)生粘性不足，這樣會增加瀝青混合料總量導致路面標高增加。（4）目前熱拌瀝青在現(xiàn)場拌和會產(chǎn)生大量的藍色煙霧，污染環(huán)境，無法采用集中處理方式進行處理。（5）現(xiàn)場熱再生瀝青混合料無法進行轉(zhuǎn)場使用，高等級路面再生料只能適用于高等級路面[3]。

集中廠拌瀝青熱再生法優(yōu)點：（1）可以利用原有瀝青拌和料進行改造后使用，設備投資成本低。（2）集中廠拌瀝青混合料根據(jù)瀝青含量、瀝青的老化程度、含水率等進行摻加再生劑和選擇合適的拌和工藝，這樣拌和質(zhì)量容易控制，很好的控制熱拌再生料的生產(chǎn)質(zhì)量。（3）可以按照現(xiàn)場實際路面標高進行配料，標高控制偏差較容易控制。（4）再生后的熱再生混合料需要進行運輸，因此可以進行工地靈活運輸?shù)竭m合鋪筑位置，能更好的利用熱拌再生混合料。（5）由于集中廠拌瀝青流程控制較為成熟，煙霧的產(chǎn)生污染容易得到控制，目前為了更好的保護環(huán)境優(yōu)先推薦采用廠拌法進行拌制。

集中廠拌瀝青熱再生法缺點：（1）集中廠拌再生料的運輸費用有所增加，再生料運輸?shù)桨韬蠄黾邪韬希瑹嵩偕笮枰\輸?shù)浆F(xiàn)場進行攤鋪，因此相對于現(xiàn)場熱再生增加了運輸費用。（2）相比于現(xiàn)場拌和，為更好保護環(huán)境，減少設備投入，因此較為常見的還是采用集中廠拌熱再生瀝青混合料。

2 瀝青混合料老化性能分析

2.1 瀝青組分老化分析

瀝青的生產(chǎn)是通過石油進行蒸餾工藝調(diào)和處理形成的，其組成中由多種碳氫化合物形成的衍生化合物，這種化合物主要由芳香烴、烷烴、環(huán)烷烴等組成，瀝青的化學組成中碳、氫占97%以上，其中還含有少量的硫、氮、氧、釩、鐵、錳、鎳等元素，我國最常采用四組分分析方法進行分析，這對于瀝青老化作用機理的研究具有重要意義。四組分分析方法結構組分變化圖如圖1所示。

2.2 紅外光譜分析瀝青老化分析

道路石油瀝青是紅外吸收光譜結構分析中最常用的方法之一。通過紅外光譜圖與物質(zhì)結構微觀分析之間的對應關系進行分析，根據(jù)這種光譜分析來研究瀝青混合料分子結構及有機化合物化學過程反應的發(fā)生推測。瀝青的化學組分較為復雜，老化后會影響瀝青整體的性能，該性能通過光譜分析后得到[4]。

光譜分析基本原理是通過紅外光源照射在物質(zhì)上通過不同波長被分子吸收產(chǎn)生振動和轉(zhuǎn)動產(chǎn)生能級躍進，在光譜中由于波長被吸收而減弱形成紅外吸收光譜，光譜紅外根據(jù)物質(zhì)的不同譜帶強度及譜帶形狀進行識別，各種物質(zhì)吸收紅外物質(zhì)的峰值、數(shù)量可以很好的反映出分子結構、分子團功能的物理和化學特性。物質(zhì)的特性和紅外光譜之間具有比較嚴格的對應關系，這是基于物質(zhì)內(nèi)部結構特點和分子內(nèi)部結構對紅外輻射光譜特征建立定性的分析方法，瀝青混合料老化前后光譜試驗結果比較如圖2所示。

3 瀝青剪切變形分析

本次對熱拌瀝青混合料進行四組剪切疲勞試驗破壞進行了研究，以下分別對瀝青混合料試件最大剪切破壞、試件抗剪強度進行了綜合分析，分析計算數(shù)據(jù)如下表所示。

試件制作根據(jù)瀝青混合料的最佳瀝青用量進行試件制作，確定試件在60℃時的最大剪切破壞荷載，試驗結果如表1結果所示。

根據(jù)剪切破壞試驗最大破壞荷載應選用0.2～0.8倍最大荷載重復作用。試驗通過支撐塊和壓塊之間放置到試件的合適位置，試件處于支撐塊和壓塊的凹陷處，剪切試驗所采用半正弦矢波（振幅為施加荷載的大?。┑姆绞娇刂萍羟性囼灆C的加載大小， 頻率本次選用10 Hz，所得出的反復剪切作用使得試件破壞所需要的作用次數(shù)就是我們所確定的試件疲勞壽命[5]。

加載時間計算確定通過式確定，本次試驗所需的加載時間為：=0.016 s，本次選用的破壞相當于最大65 km/h的行車速度所產(chǎn)生的疲勞損壞。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)路面的破壞疲勞壽命和加載荷載正玄波有直接關系，由于結構的受力特點加載波形受力處于一側，因此稱作半正弦矢波加載。

根據(jù)試驗對瀝青荷載作用下產(chǎn)生的疲勞剪切破壞產(chǎn)生的剪應力-疲勞壽命關系如圖3所示。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)擬合繪制剪應力和疲勞壽命（）曲線，為瀝青混合料的層間界面剪應力，為混合料的疲勞壽命。

以上擬合的線形關系計算式得出剪應力-疲勞壽命線形關系函數(shù)，可表示為：

（1）

上式中：K表示疲勞壽命和豎曲線的截距;n表示疲勞壽命的對數(shù)曲線斜率。

根據(jù)試驗結果曲線求得（2）（3）式：

? （2）

（3）

當取值等于1時，單次荷載的作用對瀝青混合料層間產(chǎn)生的抗剪強度值。

瀝青受到剪力作用層間抗剪強度結構系數(shù)如下式（4）：

（4）

4 結語

本文通過對熱再生瀝青混合料進行性能和老化原因分析，從而更好掌握瀝青產(chǎn)生老化的作用機理，常用的瀝青熱再生技術采用現(xiàn)場熱再生和集中廠辦瀝青混合料再生兩種方式，并對兩種方法的優(yōu)缺點進行了綜合分析。

通過瀝青混合料老化的分析方法對瀝青混合料進行了綜合成分分析和光譜老化分析研究瀝青老化的基本原理，為緩解瀝青老化速度采取必要的措施。最后根據(jù)實際工程中剪切變形曲線進行分析，反映出瀝青剪切變形和疲勞壽命之間的變化關系。

參考文獻：

[1]喬向軍.瀝青路面熱再生技術在公路工程中的應用[J].交通世界，2020（25）：50-103.

[2]劉策.瀝青路面廠拌熱再生技術[J].建材與裝飾，2019（14）：200-270.

[3]王小兵.高摻量RAP在瀝青路面熱再生技術中的應用[D].鄭州大學，2019.

[4]郭瑾.談瀝青路面熱再生技術的應用要點[J].山西建筑，2018（36）：120-130.

[5]劉莎莎.瀝青路面熱再生技術在高速公路養(yǎng)護中的應用[J].交通世界，2018（22）：22-85.