劉世錦 LIU Shi-jin；楊蜜 YANG Mi；董俊杰 DONG Jun-jie

（昆明市政工程設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，昆明 650228）

0 引言

目前，我國(guó)早期城市化進(jìn)程中所建設(shè)的大量市政道路已進(jìn)入大修期，瀝青路面老化嚴(yán)重，出現(xiàn)了不同程度的網(wǎng)裂、車轍及松散等病害，大量的市政道路等待養(yǎng)護(hù)維修[1]。傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)維修方式多采用挖出舊料加鋪新料的方式，這樣的維修方法勢(shì)必會(huì)造成舊料的浪費(fèi)及舊料堆放產(chǎn)生環(huán)境污染問題，尤其對(duì)于市政道路，舊料的回收與利用顯得尤為重要[2]。美國(guó)于上世紀(jì)初期便開始了瀝青路面再生技術(shù)的研究，目前美國(guó)已在80%的道路養(yǎng)護(hù)維修中使用了再生技術(shù)，極大的節(jié)約了資源并取得了較好的路用性能[3]。我國(guó)對(duì)于再生技術(shù)的研究起步于上世紀(jì)80 年代，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)：使用再生技術(shù)對(duì)瀝青路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修后可有效降低養(yǎng)護(hù)成本，同時(shí)可較大程度的利用舊料并回收利用舊瀝青，大約可節(jié)省30%的新瀝青用量[4-5]。再生技術(shù)發(fā)展至今目前主要分為現(xiàn)場(chǎng)或廠拌熱再生、現(xiàn)場(chǎng)或廠拌冷再生四種工藝[6]，現(xiàn)場(chǎng)熱拌再生技術(shù)由于其施工速度快、維修成本低、舊料利用率高及交通影響小目前已被廣泛應(yīng)用于市政道路養(yǎng)護(hù)維修中來(lái)。

本文對(duì)AC-13 型現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青混合料的相關(guān)性能及應(yīng)用進(jìn)行了研究，檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)了現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青混合料的實(shí)際應(yīng)用效果。

1 室內(nèi)試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原材料

①舊瀝青：舊瀝青混合料來(lái)自某市政道路瀝青路面上面層（AC-13），采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器提取舊混合料中的瀝青，測(cè)得舊料中瀝青含量為5.7%，相關(guān)性能指標(biāo)如表1 所示。

在回收瀝青中摻入一定量的再生劑（江蘇蘇博特公司生產(chǎn)，型號(hào)：潤(rùn)強(qiáng)①R-RA101）以改善相關(guān)性能達(dá)到規(guī)范要求。再生劑摻量及相關(guān)性能檢測(cè)見表1。由表1 可知，再生瀝青的軟化點(diǎn)與針入度在再生劑摻量為5%時(shí)達(dá)到了規(guī)范要求的范圍，因此，試驗(yàn)工程應(yīng)用中取再生劑摻量為5%。

表1 舊瀝青與再生瀝青性能檢測(cè)

②新瀝青：試驗(yàn)選用基質(zhì)瀝青選用殼牌A-70 瀝青，主要技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 殼牌A-70 瀝青性能指標(biāo)

③新集料：粗細(xì)集料選用工地附近拌合廠提供的玄武巖碎石，石灰?guī)r粉末作為礦粉，相關(guān)性能指標(biāo)見表3、表4。

表3 粗集料性能檢測(cè)

表4 細(xì)集料性能檢測(cè)

1.2 再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

1.2.1 級(jí)配設(shè)計(jì)

舊瀝青混合料的銑刨篩分后的集料級(jí)配組成與不同舊路摻量下再生瀝青混合料的目標(biāo)級(jí)配見表5。

表5 舊集料級(jí)配與再生料級(jí)配設(shè)計(jì)（AC-13）

1.2.2 確定最佳瀝青用量

參照相關(guān)規(guī)范[7-8]分別制備不同舊料摻量的馬歇爾試件進(jìn)行試驗(yàn)確定最佳瀝青最佳摻量，以70%舊料摻量為例，試驗(yàn)結(jié)果見表6，根據(jù)各指標(biāo)與瀝青用量的曲線關(guān)系，確定70%舊料摻量下的最佳瀝青用量為4.72%。

表6 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果（70%舊料摻量）

采用同樣的方法分別確定50%、80%舊料摻量下再生混合料的最佳瀝青用量分別為4.8%、4.83%。

1.3 試驗(yàn)方案

參照相關(guān)規(guī)范[9]對(duì)不同舊料摻量再生料進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)路用性能，試驗(yàn)方案見表7。

表7 室內(nèi)試驗(yàn)方案及條件

2 室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 高溫穩(wěn)定性

車轍試驗(yàn)結(jié)果見圖1。由圖1 可知，50%、70%、80%舊料摻量下再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度分別為3681 次·mm-1、4043 次·mm-1、5859 次·mm-1，高溫穩(wěn)定性能較好，動(dòng)穩(wěn)定度在舊料摻量增加的情況下逐漸增加，當(dāng)舊料摻量由50%提高到70%時(shí)，動(dòng)穩(wěn)定度提高了9.83%，舊料摻量由70%提高到80%，動(dòng)穩(wěn)定度提高了近44.92%，增長(zhǎng)幅度明顯增大。證實(shí)相關(guān)研究成果[10]：舊料的摻入有利于提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能。

圖1 車轍試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果

2.2 低溫抗裂性

小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果見圖2，試驗(yàn)選用MTS 試驗(yàn)機(jī)。

圖2 小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

由圖2 可知，50%、70%、80%舊料摻量下再生瀝青混合料的破壞應(yīng)變分別為2968uε、2515uε、1907uε，表明低溫抗裂性能在舊料摻量增加的情況下出現(xiàn)了降低，這是因?yàn)榕f料摻量后增加了混合料的老化程度，抗裂性能隨之下降。其中舊料摻量由50%提高到70%時(shí)，低溫破壞應(yīng)變降低了15.26%，舊料摻量由70%提高到80%，低溫破壞應(yīng)變降低了24.17%，破壞應(yīng)變與舊料摻量成線性相關(guān)，因此工程應(yīng)用中應(yīng)對(duì)再生料中的舊料摻量引起注意，選取合適的舊料摻量。

2.3 水穩(wěn)定性

再生料的水穩(wěn)定性能試驗(yàn)結(jié)果見圖3。由圖3 可知，不同舊料摻量下的殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比均滿足規(guī)范大于80%的要求，具有較好的水穩(wěn)定性能，且隨著舊料的摻量的增加，水穩(wěn)定性能呈增大趨勢(shì)，這是因?yàn)榕c新瀝青相比，舊料中的老化瀝青具有較高的粘度，使得再生瀝青粘度較大，增強(qiáng)了水穩(wěn)定性能，這也間接證實(shí)了相關(guān)研究成果[11]：相比于新拌瀝青混合料，摻入舊料后的再生瀝青混合料水穩(wěn)定性能要優(yōu)于前者。

圖3 凍融劈裂與浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

3 工程應(yīng)用

3.1 試驗(yàn)路段概況

某市政道路建成于2012 年，路面上面層采用4cm 厚AC-13，2021 年1 月對(duì)該道路進(jìn)行路面調(diào)查，發(fā)現(xiàn)瀝青路面已出現(xiàn)不同程度的老化，在路面上面層出現(xiàn)了較多的網(wǎng)裂、車轍及松散等病害，PCI（路面狀況指數(shù)）評(píng)定為C 級(jí)。路面養(yǎng)護(hù)維修措施擬采用現(xiàn)場(chǎng)復(fù)拌熱再生工藝：現(xiàn)場(chǎng)銑刨4cm 厚舊瀝青面層后加鋪4cm 厚AC-13 再生瀝青混合料。選定K11+265~K11+765 段作為試驗(yàn)路段，新瀝青、新集料及再生劑均同室內(nèi)試驗(yàn)，再生劑摻量取5%，舊料摻量取70%，對(duì)應(yīng)最佳瀝青用量取4.72%，級(jí)配設(shè)計(jì)參照室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行。施工過程中嚴(yán)格參照相關(guān)規(guī)范[7-8]嚴(yán)格控制施工質(zhì)量并及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。

3.2 施工要點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)熱再生工藝根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)路面病害程度的不同一般可選用重鋪再生、復(fù)拌再生及整形再生三類，本次道路養(yǎng)護(hù)維修采用復(fù)拌再生工藝，具體工藝流程為：路面清掃→舊路面加熱軟化→舊路面銑刨→再生料拌合（添加舊料、再生劑、新集料、新瀝青拌合）→再生料攤鋪→碾壓，施工過程中應(yīng)注意如下施工要點(diǎn)。

①舊路面加熱：加熱車速度宜控制在2~5m/min，加熱溫度宜保持在130~140℃，加熱寬度宜比舊路銑刨的寬度兩邊各多0.2m。

②舊路面銑刨：銑刨的深度按舊路面層厚度控制，銑刨溫度不小于70℃。

③再生料拌合：根據(jù)配合比，在回收舊料中摻入再生劑、新集料、新瀝青進(jìn)行拌合，確保拌合均勻。

④再生料攤鋪：攤鋪溫度：120~150℃，攤鋪速度：1.5~5m/min。

⑤碾壓：采用雙鋼輪或輪胎壓路機(jī)對(duì)再生攤鋪料進(jìn)行碾壓，設(shè)備若采用前者宜適量減少噴水，采用后者不宜噴水。

⑥開放交通：以路表溫度小于50℃作為開放條件。

3.3 檢測(cè)及評(píng)價(jià)

K11+265~K11+765 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路段養(yǎng)護(hù)維修完成后，參照相關(guān)規(guī)范[8]對(duì)試驗(yàn)路段性能進(jìn)行了檢測(cè)如表8 所示。由表8 可知，試驗(yàn)路段K11+265~K11+765 維修后的各項(xiàng)性能指標(biāo)均遠(yuǎn)優(yōu)于養(yǎng)護(hù)前且較好地滿足規(guī)范要求[8]，現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量良好，平均壓實(shí)度達(dá)到了96.78%，構(gòu)造深度較大，路面平整度較高。表明現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)在市政道路的養(yǎng)護(hù)維修中取得了良好的應(yīng)用效果，具備推廣價(jià)值。

4 結(jié)論

①在AC-13 型舊料中摻入5%的再生劑后，回收瀝青的軟化點(diǎn)與針入度得到了較好的恢復(fù)，符合規(guī)范要求。

②再生瀝青混合料中的各項(xiàng)性能受舊料影響較大，其中高溫穩(wěn)定性能、水穩(wěn)定性能隨舊料摻入量增加呈增大趨勢(shì)，低溫抗裂性能呈降低趨勢(shì)。

③合理的舊料摻量下，再生瀝青混合料各項(xiàng)性能可較好滿足規(guī)范要求，并在高溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性能方面優(yōu)于新拌料。

④工程應(yīng)用實(shí)例表明：在市政道路的養(yǎng)護(hù)維修中采用現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)后取得了良好的應(yīng)用效果，具備推廣價(jià)值。