李 映

（核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610065）

0 引言

瀝青路面在自然環(huán)境與車輛荷載的長(zhǎng)期作用下，面層瀝青會(huì)逐漸老化，并產(chǎn)生車轍、疲勞裂縫、水毀坑槽等病害。目前，我國(guó)在對(duì)瀝青路面進(jìn)行維修或改造時(shí)，主要是將面層銑刨或者在原路面上加鋪新的瀝青面層，銑刨面層將產(chǎn)生大量的廢舊瀝青混合料。廢舊瀝青混合料是一種可循環(huán)利用的道路材料，若將其隨意廢棄，不僅浪費(fèi)資源，而且因?yàn)r青不易處理，會(huì)對(duì)堆置地環(huán)境產(chǎn)生比較嚴(yán)重的破壞。

目前針對(duì)廢舊瀝青混合料的使用方法很多，比如：就地?zé)嵩偕?、廠拌熱再生、就地冷再生等，但瀝青路面在使用過程中會(huì)發(fā)生老化，內(nèi)部集料也因長(zhǎng)期受各種荷載的擠壓和沖擊，導(dǎo)致粗集料破碎，細(xì)集料含量增加。而銑刨機(jī)在對(duì)瀝青面層進(jìn)行銑刨的同時(shí)，也是對(duì)結(jié)構(gòu)層的二次破壞，使回收的廢舊瀝青混合料級(jí)配具有離散性。在對(duì)廢舊瀝青混合料進(jìn)行回收利用的過程中，舊瀝青混合料的級(jí)配也直接參與級(jí)配組成，因合成級(jí)配不可控，進(jìn)而影響再生瀝青混合料的路用性能。本文通過對(duì)廢舊瀝青混合料的級(jí)配變異情況進(jìn)行研究，分析舊瀝青混合料級(jí)配各檔變異性，對(duì)確保合成級(jí)配穩(wěn)定性具有重要作用。

1 變異性分析方法

變異系數(shù)是反映數(shù)據(jù)離散程度的絕對(duì)值，其值沒有量綱，能進(jìn)行客觀比較，可以消除單位和平均數(shù)不同對(duì)兩個(gè)或多個(gè)資料變異程度比較的影響，變異系數(shù)的計(jì)算公式為：

式中：

S——為樣本標(biāo)準(zhǔn)差；

CV——變異系數(shù)，%。

在實(shí)際工程中常用標(biāo)準(zhǔn)差S來作為衡量隨機(jī)變量取值均勻程度的數(shù)量指標(biāo)，但并不能反映出隨機(jī)變量各自取值的分散程度是否相同。因此，若要比較變量均勻程度與自身取值的相對(duì)關(guān)系，就要用變異系數(shù)來反映隨機(jī)變量自身的不穩(wěn)定性。

東南大學(xué)黃曉明教授在《瀝青路面再生利用理論與實(shí)踐》[1]中采用分計(jì)篩余標(biāo)準(zhǔn)差與分計(jì)篩余均值的比值作為變異系數(shù)，更直觀地反映級(jí)配各檔料的變異性大小，即：

式中：

Sj——為第j級(jí)分計(jì)篩余百分率標(biāo)準(zhǔn)差；

——為第j級(jí)分計(jì)篩余百分率；

CVj——級(jí)配第j級(jí)分計(jì)篩余變異系數(shù)。

本文的研究中采用分計(jì)篩余作為混合料變異性的研究對(duì)象。

根據(jù)文獻(xiàn)[2]，發(fā)現(xiàn)再生瀝青混合料與舊瀝青混合料的級(jí)配變異性、摻量之間有如下關(guān)系式：

式中：

粒徑為jmm礦料變異系數(shù)；

表示分檔后i#的粒徑為jmm的集料變異系數(shù)；

表示分檔后i#的粒徑為jmm集料分計(jì)篩余；

βi——混合料分檔后各檔摻量百分比。

2 舊瀝青混合料級(jí)配及變異性分析

舊瀝青混合料在再生料中隨著摻配比例增加，其也應(yīng)直接參與級(jí)配設(shè)計(jì)。分析舊瀝青混合料的級(jí)配及變異性，可以粗略判斷舊瀝青混合料的級(jí)配組成與均勻性。

2.1 舊瀝青混合料級(jí)配

對(duì)于處理后的舊瀝青混合料，直接篩分得到的級(jí)配結(jié)果如表1、圖1所示。本文選擇某高速公路瀝青路面上、下面層銑刨料，按照實(shí)際使用于新建瀝青路面中面層為例，最終以AC-20型級(jí)配的上下限作為實(shí)際應(yīng)用參考級(jí)配范圍。

表1 舊瀝青混合料級(jí)配通過質(zhì)量百分率/%

圖1 舊瀝青混合料級(jí)配曲線圖

根據(jù)表1、圖1 可知，舊瀝青混合料級(jí)配組成：0～2.36mm粒徑的混合料占總量的24.83%；2.36～13.2mm粒徑的混合料占比達(dá)到71.95%，而大于13.2mm粒徑的混合料所占的比例為3.17%。分析表明，瀝青路面經(jīng)過長(zhǎng)期作用后，其中粗集料破碎，導(dǎo)致中等粒徑集料與細(xì)集料的含量增加，也表明銑刨后的瀝青混合料級(jí)配組成不合理。

2.2 舊瀝青混合料級(jí)配變異性分析

實(shí)驗(yàn)采用四分法進(jìn)行取樣，保證足量的原料以及取樣的均勻性。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算混合料級(jí)配變異系數(shù)，結(jié)果如表2所示，舊瀝青混合料級(jí)配變異曲線見圖2。

根據(jù)表2、圖2可以看出，瀝青混合料在1.18～4.75mm范圍內(nèi)，其級(jí)配變異系數(shù)較小，而小于1.18mm 和大于9.5mm粒徑集料的變異系數(shù)較大?？梢员砻鳎郝访嬖谑褂眉般娕倩厥者^程中，破碎嚴(yán)重的是粗集料，粗集料的破碎導(dǎo)致中粒徑的集料與細(xì)集料增加，而中等粒徑在舊料中占的比例更大，其變異系數(shù)相對(duì)較小。考慮到部分細(xì)集料粘附在粗型集料上，因此細(xì)集料部分的變異系數(shù)偏高，這說明在對(duì)舊瀝青混合料進(jìn)行利用時(shí)，需進(jìn)行篩分以及做好分檔，盡量多利用中粒徑混合料，減少級(jí)配變異系數(shù)，以此更能保證再生瀝青混合料路用性能穩(wěn)定性。

表2 舊瀝青混合料變異性統(tǒng)計(jì)表

圖2 舊瀝青混合料級(jí)配變異曲線

2.3 抽提后瀝青混合料集料級(jí)配

考慮到實(shí)際應(yīng)用過程中，集料外包裹的舊瀝青將與新瀝青通過再生反應(yīng)一起作用于再生瀝青混合料，為了研究新瀝青的添加量以及再生料的級(jí)配組成，則有必要對(duì)舊瀝青混合料集料級(jí)配及變異性進(jìn)行分析。

通過實(shí)驗(yàn)處理將舊瀝青混合料中的瀝青與集料進(jìn)行剝離，得到舊瀝青混合料的級(jí)配如表3所示。

表3 抽提后混合料級(jí)配

由圖3、4可知，集料的級(jí)配超過級(jí)配上限，且整體級(jí)配偏細(xì)，13.2mm 以上粒徑篩孔的通過率超過95%，2.36mm孔徑以上均超過級(jí)配上限值，由此表明使用后大顆粒集料基本被壓碎或因銑刨和二次破碎時(shí)被細(xì)化。

由圖3可知，對(duì)比未抽提處理混合料級(jí)配和抽提后集料級(jí)配，抽提處理后混合料中細(xì)集料顯著增加，粗集料含量減少，結(jié)果表明舊瀝青混合料中部分細(xì)集料與瀝青一同粘結(jié)在粗集料中，通過離心抽提處理后，細(xì)料及粉料從瀝青中分離出來。由表3及圖3、4的結(jié)果表明：舊混合料的集料細(xì)化比較嚴(yán)重，抽提后瀝青混合料的級(jí)配大致呈S型曲線，在實(shí)際應(yīng)用中需對(duì)銑刨后的舊料進(jìn)行分檔處理，避免再生混合料級(jí)配不均勻。

圖3 舊集料級(jí)配曲線

圖4 銑刨原料與處理后集料級(jí)配對(duì)比

2.4 抽提后瀝青混合料集料級(jí)配變異性分析

回收舊瀝青混合料通常都是將整段路面舊料進(jìn)行堆放，造成堆積混合料的級(jí)配存在很大的離散性，通過分析其變異特性，得到控制級(jí)配離散性措施。

由表4及圖5結(jié)果顯示：1.18～4.75mm粒徑間的變異系數(shù)在10%～20%之間，表明該段粒徑的變異性較小，集料整體級(jí)配穩(wěn)定性較好；小于0.6mm的級(jí)配變異系數(shù)在20%～40.4%，變異系數(shù)較大；而大于9.5mm粒徑的級(jí)配變異系數(shù)最大，其中16mm粒徑的變異系數(shù)高達(dá)91.3%。結(jié)果表明：瀝青路面在使用及回收過程中，混合料中粗集料的破損程度最大，導(dǎo)致細(xì)集料含量增加，而因?yàn)榕f瀝青裹覆細(xì)集料粘結(jié)在粗集料中，也導(dǎo)致細(xì)集料部分的變異系數(shù)偏大。

圖5 舊混合料集料級(jí)配變異率曲線

表4 集料分計(jì)篩余及變異性統(tǒng)計(jì)表

通過對(duì)比原料級(jí)配和抽提處理后的混合料集料級(jí)配的變異系數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)兩者的變異規(guī)律相似，中間的級(jí)配變異系數(shù)都較小，細(xì)集料與粗集料部分的變異系數(shù)偏大。因此可以表明，在實(shí)際工程應(yīng)用中對(duì)舊瀝青混合料進(jìn)行分檔利用很有必要，可以減少級(jí)配的變異性，以及準(zhǔn)確地使用新瀝青添加比例，保證再生混合料的性能穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語

（1）通過分析舊瀝青混合料以及抽提處理后的集料的分計(jì)篩余值進(jìn)行變異性研究，直觀地反映級(jí)配各檔料的變異性大小。

（2）通過分析舊瀝青混合料級(jí)配的變異性，細(xì)集料與粗集料的變異系數(shù)最大，混合料整體的變異性偏大，因此在對(duì)原路面銑刨回收后，對(duì)于舊瀝青混合料應(yīng)進(jìn)行分檔使用，根據(jù)變異性：1.18～4.75.5mm級(jí)配變異系數(shù)比較??；小于1.18mm和大于9.5mm粒徑集料的變異系數(shù)較大，在實(shí)際工程使用中，可以此分為三檔使用，以減少整體合成級(jí)配的變異性。