高盼盼

（山西工程科技職業(yè)大學(xué)，山西 晉中 030600）

0 引言

廠拌冷再生是將回收瀝青路面材料運(yùn)至拌和廠，經(jīng)破碎、篩分后，以一定的比例與新集料、活性填料、水分進(jìn)行常溫拌合，常溫鋪筑形成路面結(jié)構(gòu)層的瀝青路面再生技術(shù)。瀝青路面廠拌冷再生技術(shù)在道路工程中取得廣泛應(yīng)用，對舊瀝青路面做銑刨、破碎、篩分處理后，獲得具有重復(fù)利用價值的材料，結(jié)合新瀝青、新集料等進(jìn)行常溫拌和，拌制而成的混合料路用性能良好，利用此部分混合料鋪筑成型的路面基層或下面層質(zhì)量可靠，兼具保障質(zhì)量、提高廢舊材料利用水平、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等優(yōu)勢[1-3]。

某高速公路工程路面總厚度70cm，經(jīng)10余年的使用后，路面顯現(xiàn)出不同程度的裂縫、車轍、坑槽等病害，路用性能明顯降低。為妥善處理公路瀝青路面的現(xiàn)有問題，妥善解決路面病害的同時減少廢舊材料浪費(fèi)，降低成本，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量提升和成本控制多項(xiàng)目標(biāo)，本文采取瀝青路面廠拌冷再生技術(shù)，按比例摻入新料，并測試混合料的路用性能。

1 試驗(yàn)材料及配合比

1.1 再生劑

舊瀝青混合料的再生效果與再生劑有關(guān)，不同類型的再生劑所帶來的再生效果各異。在本次試驗(yàn)中，將乳化瀝青作為再生劑，用此類材料恢復(fù)舊瀝青性能，同時發(fā)揮出其穩(wěn)定性、滲透性的優(yōu)勢。以瀝青質(zhì)含量低、富含芳烴的瀝青為基礎(chǔ)材料，經(jīng)特定工藝處理后制作成可用于試驗(yàn)的再生劑，即慢裂乳化瀝青，其技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 慢裂乳化瀝青的技術(shù)指標(biāo)

1.2 其他材料

（1）水泥：32.5或42.5級的硅酸鹽水泥。

（2）粗集料：經(jīng)反擊式破碎機(jī)軋制而成，要求集料表面粗糙、干凈、干燥，細(xì)長扁平顆粒含量在許可范圍內(nèi)。在選取粗集料時，從壓碎值、吸水率、針片狀顆粒含量等方面進(jìn)行綜合評價，并根據(jù)公路等級予以選取，具體要求如表2所示。

表2 粗集料質(zhì)量技術(shù)要求

（3）細(xì)集料：天然砂、石屑、機(jī)制砂屬于重要的細(xì)集料，要求材料的顆粒級配合理，干燥、干凈、無風(fēng)化。在選取廠拌冷再生混合料的細(xì)集料時，嚴(yán)格控制砂當(dāng)量與＜0.075mm部分的含量，用0.075mm篩孔過篩，對于0～3mm、0～5mm的細(xì)集料，各自的通過率分別不超過15%、10%。

1.3 配合比

根據(jù)中型和細(xì)型密級配礦料級配范圍進(jìn)行再生混合料配合比的設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容如表3所示。

表3 再生混合料的礦料級配范圍

按照骨架-密實(shí)型（S型）的要求進(jìn)行廠拌冷再生混合料礦料級配設(shè)計(jì)，重點(diǎn)參考礦料級配范圍，在設(shè)計(jì)時需著重考慮到中值下方、上方和接近中值三條曲線，獲得初步的級配設(shè)計(jì)方案后，再結(jié)合混合料路用性能結(jié)果做全面的分析，經(jīng)過優(yōu)化后，確定合適的礦料級配設(shè)計(jì)方案。部分舊路面材料和新集料缺乏良好的級配時，可在不影響混合料質(zhì)量的前提下采用分檔調(diào)整的方法。

2 試件的制備與養(yǎng)生

制備試件：準(zhǔn)備舊料和新料，控制兩部分材料的質(zhì)量和用量；按礦料質(zhì)量的3%～5%加水，拌和以便潤濕粒料表面；摻入乳化瀝青，做連續(xù)1min的拌和，經(jīng)過此階段的拌和后，混合料色澤呈褐色；最后摻入水泥，拌和1min。

試件的養(yǎng)生：準(zhǔn)備烘箱，連同試模將其轉(zhuǎn)至其中，在60℃的恒溫環(huán)境中做24h 的養(yǎng)生；隨后，于室溫中放置72h。

3 路用性能試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)路段

試驗(yàn)路段長度取2km，路基寬度12m，路面寬度9m，上面層施工材料采用廠拌冷再生瀝青混合料，厚度為4cm?；旌辖煌棵繒円篂?000臺，考慮的是有超、重載車輛通行環(huán)境，根據(jù)前述提及的條件進(jìn)行試驗(yàn)，檢驗(yàn)廠拌冷再生混合料的路用性能。

3.2 抗壓強(qiáng)度

3.2.1 水泥摻量設(shè)計(jì)

從混合料抗壓強(qiáng)度的角度分析不同水泥摻量所帶來的影響，在本次試驗(yàn)中，水泥:舊瀝青路面材料的比例有兩種，即4.5∶95.5和5.5∶94.5（均為質(zhì)量比）。

3.2.2 級配設(shè)計(jì)

方案一：原基層混合料:原路面混合料:石屑=30∶30∶40；

方案二：原基層混合料:石屑=60∶40。

試驗(yàn)檢測的重點(diǎn)考慮指標(biāo)為最大干密度和最佳含水量，將其作為縱坐標(biāo)，將混凝土摻量作為橫坐標(biāo)，根據(jù)試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)生成圖形，評價兩項(xiàng)指標(biāo)在不同水泥摻量時的表現(xiàn)。經(jīng)過分析后，得出如下結(jié)論：

（1）隨著水泥用量的增加，最佳含水量提高，原因在于水泥水化對水的需求量較大，因此以較高的摻量取用水泥時，為滿足正常水化的要求，混合料的含水量將增加，進(jìn)而表現(xiàn)出最佳含水量隨之提高的規(guī)律。

（2）隨著水泥用量的增加，最大干密度提高，原因在于以較高的摻量取用水泥時，混合料由于水泥的存在而具備較強(qiáng)的粘結(jié)性能，從而顯現(xiàn)出最大干密度提高的規(guī)律。在方案一中，最大干密度在不同水泥摻加量時的變化程度存在差異，以水泥摻量從4.5%增至5.5%、5.5%增至6.5%為例，最大干密度分別增加約48%、22%，即隨著水泥摻量的進(jìn)一步增加，最大干密度雖然有所加大但其增速已經(jīng)放緩。

對混合料做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測試，方法是：制備直徑和高度均為150mm的樣品，制備完成后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，包含6d的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和1d的常規(guī)水浸泡，再針對制備成型且養(yǎng)護(hù)到位的試件做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測試。實(shí)測結(jié)果顯示，壓實(shí)系數(shù)為96%，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著水泥摻量的增加而提高，代表值和平均值均有降低的變化。究其原因，以較高的摻量取用水泥后，水泥水化產(chǎn)生硬凝性物質(zhì)，其對于提高混合料的強(qiáng)度有促進(jìn)作用，且理論上硬化效果將隨著水泥摻量的增加而逐步變好；但需注意的是，以過高的摻量取用水泥時，其水化熱作用劇烈，硬化后易出現(xiàn)收縮裂縫，反而影響混合料的強(qiáng)度增長，因此實(shí)測抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)出階段性的變化，即由較大的增加幅度逐步減小。

混合料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度會因是否摻入水泥穩(wěn)定劑而存在差異，若摻入，則該項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)低于單級水泥穩(wěn)定基層強(qiáng)度，其中原面層混合料中的材料組成屬于重要的原因，其含有部分瀝青（柔性材料），試樣的強(qiáng)度降低。經(jīng)過對比分析后，認(rèn)為方案一較為合適；綜合考慮無側(cè)限抗壓強(qiáng)度要求和材料用量的控制要求，確定合適的水泥摻量，由于在5.5%以上時實(shí)測無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，因此可按照5.5%的摻量取用水泥，以減少不必要的材料使用量。

3.3 低溫抗裂性能

考慮普通瀝青混合料和冷再生混合料，設(shè)定不同的水泥摻量，分別做低溫彎曲試驗(yàn)，測試彎拉強(qiáng)度、彎拉應(yīng)變，結(jié)果如圖1、圖2所示。由圖可看出，冷再生混合料的低溫彎拉強(qiáng)度低于普通瀝青混合料，前者約為后者的0.6～0.8倍；對于低溫彎拉應(yīng)變，兩者雖然不同但并不存在明顯的差異，規(guī)范規(guī)定的低溫彎拉應(yīng)變平均值是2300×10-6，冷再生混合料的低溫彎拉應(yīng)變平均值約為（1944～2184）×10—6，略低于該值。

圖1 彎拉強(qiáng)度與水泥含量關(guān)系散點(diǎn)圖

圖2 彎拉應(yīng)變與水泥含量關(guān)系散點(diǎn)圖

根據(jù)圖1、圖2還可得知：再生料的低溫彎拉強(qiáng)度由于水泥的摻入而表現(xiàn)出提高的變化趨勢，相較于未摻水泥的再生料的彎拉強(qiáng)度，摻入水泥后提高約1.2倍，同時表現(xiàn)出彎拉強(qiáng)度隨水泥摻量增加而遞增的變化規(guī)律，但與之有所區(qū)別的是彎拉應(yīng)變呈降低的變化。

3.4 水穩(wěn)性能

以真空飽水馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)的方式檢驗(yàn)廠拌冷再生混合料的水穩(wěn)性能，同時考慮到常規(guī)試驗(yàn)方式，以便從密度、穩(wěn)定度、流值三個方面做對比分析，更加準(zhǔn)確地判斷廠拌冷再生混合料的水穩(wěn)性能。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 廠拌冷再生混合料水穩(wěn)性能試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知：無論是穩(wěn)定度還是流值，廠拌冷再生混合料的水穩(wěn)性能均達(dá)到低等級公路路面的相關(guān)要求；但需注意的是該試驗(yàn)是60℃真空飽水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，原因在于此條件下試驗(yàn)檢測結(jié)果顯示混合料的穩(wěn)定性有大幅下降的趨勢。

經(jīng)過與普通熱拌瀝青混凝土的凍融劈裂強(qiáng)度進(jìn)行對比可知，廠拌冷再生混合料的該值更低，且此現(xiàn)象在混合料中摻入水泥時體現(xiàn)得更為明顯，凍融劈裂強(qiáng)度比僅為46%～65%，低于至少為70%的要求，從這一角度來看，再生混合料缺乏水穩(wěn)性能。但可以肯定的是，由于水泥的摻入，再生混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比有大幅度的提高，以水泥摻量為1%為例進(jìn)行分析，測定結(jié)果顯示該值達(dá)到70%，相比于平均值53%而言更高，同時凍融劈裂強(qiáng)度比將隨著水泥摻量的增加而進(jìn)一步提高，表明廠拌冷再生混合料的水穩(wěn)性能因水泥的摻入而得到改善，可以解決水穩(wěn)性能不達(dá)標(biāo)的問題。

3.5 試驗(yàn)結(jié)果分析

廠拌冷再生瀝青混合料鋪筑1d后，安排路面質(zhì)量檢驗(yàn)。實(shí)測結(jié)果顯示，構(gòu)造深度為0.56mm（規(guī)范要求為≥0.55mm），車轍最大深度為4mm，路面摩擦系數(shù)平均值為54.6（規(guī)范要求摩擦系數(shù)擺值≥45），滲水系數(shù)最大為7mL/min（規(guī)范要求為≤300mL/min）。經(jīng)過實(shí)測結(jié)果與相應(yīng)規(guī)范要求的對比分析可知，實(shí)測參數(shù)達(dá)標(biāo)，路面平整性和密實(shí)性均良好，無任何推移、松散、車轍等病害，且基本不透水，總體上廠拌冷再生混合料的施工效果良好，其路用性能值得肯定，在本工程的病害處治中具有可行性。

4 結(jié)束語

本文采取瀝青路面廠拌冷再生技術(shù)，按比例摻入新料，測試混合料的路用性能，結(jié)論如下：

（1）試驗(yàn)所用的再生劑為慢裂乳化瀝青，具有富含芳烴、瀝青質(zhì)含量低的特點(diǎn)，用此類材料對銑刨的舊瀝青路面材料進(jìn)行再生，按科學(xué)的配合比拌制后，取得良好的再生效果。

（2）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值隨著水泥用量的增加而提高，平均抗壓強(qiáng)度和代表值則有增長率略微下降的變化。

（3）根據(jù)試驗(yàn)段的試驗(yàn)檢測結(jié)果可知，構(gòu)造深度、路面摩擦系數(shù)、滲水系數(shù)各項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)測結(jié)果均符合規(guī)范，總體上利用廠拌冷再生瀝青混合料施作成型的路面兼具平整、密實(shí)、不透水等多重優(yōu)良特性，檢查后發(fā)現(xiàn)路面無任何的擁包、松散等病害，施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)，廠拌冷再生瀝青混合料的路用性能良好。

（4）在質(zhì)量可靠、資源節(jié)約、節(jié)能環(huán)保的公路工程理念下，廠拌冷再生技術(shù)具有可行性，原因在于其充分發(fā)揮出舊瀝青路面材料的應(yīng)用價值，可減少新材料的用量，且施作成型的路面結(jié)構(gòu)質(zhì)量可靠，具有突出的綜合應(yīng)用效果。