廠拌熱再生技術(shù)在合六葉高速公路養(yǎng)護工程中的應用

汪家勇

（安徽省交通投資集團有限責任公司，安徽 合肥 230088）

0 引言

廠拌熱再生是將回收的瀝青路面材料與新瀝青、集料材料（必要時還包括再生劑）混合，在拌和廠集中生產(chǎn)再生熱拌瀝青混合料的過程[1]。這種再生方式的優(yōu)點主要在于：生產(chǎn)出的瀝青混合料的性能與新混合料相當，廠拌熱再生瀝青混合料質(zhì)量較穩(wěn)定，質(zhì)量控制相對其他再生技術(shù)較容易，且廠拌熱再生技術(shù)較成熟，再生得到的瀝青混合料品質(zhì)優(yōu)良，是老路面瀝青混合料再生利用較合適、經(jīng)濟的再生方式。

合六葉高速姚李連接線自通車7年以來，路面結(jié)構(gòu)強度衰退嚴重，路面橫、縱縫密集，并伴隨著網(wǎng)裂、沉陷、唧漿等病害。為了補強路面結(jié)構(gòu)強度，改善路面使用性能，安徽交通集團養(yǎng)護中心決定對姚李連接線進行養(yǎng)護處治。處治方案為：銑刨原路面至基層再加鋪路面結(jié)構(gòu)，即5cm AC—13（SBS改性瀝青）上面層+AC—20（SBS改性瀝青）廠拌熱再生瀝青混合料下面層+20cm水泥穩(wěn)定碎石補強。本文主要介紹廠拌熱再生混合料的配合比設計及質(zhì)量控制關鍵點。

1 舊瀝青混合料性能評價

鑒于姚李連接線瀝青路面病害嚴重，該路段舊料不適合用于再生。本次廠拌熱再生回收料（RAP）采用合六葉高速公路下行線K758+100～K747+000行車道中面層AC—20銑刨的舊料。對銑刨回收的舊料進行破碎、分堆存放，取有代表性的舊料進行混合料性能評價。

1.1 舊瀝青混合料級配試驗

路面集料顆粒在荷載作用下會隨使用年限的延長而細化，表現(xiàn)為大顆粒變成小顆粒，小顆粒變成更細的顆粒。筆者為了研究集料級配的變化情況，用燃燒法對回收料進行抽提和篩分，試驗結(jié)果如表1所示。

表1 舊瀝青混合料級配及油石比試驗結(jié)果

從舊料抽提篩分結(jié)果可以看出，與AC—20級配中值相比較，經(jīng)過長期交通荷載的作用，舊料中13.2mm以上顆粒含量減少，13.2mm和9.5mm顆粒通過量顯著增加，舊料粗集料細化成細集料，再生混合料設計時應添加相對較粗的新骨料進行調(diào)整。

1.2 舊瀝青性能檢測

用離心抽提法對RAP中的瀝青進行回收試驗，舊瀝青試驗結(jié)果見表2。

表2 舊瀝青試驗檢測結(jié)果

從表2可見，原路面上面層瀝青經(jīng)過多年路用老化后性能衰減程度較大，其針入度和延度降低程度也較大，但針入度滿足再生技術(shù)規(guī)范要求，因此，該回收料適合熱再生。為改善混合料性能，再生混合料配合比設計時宜加入一定量的新瀝青，以改善混合料性能。

2 再生瀝青混合料配合比設計

再生瀝青混合料，因用了一定數(shù)量的舊路面材料，而在混合料組成設計方法上有別于新瀝青混合料，但其工程設計思路與普通瀝青混合料基本一致。本文應用馬歇爾試驗方法對再生瀝青混合料進行目標配合比設計和生產(chǎn)配合比設計。

2.1 目標配合比設計

本文以AC—20作為設計目標，不同組成礦料級配見表3。通過計算，各種礦料用料比例依次為：舊料 （RAP）∶（17～26.5）∶（10～17）∶（5～10）∶（3～5）∶（0～3）∶礦粉=20%∶22%∶17%∶11%∶5%∶23%∶2%。

表3 再生瀝青混合料目標配合比設計

再生瀝青混合料瀝青用量確定的方法與普通瀝青基本相同。首先，以經(jīng)驗值3.0%（不包含回收材料中瀝青）為中值，按0.5%間隔依次制備2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%共5個瀝青用量的馬歇爾試件，然后進行馬歇爾試驗，最終確定再生混合料的最佳油石比為3.1%。選用3.1%油石比時，再生混合料馬歇爾試驗結(jié)果為：毛體積密度為2.427g/cm3、理論最大密度為2.533g/cm3、穩(wěn)定度為13.92kN、流值為34.0（0.1mm）、礦料間隙率為13.5%以及瀝青飽和度為69.2%。

最后對再生混合料進行高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性驗證：動穩(wěn)定度為4337/mm，殘留穩(wěn)定度為98.5%，兩者均滿足規(guī)范要求，表明當混合料油石比為3.1%時，再生瀝青混合料的高溫性能和水穩(wěn)性良好。

2.2 生產(chǎn)配合比設計及驗證

本文利用六安市交通實業(yè)有限公司改裝的間歇式瀝青拌和機進行廠拌再生混合料生產(chǎn)配合比設計。試驗時，按目標配合比設計的冷料比例上料、烘干、過篩，然后取樣篩分進行配合比計算，篩分結(jié)果見表4。

表4 再生瀝青混合料生產(chǎn)配合比設計

通過計算，各熱料倉用量比例依次為：RAP料∶1#倉（17～26.5）∶2#倉（10～17）∶3#倉（5～10）∶4#倉（3～5）∶5#倉（0～3）∶礦粉=20%∶16%∶25%∶10%∶5%∶22.5%∶1.5%。

以目標配合比最佳油石比為基礎，左右浮動0.3%成型馬歇爾試件，最后確定生產(chǎn)配合比最佳的油石比為3.4%，此時對應的各項指標計算為：毛體積密度為2.475g/cm3、理論最大密度為2.583g/cm3、穩(wěn)定度為13.76kN、流值為30.0（0.1mm）、空隙率為4.15%、礦料間隙率為13.25%以及瀝青飽和度68.5%。

以生產(chǎn)配合比及3.4%油石比進行試拌試鋪，取樣進行測試，瀝青用量、級配滿足規(guī)范要求，混合料各項性能指標也滿足規(guī)范要求，表明生產(chǎn)配合比可行。

3 再生瀝青混合料質(zhì)量控制關鍵點

廠拌熱再生瀝青混合料由于加入了部分回收的舊料而使得混合料質(zhì)量控制有別于新瀝青混合料，再生過程中質(zhì)量控制主要有以下幾點。

3.1 舊回收料（RAP）質(zhì)量的控制

舊回收料RAP質(zhì)量的控制是廠拌熱再生技術(shù)的關鍵，為了減少RAP材料的變異性，可以從以下幾方面對舊料質(zhì)量進行控制。

（1）路面銑刨前，根據(jù)舊路面瀝青含量、瀝青老化程度和集料級配情況預先確定銑刨段落，分段分車道進行回收。由于部分路面進行了修補、灌縫、罩面等養(yǎng)護處治措施，建議回收料不采用上面層舊料。

（2）根據(jù)舊路面設計資料、取芯樣確定路面銑刨厚度，確保不混入其他結(jié)構(gòu)層材料和雜物。銑刨過程中注意觀察銑刨料，控制銑刨機的銑刨速度在3～4m/min。

（3）舊路面瀝青混合料在車輛荷載及自然因素長期作用下，混合料級配逐漸細化，表現(xiàn)為粗集料、細集料細化，因此，在混合料回收利用時，將RAP材料過2.36mm篩，除去小于2.36mm的顆粒。

（4）不同種類的回收料應分堆存放、不得混雜；RAP料堆的高度不能太高，避免機械設備在料堆上停留或行走。

（5）回收瀝青路面材料的含水量不能過高，否則會造成回收瀝青路面材料（RAP）的加熱效率低，并可能影響混合料性能。舊料含水量不得超過3%。堆放回收料的場地應有良好的防雨措施。

3.2 新瀝青標號的選擇

回收的瀝青路面材料中，舊瀝青存在技術(shù)指標偏低、老化現(xiàn)象嚴重的情況，瀝青針入度、延度降低，瀝青變硬、變脆。再生混合料設計時，應根據(jù)瀝青路面材料的性質(zhì)、摻配比例，參考《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG F41—2008）要求，選擇合適的新瀝青標號及新瀝青用量。

3.3 拌和溫度的控制

再生混合料生產(chǎn)過程中，必須根據(jù)舊料摻配比例和舊瀝青老化程度，控制新、舊集料的加熱溫度。根據(jù)溫度拌和試驗分析，舊混合料的溫度控制在80～100℃比較合適，這樣既可以使混合料得到加熱，又不會有較大的瀝青煙霧出現(xiàn)，同時也不會使瀝青老化。新集料的加熱溫度要比拌制普通瀝青混合料溫度高10℃左右。

4 結(jié)論

（1）合六葉高速舊料性能評價發(fā)現(xiàn)，隨著通車年限的增加，舊路面瀝青老化嚴重，舊集料性能也隨使用年限的增加而劣化。混合料設計時，需要添加一定量的新瀝青及新集料，以滿足高等級路面性能的要求。

（2）廠拌熱再生時若對舊回收料（RAP）質(zhì)量進行嚴格控制，選擇合適的新瀝青標號和混合料拌和溫度，則生產(chǎn)出的再生瀝青混合料性能可較好地滿足瀝青路面的要求。

（3）廠拌熱再生技術(shù)由于利用了部分舊回收料而降低了養(yǎng)護維修的費用，具有良好的社會經(jīng)濟效益，可以在今后的養(yǎng)護維修中推廣和利用。

[1]韓燕輝.瀝青廠拌熱再生技術(shù)應用[J].工程與建設，2007（2）：182-183.

[2]JTG E20—2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程[S].

[3]JTG F41—2008，公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范[S].

[4]JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[5]JTG D50—2006，公路瀝青路面設計規(guī)范[S].