瀝青路面混合料熱再生試驗結果及分析

劉忠根，柏麗敏，謝玉田，劉星園, 苑劍光，孫立斌

(1.吉林建筑大學，長春 130118； 2.吉林省高速公路管理局； 3.吉林省交通科學研究所，長春 130021)

?

瀝青路面混合料熱再生試驗結果及分析

劉忠根1，柏麗敏2，謝玉田2，劉星園1, 苑劍光2，孫立斌3

(1.吉林建筑大學，長春 130118； 2.吉林省高速公路管理局； 3.吉林省交通科學研究所，長春 130021)

摘要：在分析舊瀝青路面材料應用的基礎上，對長吉高速公路路面舊料進行了試驗，檢驗了舊料中的瀝青指標：針入度嚴重衰減，僅為39(0.1 mm)，軟化點和延度也有很大變化，不能達到90號瀝青標準。對舊路面材料中的碎石進行了磨耗值試驗，試驗結果滿足規范要求。調整了舊料中的骨料級配，對AC-16、AC-20摻加不同含量舊路面材料瀝青混合料，進行馬歇爾試驗、劈裂試驗和車轍等路用性能試驗，試驗結果表明，摻加一定數量舊料的瀝青混合料能夠滿足性能要求，尤其高溫性能有很大提高，可以在高速公路養護維修中進行使用。

關鍵詞：瀝青混合料；熱再生；試驗

1概述

舊路面材料瀝青再生是將舊瀝青混凝土路面經過處理后，重新拌制形成具有設想性能的瀝青混合料，能夠滿足規范要求，然后重新攤鋪、碾壓成新路面的各種結構層(包括基層、面層)。瀝青再生技術通過重新使用舊的瀝青混合料，達到降低工程造價、保護環境、節約資源的目的。在國外已經廣泛應用瀝青路面材料再生技術，經過多年養護工程建設，包括英、美、德等發達國家已經形成完整的標準、規范的體系，進行再生使用舊瀝青路面材料。在瀝青再生技術中，由于場拌熱再生技術能夠較好地控制混合料的品質，成為應用較為成熟和廣泛的再生技術，重新生產的混合料，能夠滿足高速公路等高級路面的使用要求。舊瀝青路面場拌再生技術是先將需要養護破損的瀝青路面銑刨、粉碎，然后進行收集，通過分析舊料的性能(瀝青性能、骨料級配等)，再重新拌制瀝青混合料中，摻入一定量的新集料、瀝青以及瀝青還原劑等，進行拌和、運輸、攤鋪、碾壓、通車使用，使混合料的高溫、低溫、水穩定性等各項指標達到要求。[1]

20世紀70年代，我國一些養護部門認為舊瀝青路面材料重新利用，可以降低成本，自發地在路面養護工作中進行廢舊瀝青材料的利用。2001年在廣東省廣佛高速公路的路面養護工作中，通過大量試驗研究和慎重分析，開始在該高速公路路面養護工程中使用熱再生技術，使用結果表明，熱再生技術可以明顯降低養護工程造價、保護環境。[1]

在1999年9月建成竣工通車的福州至泉州高速公路，是我國“九五”重點工程項目，在2007年交通量已經達到39 000輛/日，路面使用品質下降，公路管理部門組織多次專家會議論證和公路路面使用狀況考察，最后決定采用瀝青路面就地熱再生技術，進行福州至泉州高速公路路面養護工程的大修工作。[2]

京津塘高速公路是我國最早建成通車的高速公路之一，到2002年已經通車使用11 a，路面性能檢測結果表明，需要進行路面中修，經過論證，決定采用瀝青就地熱再生技術進行維修。[3]

安徽省管理部門在蕪宣高速公路路面養護工作中，經過研究也采用就地熱再生技術，對蕪宣高速公路瀝青路路面開裂坑槽等病害進行修復，達到降低工程造價的目的，并取得較好的社會效益。[4]

根據查閱的技術資料可知，目前國內大部分養護工程項目，對于舊路面材料應用，采用現場熱再生或者現場冷再生技術。實踐經驗證明，采用場拌熱再生技術可以更好地控制再生混合料級配，由于能夠較好地控制各種材料比例，也可以獲得性能更好的混合料。場拌熱再生技術有著廣闊的前景，在吉林省高速公路養護工程中，使用本項技術具有較大的實用意義。

吉林省國、省干線公路中，瀝青路面在里程上占有絕對優勢，絕大部分高速公路路面結構為瀝青路面，每年在養護工程中，瀝青路面銑刨產生的舊瀝青路面材料要達到4萬t以上，充分利用這些舊路面材料，已經成為管理部門關注的工作，使用這些材料可以降低高速公路路面養護工程成本、保護環境，將會取得較好的經濟社會效益。早在2006年，長春至營城子高速公路，瀝青路面需要進行維修養護，通過對該高速公路左幅K53+000～K56+000之間的路面性能狀況進行彎沉檢測、破損調查、路面鉆孔取芯分析，在大量論證的基礎上，提出了就地熱再生維修方案，進行試驗路修筑，取得了較好的效果，結合工程實踐總結了就地熱再生的施工方法。

根據吉林省公路建設發展歷程，隨著公路網中道路路面狀況及技術等級提高、交通量逐漸增大，公路路面養護工作越來越大，對養護材料(集料、填料、粘結材料)數量需求也越來越大。國家對于工程建設項目環保要求卻越來越嚴，由于各種規定開采養護的集料難度越來越大。此時，高速公路養護清理舊路面得到的舊瀝青材料數量越來越多，材料質量也很好，完全能在養護中使用，即加強了環保又節約了養護造價。

2再生瀝青混合料室內試驗及分析

2.1長春至營城子高速公路舊瀝青路面材料試驗及結果

2.1.1簡況

根據課題需要，2008年5月22日，在吉林省高速公路管理局瀝青拌合場，將長春至營城子高速公路的路面銑刨得到的舊路面材料進行取樣，在試驗室開展試驗，取樣路段為1997年修建的路面，經過11 a的運營，通過路面檢測，根據使用狀況評價結果，該路段需要進行維修養護，經過分析論證開展舊料重新利用研究，提出場拌熱再生維修方案。

2.1.2銑刨得到的舊路面材料性能評價

為了評價舊瀝青路面材料的使用性能，對舊料取樣進行瀝青抽提試驗，使用回流式抽提儀法進行瀝青抽提，按照阿布森法回收瀝青，得到的試樣進行3組試驗，試驗結果見表1。

表1　瀝青試驗結果

注：抽提中的瀝青25 ℃時的延度，能夠達到105 cm。

舊瀝青路面中石料洛杉磯磨耗值為13.4%，舊瀝青混合料篩分級配見表2，篩分結果如圖1所示。

表2　舊瀝青混合料篩分級配　%

注：表中“AC-20”下限等為規范中規定的集料級配下限，下同。

圖1　舊瀝青路面集料篩分結果

抽提試驗得到的結果分析：1)舊瀝青：瀝青路面經過11年行車荷載、自然力作用，瀝青老化明顯，針入度為3.94 mm，延度65.4 cm，軟化點60.1度，不能滿足90號瀝青標準。使用的新瀝青能夠滿足90號瀝青標準。2)舊路面集料級配：篩分結果表明，舊路面中集料級配接近規范AC-20級配的下限，說明在使用過程中，路面的細集料、填料損失較大，進行舊材料再生利用，如果不加入新礦料改善級配，拌制的混合料不能滿足使用要求。3)石料洛杉磯磨耗試驗中，舊混合料中的石料沒有因為行車使碾壓強度降低，可以在場拌熱再生中利用。

2.1.3場拌熱再生混合料試驗結果

1)確定再生瀝青混合料集料級配。2008年6月2日，將吉林省高速公路管理局回收的舊瀝青銑刨原材料取回，進行篩分及密度試驗，為了便于控制級配，將回收舊材料用19～26.5 mm、9.5～16 mm、4.75～9.5 mm、4.75 mm的方孔篩進行震動篩分，見表3，然后分別進行抽提試驗，確定集料級配。

表3　各級石料篩分通過率　 %

根據長營高速公路瀝青路面養護工程現場情況，經過研究，配合比試驗用材料，采用吉林省高管局瀝青混合料攪拌廠的粗細集料和填料，舊路面材料從養護工地現場取樣，進行舊料不同含量AC-25、AC-20、AC-16合成級配設計，見表4。混合料級配圖如圖2所示。

圖2　混合料級配圖

%

注：表中括號內的數字為舊路面材料含量，例如：AC-25(20%)，表示在AC-25中含有20%的舊路面材料。

2)再生瀝青混合料馬歇爾試驗結果見表5。

表5　再生混合料馬歇爾試驗結果

3)混合料劈裂試驗結果見表6。

注：由于-10℃時試件脆性大，突然破壞，讀數誤差大，因此，劈裂模量與破壞拉應變未在文中列出。

4)再生混合料車轍試驗結果見表7。

表7　再生混合料車轍試驗結果

2.2混合料試驗結果分析

1)舊料性能及馬歇爾試驗結果分析：根據舊路面材料抽提后進行石料篩分可知，完全使用舊瀝青路面材料拌制混合料不能滿足路用性能要求，而且會產生穩定度小、空隙率大等問題，舊料再生使用時，必須添加新的集料和粘結材料才能滿足規范要求。根據馬歇爾試驗結果，新拌制再生瀝青混合料空隙率在3%～6%之間，不透水，抗水損害能力強。

2)低溫性能分析：采用劈裂試驗(-10 ℃、15 ℃)來分析再生瀝青混合料的低溫性能，試驗結果表明，同一溫度(-10 ℃或者15 ℃)舊瀝青用量(舊料含量在增加)增加,劈裂強度沒有顯著增大，尤其是-10 ℃時的試驗結果，說明再生瀝青混合料低溫柔韌性沒有隨著舊瀝青的增加而變差。

3)高溫性能分析：車轍試驗結果表明，再生瀝青混合料的動穩定度較高，說明再生混合料具有較好的高溫穩定性和抗車轍性能。

根據馬歇爾、劈裂和車轍試驗結果，摻加舊路面材料的再生瀝青混合料能夠滿足規范要求，可以在長營高速公路路面養護工程中使用場拌熱再生技術進行維修養護。

3結語

本次試驗表明，舊瀝青混合料是一種資源，具有重新利用價值，能夠用于各個路面結構層，路用性能與新建瀝青混合料路面相比相差無幾。截至2015年末吉林省高速公路里程超過2 600 km，每年養護維修產生的舊瀝青路面銑刨材料數量更加巨大，舊路面材料的再生利用，將節約道路建筑材料的用量，減少開采石料造成的環境破壞，具有環境保護作用。隨著高速公路瀝青路面維修數量的不斷增加，可供再生使用的舊路面材料也越來越多，為了更好地利用這些舊路面材料，對瀝青混合料場拌熱再生技術有必要進行系統深入的研究，本項研究結果對建設環保綠色交通具有意義。

需要進一步研究的問題：1)摻加舊路面材料的瀝青混合料性能評價標準，應該不同于新瀝青混合料的標準，有待進一步的研究，并結合不同地區特點進行標準的制定；2)應建立摻加舊路面材料的場拌熱再生路面耐久性評價標準，并進行深入研究；3)對摻加舊路面材料的瀝青混合料施工工藝應進行系統總結。

參考文獻

[1] 劉先淼，朱戰良，王欣，等.場拌熱再生瀝青技術在廣佛高速公路路面大修工程的應用[J]. 公路，2004, 11：131-136.

[2] 陳亨金.大型就地熱再生技術在福泉高速公路的應用[J].交通世界，2007(8)：60-61.

[3] 董平如，沈國平.京津塘高速公路瀝青混凝土就地熱再生技術[J].公路，2004(1)：123-130.

[4] 余泳，李小紅，竇維禹. 熱再生技術在蕪宣高速公路養護中的應用[J]. 交通世界，2006(9)：92-93.

[5] 張躍，胡長友，宋文柱，等.瀝青路面就地熱再生技術在吉林省長雙公路上的應用[J].公路交通科技，2006(11)：16-19.

[6] 張昌波，黃遠亮，劉方. 美國場拌熱再生中舊瀝青路面材料的回收及破碎[J].建筑機械，2006(2)： 83-85.

[7] 中華人民共和國交通運輸部. JTG F41—2008公路瀝青路面再生技術規范[S].北京：人民交通出版社，2008.

The Experimental Results and Analysis to the Hot Recycling of Asphalt Mixture

LIU Zhong-gen, etc.

(JilinJianzhuUniversity,Changchun130118,China)

Abstract：In this paper, on the base of analyzing the application of old asphalt pavement materials, the test to Changying Freeway old pavement material has been made to check the indexes of asphalt old material. The penetration result is only 39 (0.1 mm), softening point and ductility also varies greatly. The results can not reach No.90 asphalt standard. In the old pavement materials, the Los Angles test has been carried out, and the test results meets the requirements of the specification. Aggregate gradation in the old material also has been certainly readjusted. The asphalt mixture AC-16, AC-20 are added with different content of old material for the Marshall test, split test and rutting test. The experimental results show that adding a certain quantity of old material of asphalt mixture, can meet the performance requirements, especially high temperature performance has been improved a lot, which can be used in highway maintenance.

Key words：asphalt mixture; hot recycling; experiment

文獻標志碼：A

文章編號：1009-8984(2016)01-0010-05

中圖分類號：U416

作者簡介：劉忠根(1965-)，男(漢),吉林德惠，教授

基金項目：吉林省交通科技項目(2008-1-28)

收稿日期：2016-01-27

doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2016.01.003

主要研究公路路面結構和材料。