探析公路瀝青路面熱再生試驗檢測

許學燕/正平路橋建設股份有限公司

探析公路瀝青路面熱再生試驗檢測

許學燕/正平路橋建設股份有限公司

伴隨著我國科技技術不斷的發展，公路大修工程中的瀝青路面為研究對象，通過對舊瀝青混合料、再生瀝青混合料試驗，在分析了舊料及回收瀝青的基本性能的基礎上，確定了再生混合料中舊料摻配率、再生劑比例及最佳瀝青用量，最后分析了再生瀝青混合料的水穩性、高溫穩定性及低溫性能。結果表明：再生混合料的各項性能指標基本上達到普通瀝青的混合料的性能，可以作為一種新的混合料在路面施工中廣泛應用。

瀝青路面；現場熱再生施工；再生瀝青混合料；再生劑

引言

瀝青混凝土路面熱再生通過工藝控制將新瀝青、再生劑、礦粉等混溶于舊瀝青粘結劑中,進而通過粘結劑組分間的相容調配和大分子間的鏈接鍵合等改善舊瀝青的性能,使舊瀝青粘結劑得以“再生”。

一、舊瀝青混合料試驗分析

（一）舊瀝青混合料級配及油石比

首先在八達嶺高速公路2號標段選取出現車轍、泛油等病害的典型地段，用銑刨機銑刨路面，深度為5cm左右，盡量保證所取得舊料為路面的上層。在實驗室內采用離心抽提法與溶劑分離法相結合的方法回收瀝青。具體方案是：選取部分舊料過4.75mm的篩孔，從篩上剩余舊料中選取3份試樣，加熱破碎后進行抽提試驗。通過各篩孔的通過率取3次試驗的平均值。舊料的級配曲線為S形，部分已經超出下限，說明舊料嚴重細化，已達不到設計的級配要求，必須摻入新的瀝青混合料才能滿足要求。舊料的油石比直接關系到再生瀝青混合料的最佳瀝青用量，抽提10組混合料的油石比結果如表1所示。

表1 舊料油石比測定結果

根據表1計算，確定油石比均值為3.82%，方差為0.0042，說明油石比的偏差很小，所以，可以用舊料油石比的均值作為油石比的代表值。

（二）舊瀝青三大指標

對回收的舊瀝青脫三氯乙烯、脫水過濾后測定其三大指標（針入度為25℃時的值，延度為15℃時的值，軟化點為環球法測定的值），試驗結果如表2所示。

表2 回收瀝青的試驗結果

回收瀝青與當年修路時用的瀝青相比，針入度與延度明顯減小，軟化點明顯升高，這說明舊瀝青已嚴重老化并變硬，回收瀝青的物理力學性質已不能滿足路用要求，須要對就瀝青進行再處理后才能應用。

二、再生瀝青混合料試驗分析

（一）再生瀝青試驗

恢復舊瀝青的路用性能有兩種常用方法，一是用低標號的新瀝青與舊瀝青混合；另一種是用再生劑與舊瀝青混合。通過對比，選取加入再生劑的方法恢復瀝青性能。要求再生瀝青的性能達到AH-90型號瀝青的性能。試驗中分別以2%至5%的比例加入再生劑，再生瀝青三大指標（針入度為25℃時的值，延度為15℃時的值，軟化點為環球法測定的值）的試驗結果,再生劑含量越大，老化瀝青的性能越好。當再生劑含量為4%時，舊瀝青混合料中的瀝青性能達到AH-90型號瀝青的要求。用添加再生劑的方法恢復路用瀝青性能在技術上是可行的。

（二）再生瀝青混合料級配

再生瀝青混合料級配曲線標準采用我國規范規定的普通瀝青混合料級配標準，采用計算機程序法來計算新礦料的比例與新骨料的級配。根據以往的經驗和研究成果，結合八達嶺高速公路的實際情況，采用舊料摻和率為50%，并摻入10～20mm碎石16%，石屑18%，中砂14%，新料的級配曲線在規定值內，接近規范曲線的上下限中值，這證明舊料摻和率為50%時，級配能滿足要求。

三、再生添加劑擴散滲透的試驗設計

根據前面分析,影響再生瀝青粘結劑組分間混溶滲透的3個主要因素是溫度、濃度梯度和時間。據此設計模擬試驗,以該3個因素為變量,實際測試它們對粘結劑形成的影響程度,以揭示瀝青粘結劑熱再生機理,指導瀝青混凝土路面再生工藝設計。

（一）試驗設計方法

在熱再生瀝青混合料形成后,要將舊料表面瀝青粘結劑薄膜分為內外兩層,測試其性狀差異、驗證其混溶均勻程度相對比較困難。考慮到如果設計試驗測得舊集料表面內層與外層瀝青膜內礦粉與瀝青的比例的差異,也可以從一方面反映再生瀝青粘結劑的混溶差異程度。具體來講,將摻拌了新瀝青(再生劑)、但未摻加礦粉的舊瀝青料(含舊礦粉)與較高溫度的石料自然、充分拌和,此時新添石料表面獲得的瀝青粘結劑顯然主要由舊瀝青料外層的瀝青膜組成,測試其中礦粉與瀝青比例,將該比例與理論上完全混溶下應有的比例比較,即可在很大程度上反映原拌和工序和條件下舊瀝青料表面粘結劑的混溶狀況。在試驗室內模擬工程條件制備舊瀝青混合料,并盡可能按照熱再生施工過程中的溫度狀況和再生條件進行新舊料拌和,以推測實際工程中可能出現的狀況。本試驗采用的材料如下:礦料為石灰巖集料(9.5mm和2.36mm兩種粒徑),表觀密度為2.71g/cm3;礦粉為石灰石粉,表觀密度為2.64g/cm3;蘭煉130號基質瀝青,短期和長期老化的殼牌70號瀝青,為簡化舊瀝青混合料的制備和便于新舊料的分離,本試驗僅采用單一粒徑的集料摻加合適用量的礦粉模擬路面舊集料,然后直接拌和長期老化瀝青來模擬路面的舊瀝青混合料。取用0.5kg2.36mm集料、5.5g老化瀝青與5.5g礦粉(瀝青和礦粉用量按瀝青膜厚約9μm計算),按普通瀝青混合料拌制工藝拌和而成,以模擬舊瀝青混合料相關情況。新瀝青采用蘭煉130號瀝青,用量同樣為5.5g,這樣從總體上,再生瀝青粘結劑中礦粉與瀝青質量比為0.5。新添石料取用0.4kg,加熱至200℃,采用的單一粒徑的9.5mm集料,以利于與舊料分開。

（二）試驗工藝條件

根據對菲克定律的分析,考慮到熱再生過程中常見的工序條件,將舊料的再生條件分為以下4種情況進行分析:

1.舊料常溫溫度,不加再生劑;

2.舊料預熱110℃,不加再生劑;

3.舊料常溫溫度,摻加R1100再生劑;

4.舊料預熱110℃,摻加R1100再生劑。

同時,上面每一種情況按拌和時間再分為1min和3min兩種情形。摻加再生劑時,為了保證結合料總量不變,即再生劑與瀝青量的總和仍是11g,同時考慮到該再生劑對舊瀝青性能的作用情況取用摻加率為10%(占舊瀝青結合料比例),所以舊瀝青量調整為5g,再生劑用量為0.5g,新瀝青量仍為5.5g。在摻加新瀝青前,依據實際拌制工藝,先摻拌再生劑,時間均為0.5min,總拌和時間不變。

四、結束語

通過瀝青路面舊瀝青混合料的試驗分析可知，舊瀝青混合料已老化，骨料己細化。瀝青混合料的路用性能已達不到要求，必須進行再生后方能使用。試驗表明，在老化瀝青中加入再生劑可使舊瀝青的路用性能得到明顯改善，針入度及延度提高，軟化點降低。再生混合料中添加不同比例的舊料與再生劑后，級配曲線、油石比，最佳瀝青用量均有明顯變化，當舊料含量為50%，再生劑占舊料含量4‰時，再生瀝青混合料能較好地滿足路用性能要求。

[1]張文會.瀝青路面廠拌熱再生技術研究[D].西安：長安大學，2004.

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