瀝青路面就地熱再生技術研究

朱 志 遠

(江蘇揚子大橋股份有限公司，江蘇 靖江 214521)

瀝青路面就地熱再生技術研究

朱 志 遠

(江蘇揚子大橋股份有限公司，江蘇 靖江 214521)

為實現對舊瀝青混合料的合理利用，依托實際工程項目，對再生劑的種類選擇、混合料的配合比設計以及路用性能進行了研究與探討，試驗發現本項目得到的瀝青混合料具有強度高、高溫穩定性好的特點，實現了再生的目的。

就地熱再生，再生瀝青混合料，再生劑，溫拌劑，配合比設計

瀝青路面再生利用技術，是將需要翻修的或廢棄的舊瀝青(渣油)路面，經過翻挖、破碎、篩分，再和新集料、新瀝青材料重新拌和，形成具有一定路用性能的再生瀝青混合料[1]。瀝青再生技術通過重復利用瀝青混合料，對保護環境、減輕污染和節約資源均具有積極的促進作用，符合交通運輸部提出的“綠色路面”的要求[2，3]。

本文以工程項目為依托，對熱再生技術進行研究，主要內容如下：1)舊瀝青混合料的選取及評價分析；2)就地熱再生瀝青混合料的級配設計及性能研究：a.設計再生瀝青混合料級配;b.確定再生劑的類型和用量;c.確定最佳瀝青用量;d.再生瀝青混合料室內試驗性能檢測。

1 舊瀝青路面材料性能分析與評價

舊瀝青路面中瀝青混合料的品質對整個再生路面進行重新設計具有十分重要的基礎作用。而在光照雨水等嚴酷的自然條件以及重復的行車荷載共同作用下，瀝青路面在使用過程中會發生不可逆轉的物理與化學變化,加速了瀝青路面的老化，使得瀝青面層變脆、與集料的粘結性能下降，瀝青混合料的低溫抗裂性與高溫穩定性均發生不同程度的衰減，最終導致了整體路面的變形與破壞，嚴重影響了行車舒適性與安全性[4,5]。因此，針對上述情況，對舊瀝青路面混合料性能進行重新評價，并通過再生設計，還原其路用性能具有顯著的經濟效益與社會效益。

1.1 舊瀝青路面材料的回收和抽提

芯樣選擇原則：對于同一種路況的三組芯樣必須保證其橫向位置相同，而且為對比分析試驗結果的準確性，應優先選擇上面層厚度基本相同(選擇相對較深的)、車轍病害相近的芯樣(厚度以非輪跡帶處的芯樣為準)。根據對原路面的調查與分析，確定舊料回收的地點為K28+000～K30+000,K221+000～K219+000和K171+000～K173+000,K172+000～K169+000,K127+000～K129+000,K150+000～K152+000，共計五段。通過全自動瀝青離心抽提儀對選取的芯樣進行抽提檢測，得到舊瀝青路面中混合料的平均油石比為5.32%。

1.2 舊集料的篩析與級配分析

舊集料的物理指標、力學指標、級配也是再生技術適用性評價不可忽視的因素。根據JTG E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程中規定的瀝青混合料中礦料級配檢測方法，對舊瀝青路面中的集料組成和礦料級配進行分析評價。

以路面狀態劃分，芯樣可分成微表處填補車轍后未罩面AK-13，填補后微表處直接罩面AK-13，未養護路段AK-13以及填補后微表處直接罩面輪跡帶SMA-13四大類。對四類芯樣，分別選取輪跡帶、非輪跡帶、硬路肩三個地點的芯樣進行抽提試驗。由于輪跡帶處受到車輪荷載的影響最大，因此以此為參照依據，并將這四個芯樣的級配繪制成四個級配圖，以便更直觀地觀測。只列出一種情況級配，其他級配類似，見圖1。

根據級配圖可以清楚地看到，相比原級配，芯樣中提取的礦料在粒徑為2.36 mm，4.75 mm和9.5 mm處的通過率均有明顯提升，而且4.75 mm和9.5 mm處的通過率均已超過規范中規定的級配上限。由此說明，在行車荷載的重復作用下，粗集料發生碾壓破壞，細化程度增加；同時由于粗集料破碎，使得顆粒之間的接觸點增加，接觸應力減小，路面抵抗車轍變形的能力下降。為此，原有路面就地熱再生技術應從舊瀝青路面的級配設計出發，增加礦料中的粗集料比例，提高路面的抗剪能力，改善路用性能。

2 就地熱再生瀝青混合料的級配設計及性能研究

2.1 再生瀝青混合料級配設計

通過對舊瀝青路面中礦料級配的重新檢測與評價，可知，瀝青路面在光照雨水等嚴酷的自然條件以及重復的行車荷載共同作用下，路面中的集料會發生不同程度的破損與細化。因此，在進行再生瀝青混合料的級配設計中，必須考慮重新添加新集料以調整級配，使之滿足不同路況、不同混合料的級配要求。現將再生瀝青混合料級配設計列于表1。

表1 再生瀝青混合料級配計算表

表1中再生瀝青混合料的合成級配的各個篩孔通過率都貼近于級配中值，所得合成級配符合AC-13混合料級配要求。

2.2 確定再生劑的類型和用量

由于再生劑的種類和生產還未實現規范化，目前國內外還沒有公認的再生劑評價標準和評價方法，因此根據工程經驗，依據國內外推薦的技術指標，選取三種常用且性能良好的再生劑進行分析比較，從而實現對再生劑類型的合理選取[6-8]。為了使數據更有參考價值，未添加任何再生劑的舊瀝青也做一組試驗。試驗結果列于表2。根據各項指標的相互比較，考慮各項綜合性能，最后我們決定采用2號再生劑作為本項目所采用的再生劑。

表2 再生劑試驗

2.3 再生瀝青混合料室內試驗性能檢測

根據JTG E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程，對路面進行鉆芯取樣，分析瀝青路面的空隙率大小和高溫性能；對現場取回的熱再生瀝青混合料進行室內馬歇爾試驗，分析瀝青混合料的強度[9,10]。相關試驗數據如下：1)芯樣的體積參數。分析表3可知，路面芯樣的空隙率比設計值略微偏大。2)室內馬歇爾試驗。使用標準擊實法雙面擊實75次成型試件，并測試瀝青混合料的體積參數及馬歇爾穩定度和流值，試驗結果見表3。分析表4可知，試件空隙率符合設計要求，穩定度和流值也都滿足規范要求。雖然現場得到的芯樣空隙率偏高，但室內馬歇爾試驗測試的結果滿足要求，說明這是由于施工現場壓實度不夠引起的，通過調整壓實組合和壓實次數，可以保證空隙率在設計要求范圍內。3)動態蠕變試驗。使用單軸動態蠕變試驗來評價芯樣的高溫性能。試驗條件為：0.7 MPa軸壓，60 ℃溫度。芯樣的蠕變試驗曲線見圖2。將芯樣的動態蠕變試驗數據的第二階段采用：Y=AX+B線形方程進行回歸分析，采用回歸方程的斜率A評價各種類型瀝青混合料的高溫性能，回歸方程各系數如表5所示。分析表5可知，試驗段所取芯樣具有優異的高溫穩定性。而且結合表3可以發現，隨著空隙率的增加，芯樣的高溫穩定性有一定程度下降。

表3 路面芯樣空隙率

表4 試件空隙率及馬歇爾穩定度結果

表5 芯樣動態蠕變試驗結果

芯樣樁號K132+200K132+400K132+600A2.55222.68334.6737B284753239329534R20.99800.99890.9957

3 實驗結論

本文以高速公路的現場熱再生技術研究為依托，著重對未養護路段的普通瀝青混合料進行了詳細研究，主要結論如下：1)采用全自動瀝青離心抽提儀，得到舊瀝青中混合料的級配及油石比，為再生瀝青混合料的級配設計提供依據。2)在自然環境和行車荷載的重復作用下，原有路面中的粗集料會發生破碎和細化，2.36 mm,4.75 mm和9.5 mm處的通過百分率明顯增大。3)選取三種再生劑對老化瀝青進行不同摻量的性能恢復試驗，測試針入度、軟化點及延度三大指標，得出2號再生劑的再生效果最好。4)對現場取來的再生瀝青混合料分別進行空隙率測定、室內馬歇爾試驗和動態蠕變試驗，發現混合料的強度較高，而且具有優異的高溫穩定性，再生后的路面完全滿足路用性能的要求，達到了再生的目的。

[1] J.A.Epps．Guidelines for Recycling Asphalt Pavements[J].Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists，1980：12-13.

[2] 呂偉民，嚴家汲.瀝青路面再生技術[M].北京：人民交通出版社，1989.

[3] 吳 琰.基于均勻設計的冷再生混合料研究[J].交通科技與經濟，2005(3)：1-2.

[4] 沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社，2001.

[5] 拾方治，孫大權，呂偉民.瀝青路面再生技術簡介[J].石油瀝青，2004，18(5):56-59.

[6] 韓世新，紀 宏.舊瀝青路面再生利用可行性分析[J].遼寧交通科技，1997，20(5):30-32.

[7] 沈國印.瀝青混凝土路面再生利用試驗分析[J].公路，2003(5):107-110.

[8] 熊 巍.熱再生瀝青混合料路用性能試驗研究[J].公路，2006(10)：191-194.

[9] 趙永寬.瀝青路面再生利用技術的研究[J].安徽建筑工業學院學報(自然科學版)，2005，13(2)：61-64.

[10] 邱 健.再生瀝青混合料組成設計與應用研究[D].武漢：武漢理工大學碩士學位論文，2007.

Reserchonhotin-placerecyclingofasphaltpavementtechnology

ZhuZhiyuan

(JiangsuYangtzeBridgeCo.,Ltd,Jingjiang214521,China)

In order to realize the reasonable utilization of old asphalt mixture, referring to the engineering project, the type of recycling agent, the mix design and the road performance of the mixture were studied and discussed. Results showed that the asphalt mixture obtained by this project had great characteristic of high strength and high temperature stability, achieving the purpose of regeneration.

hot in-place recycling, recycled asphalt mixture, recycling agent, warm mixed agent, mix design

1009-6825(2017)23-0152-02

2017-06-08

朱志遠(1987- )，男，碩士，工程師

U416.217

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