廠拌熱再生AC-20 在廈漳高速路面養護中的應用

胡宇霖

（福建省高速公路養護工程有限公司，福州 350100）

當前，我國的高速公路項目整體已由建設期進入養護期，許多服役公路已進入大中修階段。 瀝青路面在進行大中修銑刨作業時，會產生舊瀝青混合料即RAP（Recycled Asphalt Pavement）。 廠拌熱再生技術是一項在瀝青路面養護工程中逐漸推廣應用的技術，可對銑刨舊料加以利用，節約大量集料、瀝青等資源， 緩解天然集料緊缺和RAP 存放利用的問題[1-3]。 實踐表明，若RAP 摻量越高，其環境效益和經濟效益越顯著，但受到再生瀝青混合料性能及工藝等因素的制約， 國內再生瀝青混合料RAP實際摻量普遍較少， 福建省采用的RAP 摻量一直小于20%。 高摻量RAP 的再生瀝青混合料應用效果是否可行， 如何進一步提高實體工程中的RAP的摻量，都是各方關注的重點[4-6]。

本文結合廈漳高速公路路面大中修工程中摻入30%RAP 的AC-20 再生瀝青混合料應用情況，以混合料配合比設計和混合料性能及工程應用情況為切入點進行研究， 以期為RAP 摻量的提高和現場施工提供參考和借鑒。

1 項目概況

廈漳漳州段是國家高速公路網沈海高速公路和海西高速網“一縱”的重要組成部分，主線全長25.712 km（K2324+486～K2351+893），于2001 年1月1 日正式通車運營，并于2009 年5 月進行擴建。廈漳高速公路采用半剛性基層建設方案， 經過18年的通車運營，路面狀況和技術指標逐漸降低。 為了進一步提高路面質量和行車舒適度，滿足當前交通出行需要， 于2019 年度對廈漳高速公路路面進行大中修。

廈漳高速公路漳州段路面現狀結構如圖1 所示：

①原路面：4 cmAK-16A+5 cmAC-25I+6 cmAC-30II+50 cm 水泥穩定碎石基層；

②橋面鋪裝：4 cmAK-16A+5 cmAC-25I；

③老路加鋪微表處路面：1 cm 微表處罩面+4 cm AK-16A+5 cmAC-25Ⅰ+6 cmAC -30II+50 cm 水泥穩定碎石基層。

廈漳高速公路漳州段路面病害的主要類型有：橫、縱向裂縫、坑槽修補及路面松散，此4 類病害占比為99.8%，龜裂、泛油等其他病害占比極少（圖2）。

圖2 廈漳高速公路漳州段典型病害折算面積統計

基于廈漳高速公的路面結構和病害形式，處理方式采用銑刨4 cmAK-16、5 cmAC-25， 及微表處罩面。 銑刨后重鋪中下面層， 并加鋪4 cmSMA-13上面層。 若采用廠拌熱再生AC-20 作為中下面層，既可以提高經濟性，又可以節約資源，保護環境。

2 廠拌熱再生混合料配合比設計

2.1 RAP 的性質及級配組成

為了保證再生混合料級配的穩定，回收的舊銑刨料按0～8～12～20 mm 篩網，分3 檔進行篩分。對3檔RAP 分別進行檢測， 獲取其穩定的性質及級配組成，采用抽提試驗來測定RAP 瀝青含量，同時利用篩分試驗確定礦料級配， 得到表觀相對密度、毛體積相對密度、RAP 的瀝青含量和集料。 RAP 的通過級配，結果如表1 所示。 各檔礦料及3 檔RAP 的礦料級配篩分結果如表2 所示。 對抽提后的瀝青通過旋轉蒸發獲取老化瀝青，瀝青回收過程如圖3 所示， 通過3 大指標試驗來測定老化瀝青性質如表3所示。

表1 RAP 料的性質

表2 RAP 料、集料的級配組成

圖3 舊瀝青回收過程

表3 老化瀝青性質

依據表2 中RAP 級配和集料級配進行配合比設計，得出初選配合比（表4）及混合料合成級配（表5）。 由于再生瀝青混合料的高溫性能較好，為了保證水穩定性能和低溫性能，級配設計采用偏細的級配曲線。

2.2 馬歇爾試驗結果

瀝青目標用量依經驗值取為4.8%，基于瀝青目標用量取試驗瀝青為4.0%～5.2%， 以0.3%為間隔，因此將試驗瀝青用量（含再生劑）分為5 組，分別取：4.0%、4.3%、4.6%、4.9%、5.2%。根據產品使用說明和以往工程經驗，再生劑取RAP 重量比的1‰。依據上述設定條件，進行馬歇爾試驗，計算再生瀝青混合料的最大理論密度、毛體積密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等，詳見表6，采用OAC 法對表6 數據計算的再生瀝青混合料的最佳瀝青用量為4.7%。

表4 初選配合比

表5 混合料合成級配

3 路用性能試驗

3.1 低溫抗裂性能

為了研究AC-20 再生瀝青混合料的低溫抗裂能力，進行再生瀝青混合料劈裂試驗，試驗結果見表7，此級配下的再生AC-20 的劈裂強度較高。

表6 馬歇爾試驗結果

表7 劈裂試驗

3.2 水穩定性能

本文選用浸水馬歇爾試驗及凍融劈裂試驗評價AC-20 再生瀝青混合料水穩定性能，試驗結果如表8、9 所示。 由表8 可見，在4.7%的瀝青用量、1‰舊料質量比的再生劑用量下，浸水殘留穩定度滿足MS0≥85%的設計要求，凍融劈裂強度比滿足≥80%的設計要求。

表8 浸水馬歇爾試驗結果

表9 凍融劈裂試驗結果

3.3 高溫穩定性能

通過車轍試驗， 得到再生瀝青混合料試件的動穩定度，測試結果如表10 所示。 一般來說，再生瀝青混合料的彈性模量普遍高于普通瀝青混合料， 所以再生混合料抵抗高溫變形的能力相對更強。 由表10 可見，再生瀝青混合料的動穩定度遠高于規范要求。

表10 車轍試驗結果

4 實體工程驗證

4.1 拌合工藝

按30%RAP 摻量的再生AC-20 配合比進行試驗段的鋪設，試驗段方案為銑刨舊路面后，中面層采用攤鋪厚度為10 cm 的再生AC-20 瀝青混合料。試驗段鋪設位于廈漳高速BK2334+220～BK2334+020， 共200 m， 拌合過程集料加熱溫度為200℃～205℃，RAP 加熱溫度為130℃， 再生混合料出料溫度180℃。

試拌合階段采用2 種拌合時間進行對比。 拌合工藝1 考慮與普通熱拌瀝青混合料的拌合總時長一致，為45 s；拌合工藝2 適當增加總時長10～15 s。拌合工藝1 為：舊料+再生劑預拌5 s，加入新集料干拌5 s，加入新瀝青濕拌35 s，此工藝下出現花白料問題，如圖4 所示。 因此進一步延長拌合時間，采用拌合工藝2，即采用拌合舊料+再生劑預拌5 s，加入新集料干拌5～10 s，加入新瀝青濕拌45 s，由表11的試驗結果可知， 此拌合工藝下混合料無異常，體積指標滿足要求，水穩定性明顯提高。

綜上所述，拌合工藝宜較普通熱拌瀝青混合料增加10～15 s，需增加預拌5 s 和干拌5～10 s，且保證濕拌時間。

表11 不同拌合工藝下的指標

圖4 不同拌合工藝下的混合料

4.2 施工工藝

廠拌熱再生瀝青路面的施工工藝與普通瀝青路面相似，但壓實溫度有所提高。 比較《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG T 5521-2019）和《公路瀝青路面施工規范》（JTG F40），熱再生瀝青混合料對應的壓實溫度較普通熱拌瀝青混合料的基礎上提高5℃～10℃。

試驗段現場施工包括原瀝青路面銑刨及清掃、撒布乳化瀝青作為粘層油、 再生瀝青混合料攤鋪、碾壓等關鍵工序。 現場施工中，采用14 km/h 的速度進行銑刨，中下面層一起攤鋪AC20，厚度為9 cm。攤鋪速度為3 km/h，初壓速度為3 km/h，復壓速度為5 km/h。 初壓采用鋼輪壓路機碾壓2 遍， 復壓采用膠輪壓路機碾壓6 遍， 終壓采用鋼輪壓路機碾壓2遍。 各階段需控制的溫度為： 熨平板加熱溫度＞110℃， 出料溫度170℃～185℃， 攤鋪溫度165℃～170℃， 初壓溫度155℃～160℃， 復壓溫度110℃～120℃，終壓溫度90℃，開放交通溫度≤50℃。

4.3 試驗段檢驗

試驗段檢驗可檢驗再生瀝青路面的鋪設質量，為類似工程提供參考[7]。 對試驗段進行鉆芯取樣和壓實度檢測，檢測結果如表12 所示。 由表可知，測得其對理論最大相對密度壓實度代表值為94.4%，大于規范93%的要求， 再生AC-20 中下面層壓實度合格。

表12 芯樣壓實度

此外，對試驗段進行抗滲性試驗，檢測結果見表13。 由表可知再生AC-20 滿足抗滲性要求。

表13 滲水試驗結果

綜上所述， 由30%RAP 摻量的再生AC-20 瀝青路面試驗段可以發現，進行再生瀝青路面配合比設計，并對路面施工工藝進行控制后，路面壓實度和抗滲性能均滿足要求， 實體工程驗證可行，RAP高摻量再生瀝青路面中下面層可進行推廣應用。

5 結論

（1） 考慮到我國的高速公路現狀和環保政策，廠拌熱再生技術既可以節約大量的原材料，又可以將廢舊的瀝青銑刨料加以循環利用，具有很大的應用前景。

（2）廠拌熱再生瀝青混合料在配合比設計過程中，需測試篩分后的RAP 料的性質，進行有針對性的配合比設計。 由配合比試驗結果和路用性能結果可知，再生混合料的高溫、低溫、水穩定性能均較好，符合工程需求。

（3）廠拌熱再生的拌合工藝宜較普通熱拌瀝青混合料增加10～15 s，需增加預拌5 s 和干拌5～10 s，且保證濕拌時間。 此拌合工藝拌合充分，可使再生瀝青混合料的力學性能和水穩定性均有所提高。

（4）由實體工程驗證可知，30%RAP 高摻量廠拌熱再生AC-20 在廈漳高速中的應用效果較好，抗滲性和壓實度均滿足規范要求，可進一步推廣熱再生瀝青路面的應用，為類似工程提供參考。