就地熱再生瀝青混合料配合比設計及性能研究

任 娟 倪 航

（重慶通力公路工程試驗檢測有限公司，重慶 401339）

在銑刨舊瀝青路面時，往往會伴隨產生一定量的瀝青廢料，這就對其處理及再利用提出了較高的要求。若處理工藝選擇不合適，則有可能導致環境不可逆轉的污染。將就目前而言，舊瀝青路面的廢料再利用得到了越來越多的關注，已經出現了多種新型技術、工藝，并得到了一定程度的應用，在質量控制及社會效益方面取得了突出的成果。作為目前得以應用的一項舊瀝青再利用技術，地熱再生在實際工程中發揮著重要的作用，但由于不同建設地區存在氣候、材料等方面的差異，因此其配合比也存在一定的波動。在實際應用過程中，就需要密切聯系建設地的條件，能夠根據具體需求來科學完成配比設計。

當前我國工程建設的重點也逐步向著養護環節進行轉移，借助傳統養護技術不可避免地會產生許多廢棄料，并進一步導致土地資源的占用，甚至還會對自然資源帶來污染。為了協調工程建設與自然保護之間的關系，就應當從路面再生技術入手，反復研判其各個環節的科學性、合理性。實踐表明，就地熱再生技術能夠基本上做到對廢料的100%再利用，且其施工周期短，同時還能避免交通管制帶來的諸多不便?？傮w來看，配比設計對于就地熱再生技術的效果、成本等存在顯著影響，因此需要特別關注。

1 工程概況

為便于理解，本文以我國某高速公路項目為基礎展開分析，選擇該項目中具有代表性路段的路面材料進行取樣，取樣范圍為自車道一側至中軸線，確保能樣本能夠體現道路截面的狀態。

1.1 原材料指標性能

加熱路面上表層得到舊料，其中對舊料的檢測主要有：舊料瀝青性能及集料級配檢測、新摻瀝青性能及新集料級配檢測。再生前需要對原路面舊料的老化水平做出客觀評價，以此來決定是否可借助再生技術進行處理。根據工程資料可以認定當舊料瀝青針入度小于20時則不宜采用再生技術。對原有路面的舊料取樣并借助瀝青抽提儀進一步抽提即可得到分離的瀝青與集料組分，同時通過旋轉蒸發器能夠分離出瀝青溶液中的組分，用于后續試驗再生。

采用老化瀝青做出檢測，評價其針入度、軟化點、延度以及動力粘度，如表1 所示。表2 所示的結果。

表1 老化瀝青性能指標檢測結果

表2 原路面抽提實驗結果

根據上述混合料級配、油石比檢測結果可以發現：

a.舊料的油石比為4.3%，相較于新料AC-13 而言較低；

b.在0.075、9.5 及13.2mm 孔徑的篩分下具有較低的通過率，應摻加適量熱瀝青、外加劑來改善其油石比與級配。

1.2 再生劑摻量

分別選擇0%、3%、5%和7%瀝青質量分數水平的再生劑，將其摻加至RAP 料中并充分混合均勻測定瀝青材料的針入度、軟化點及延度。試驗得出各項指標如表3所示。

表3 回收瀝青各指標試驗結果

按照上述試驗標準開展研究、檢測，同時對不同再生劑摻量下的新料做馬歇爾擊實試驗，得到試驗結果如圖1 所示。

圖1 再生劑摻加量與瀝青混合料的關系

從表3 及圖1 可以發現，當再生劑摻加比為5%和7%時，再生瀝青的針入度、軟化點及延度均發生了明顯的改善。同時外加劑、熱瀝青摻入后，原有舊料實驗測得的馬歇爾穩定度整體呈現出上升的趨勢。根據研究結果及實踐經驗來看，為了得到質量可靠的再生新料，一般可將再生劑的摻加比控制在5%左右，在此摻加量下再生料的性能可以達到最佳。所以在本研究中將AC-13 瀝青的再生劑摻加量確定為5%。

2 再生混合料配合比設計

2.1 集料配合比設計

通過外部摻加瀝青的方式來改進舊混合料的級配情況，當新瀝青及RAP 料的摻加比例分別為15%、85%時，可調整級配使得新料的級配偏粗，由此即可得到配比設計方案如表4 所示。

表4 原路面抽提實驗結果

研究發現，在原有舊料中摻加15%的新料后混合料的級配情況發生了一定的改善。

2.2 油石比確定

根據現行規范要求分別按照五種不同油石比標準制備馬歇爾試件，同時將拌和、擊實溫度分別控在170℃、160℃下，得到試驗結果如表5 所示。

表5 AC-13 馬歇爾試驗結果

在4.6%的油石比、4.1%的空隙率之下，試驗測得各項指標均符合預期要求。所以，在本研究中將4.6%確定為最佳油石比標準。通過檢測發現原有舊料中油石比約為4.3%，因此只需要在舊料基礎上摻加0.3%熱瀝青并再生處理即可達到要求。

3 再生混合料性能測試

3.1 再生瀝青混合料體積指標檢驗

在原有舊料內摻入5%再生劑、0.3%新瀝青以及15%新料后開展馬歇爾試驗，試驗得到：試件的密度、理論密度分別為 2.484g/cm3、2.59g/cm3，且其空隙率約為4.1%，馬歇爾穩定度、流值分別為14kN、29.1(0.1mm)。

3.2 水穩定性檢驗

按照設計要求的油石比、級配對浸水條件下的混合料做馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗，測定試件的殘留強度比，進一步評價混合料的水穩性。試件在經歷凍融循環之后的強度約為0.965MPa，其原始強度為1.077MPa，由此得到殘留強度比為89.6%。以上試驗結果顯示瀝青混合料能夠符合預期的水穩性標準。

3.3 高溫度穩定度檢驗

試驗環境條件：強度(60±1)℃、壓強(0.7±0.05)MPa。對再生料做車轍試驗，檢測在4.6%的油石比條件下混合料的高溫穩定性，在車轍試驗中得到三個試件穩定度指標分別為3545、3534、3567，其平均值為3549，顯著高于規范要求的2400 限值。由此可以認定，原有路面舊料及再生料的高溫穩定均符合相應要求。

3.4 低溫抗裂性檢測

試驗環境條件：溫度-10℃，速率50mm/min。試驗結果表明：六個試件中的最大荷載為1.090kN，最大跨中撓度為0.587mm、最大抗彎強度為9.10MPa、彈性模量為3000.7MPa、最大極限破壞應變為3041.9。這一試驗得到試件在低溫環境下的破壞應變遠大于規范所要求的2500，符合預期的性能要求。

3.5 滲水性能檢測

借助滲水儀檢測試件的滲水性能，并基于試驗結果判斷再生混凝土配比設計的合理性。通過試驗得到三組試件的滲水系數分別達到了41.8、43.6 以及44.3，其平均值約為43.4mL/min，顯著小于120ml/min 的規范要求限值，因此可認定為具有良好防滲效果。

4 結論

借助對材料性能的試驗研究，同時采用馬歇爾試驗優化混合料的配比設計，以此最終得到再生瀝青的分析結果：

4.1 對材料的抽提可以得出，RAP 料整體存在級配偏細的特點，在其中摻加15%新料即可得到平順的級配曲線，滿足再生應用的預期要求。

4.2 借助對關系曲線的研究，可以發現在5%的再生劑摻量下混合料的針入度、軟化點以及延度均能夠滿足現行規范的要求。

4.3 通過調查、分析發現RAP 料的油石比約為4.3%，在其中摻加4.6%油石比的新料進行再生，最終得到新料的最佳油石比約為4.6%-4.9%的區間。

4.4 借助對水穩定性、高低溫穩定性以及滲水性能的試驗研究，發現再生瀝青的各項基本指標均滿足規范要求且留有足夠裕度。