廠拌熱再生瀝青混合料質量控制及應用

涂亮亮，白龍威，劉 忠，江 建

(1.深圳市市政工程總公司,深圳 518000；2.深圳市特區建工集團有限公司,深圳 518034)

道路建設對區域經濟的發展影響深遠，也是我國“一帶一路”戰略中基礎設施建設的重點領域。隨著政策利好地不斷落實，交通路網逐步完善，我國公路通車里程不斷增長。目前，很多早期鋪筑的瀝青路面已出現嚴重的裂縫、車轍、坑槽、松散等病害，上世紀建成的高速公路也陸續開始進入改擴建及大中修期[1]。在對原路面翻修和改建的過程中，將產生大量的廢舊瀝青混合料(RAP)，若不對其進行再生利用，不僅會占用大量的土地，污染周邊生態環境，同時也是對瀝青和石料等不可再生資源的一種巨大浪費[2,3]。

在此背景下，瀝青路面再生利用技術越來越受到人們的關注和重視，廠拌熱再生目前發展較快，是現階段我國瀝青混合料再生技術研究的重點[4]。它是將回收的RAP材料運至攪拌站，經破碎、篩分等處理工藝，以一定的比例與新集料、新瀝青、再生劑(必要時)等混拌成熱拌再生瀝青混合料鋪筑路面的技術[5]。我國廠拌熱再生技術在實際生產應用中，由于RAP的變異性及其性能不穩定性，常常影響RAP的摻配率，目前我國廠拌熱再生瀝青混合料RAP摻配率一般控制在20%左右[6]。論文針對在不同RAP摻量下的廠拌熱再生瀝青混合料，進行配合比設計及路用性能評價。

1 RAP材料

1.1 RAP瀝青含量

RAP材料的瀝青含量對再生瀝青混合料配合比的設計起著至關重要的作用，直接影響再生瀝青混合料的最佳瀝青用量[7]。采用燃燒率法測定粗細兩檔RAP材料的瀝青含量，試驗結果如表1所示。可以看出，RAP的瀝青含量偏差不大，可取其檢測數據的平均值分別作為兩檔RAP材料的瀝青含量代表值。

表1 兩檔RAP材料瀝青含量檢測

1.2 RAP級配

對燃燒后兩檔RAP殘留物水洗烘干進行篩分，試驗結果如表2所示。

表2 兩檔RAP材料級配檢測

1.3 RAP性能

瀝青路面在長期服役過程中，受荷載及環境的綜合作用，混合料內部集料可能出現不同程度上的損傷，加上銑刨、挖除及篩分等過程中的機械力作用，均會對集料的性能造成不可逆的影響[8]。

對兩檔RAP材料分別進行密度、壓碎值、針片狀含量及吸水率等指標的檢測，試驗結果如表3所示。可以看出，RAP材料的各項物理指標未發生較大的改變，其石料仍具有較大的再生利用價值。

2 再生瀝青混合料配合比設計

廠拌熱再生瀝青混合料主要用于道路的中底層，因此采用中面層常見的級配類型AC-20作為研究對象。根據廣東地區氣候條件、公路等級、交通特點、《公路工程瀝青路面施工技術規范》(JTG F40—2004)[9]推薦的級配范圍和《公路瀝青路面再生技術規范》(JTG F41—2008)[10]中的相關要求，摻入RAP的合成級配如表4所示。

表4 AC-20瀝青混合料級配

為了對比廠拌熱再生瀝青混合料在不同的RAP摻量下混合料的性能差異，確定合理的RAP摻量，確保廠拌熱再生瀝青混合料的質量得到有效控制，選取4個不同的RAP摻量(20%、30%、40%和50%)分別進行配合比試驗，不同RAP摻量下的AC-20合成級配如表5所示。

表5 不同RAP摻量下的AC-20合成級配

3 再生瀝青混合料性能評價

1)馬歇爾試驗

先將基質瀝青加熱至155 ℃，兩檔RAP材料在110 ℃烘箱中預熱4 h，天然集料加熱至180 ℃，填料等其余材料及試驗方法與常規混合料拌合的方式相同，試件成型雙面擊實各75次。不同RAP摻量下的再生瀝青混合料體積參數如表6所示。由表6可以看出，RAP摻量為30%時，再生混合料的各項體積指標基本能滿足規范要求。

表6 不同RAP摻量再生瀝青混合料馬歇爾試件的性能檢測結果

2)高溫性能

采用車轍試驗來評價熱拌再生瀝青混合料的高溫穩定性。車轍試驗的試件為300 mm×300 mm×50 mm的板塊試件，試驗溫度為60 ℃，輪壓為0.7 MPa，試驗結果如圖1所示。

從試驗結果可以看出，再生瀝青混合料的抗車轍能力優于普通瀝青混合料，且隨著RAP摻量的增加，再生瀝青混合料的抗車轍能力增強，高溫穩定性越好。

3)水穩定性能

采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，分別測定不同RAP摻量下馬歇爾試件的殘留穩定度和凍融劈裂強度比TSR，以此評價再生瀝青混合料的水穩定性能，不同RAP摻量下的再生瀝青混合料水穩定性試驗結果如表7所示。

表7 不同RAP摻量再生瀝青混合料水穩定性試驗檢測結果

從表7可以看出，摻入RAP材料后再生瀝青混合料的水穩定性能均能滿足規范要求，且隨著再生瀝青混合料中RAP摻量的減少，混合料水穩定性呈越來越好的趨勢。

4)肯塔堡飛散試驗

肯塔堡飛散試驗是用以評價瀝青用量不足或粘結性不足，在交通荷載作用下，路面表面集料脫落而散失的程度，是評價集料與瀝青膠結料粘結性的一個重要指標。將再生混合料馬歇爾試件冷卻后置于(20±0.5) ℃恒溫水槽中養生20 h，不加鋼球，以30～33 r/min的速度旋轉300轉，不同RAP摻量下再生瀝青混合料的飛散試驗結果如表8所示。

表8 不同RAP摻量再生瀝青混合料飛散試驗檢測結果

從表8可以看出，摻入RAP材料后，再生瀝青混合料的飛散損失率均在6%以下，且隨著RAP摻量的增加，再生混合料的飛散損失率呈逐漸增大的趨勢，表明隨著RAP摻量的增加，瀝青與集料之間的粘結性能逐漸減弱。

4 結 論

a.與普通瀝青混合料相比，摻入RAP材料后再生瀝青混合料體積性能變化不大，均能滿足規范要求。

b.再生瀝青混合料的抗車轍能力優于普通瀝青混合料，且隨著RAP摻量的增加，再生瀝青混合料的抗車轍能力逐漸增強；隨著再生瀝青混合料中RAP摻量的減少，混合料水穩定性愈來愈好。

c.再生瀝青混合料的飛散損失率均較低，且隨著RAP摻量增加，再生混合料的飛散損失率逐漸增大，瀝青與集料之間的粘結性能逐漸減弱。

d.綜合再生混合料的體積指標、高溫性能、水穩定性及飛散損失試驗結果，結合實際應用中的可行性及質量要求，建議RAP的摻入比例為30%。