高摻量富油RAP廠拌熱再生技術應用研究

葉治軍，陶毅榮，梁葉云，鄭松松，董冠男，張啟鑫

(1.葛洲壩湖北襄荊高速公路有限公司，湖北 荊門 448000；2.葛洲壩集團交通投資有限公司，湖北 武漢 430000；3.中南安全環境技術研究院股份有限公司，湖北 武漢 430000)

0 引言

隨著交通運輸部印發的《“十四五”公路養護管理發展綱要》中提出要大力推進廢舊路面材料的再生利用，瀝青路面廠拌熱再生技術也因此受到更多的關注。廠拌熱再生技術是將廢舊瀝青混合料(RAP)破碎、篩分等預處理后，添加一定比例的新集料、新瀝青(再生劑)進行加熱拌和，使RAP能夠再次鋪筑利用的工藝，再生后路用性能可以與熱拌瀝青混合料相媲美[1-2]。廠拌熱再生技術是響應國家發展循環經濟和節能減排要求的綠色公路技術，具有良好的推廣應用價值。

但受RAP變異性影響，廠拌熱再生瀝青混合料的級配往往難以保證，再生混合料的質量變異性大，難以應用到高等級公路上。而研究發現[3]，對RAP進行破碎分檔預處理可大幅降低其變異性，級配控制更有保證，目前一般將RAP分成兩檔(0 mm～5 mm RAP，≥5 mm RAP)或者三檔(0 mm～5 mm RAP，5 mm～10 mm RAP,≥10 mm RAP)。通過抽提試驗可知，RAP中瀝青主要分布于0 mm～5 mm粒徑中，可稱為富油RAP，具有極高的再生價值，若能全部將其再生利用，可節約大量的新瀝青、降低公路的養護成本。但通過調查發現，在實際工程應用中對富油部分RAP利用率較低，較多的0 mm～5 mm RAP被廢棄[4-7]。本文依托湖北襄荊高速路面專項養護項目，將RAP分為(0 mm～8 mm，≥8 mm)兩檔，并只采用富油RAP(0 mm～8 mm)對高摻量RAP再生混合料的配合比設計、施工工藝及路用性能進行研究，以期為高摻量富油RAP廠拌熱再生的應用提供技術參考。

1 工程概況

襄陽至荊門高速公路全長185.415 km，于2004年6月26日正式通車。其北起襄陽市賈家州，經襄陽、荊門、荊州三市八縣(市、區)，南止于荊州市龍會橋，是國家規劃建設的二連浩特至廣州高速主干線的重要組成部分。隨著十數年的服役以及不斷增長的交通量，襄荊高速瀝青路面隨之出現大量病害，本項目是在襄荊高速公路2022年路面養護專項工程K1686+500～K1687+000段采用高摻量富油RAP再生瀝青混合料進行試驗段鋪筑，對高摻量富油RAP廠拌熱再生技術進行研究。

本試驗段路面處治方案為分層銑刨原路面4 cm sup-13上面層+6 cm AC-20中面層，填補6 cm AC-20再生混合料中面層+4 cm AC-13再生混合料上面層。

2 原材料及配合比設計

2.1 原材料

1)RAP。上面層銑刨料中0 mm～8 mm RAP占比大，含油量也更高，檢測指標如表1所示，故試驗段采用的0 mm～8 mm RAP均來自上面層銑刨料。

表1 0 mm～8 mm RAP各項技術指標

2)瀝青。經調查舊瀝青為改性瀝青，且再生路面用于高速公路，因此試驗段上、中面層采用的新瀝青類型為SBS(I-D)改性瀝青，其技術指標見表2。

表2 改性瀝青各項指標檢測結果

3)再生劑。本試驗段的再生混合料只摻配0～8 mm RAP，且摻配比例較高，舊瀝青占比大，因此必須要加入再生劑來恢復舊瀝青性能，以此保證再生混合料的質量。根據舊瀝青再生試驗確定再生劑摻量為4%，所用再生劑指標如表3所示。

表3 再生劑技術指標

2.2 配合比設計

根據各檔石料和RAP(0 mm～8 mm)的篩分結果，選定上、中面層RAP摻量分別為30%,40%，其合成級配如表4,表5所示。并通過室內馬歇爾試驗方法確定上、中面層再生混合料最佳瀝青用量為2.5%和1.5%。

3 施工工藝

3.1 RAP預處理

1)在對舊路面狀況充分調查、收集舊路面原始資料以及修補、養護記錄的基礎上，提前計算試驗段所需RAP數量，試驗段所用RAP采用連續段落銑刨獲得的銑刨料。

2)RAP上、中面層分層進行銑刨，上面層銑刨速度控制在10 m/min～12 m/min，中面層銑刨速度控制在8 m/min～10 m/min。

3)RAP團聚粒徑大于26.5 mm時，采用顎式破碎機進行破碎，并將破碎后的RAP篩分成0 mm～8 mm，8 mm～26 mm兩檔，分檔后的粗細料分開堆放，用彩條布覆蓋。

表4 上面層再生混合料級配設計

表5 中面層再生混合料級配設計

3.2 拌合工藝

拌合中，新集料加熱至190 ℃，通過熱料倉篩分、計量進入間歇式拌缸干拌5 s～10 s，加入加熱至165 ℃～170 ℃的新瀝青，濕拌40 s～45 s；然后與在再生機中加熱至130 ℃的RAP拌和10 s～15 s；最后噴入再生劑拌和均勻出料。

3.3 攤鋪工藝

1)攤鋪前對工作面進行清掃，并撒布粘層油。

2)攤鋪機開工前提前0.5 h預熱熨平板不低于100 ℃。

3)現場攤鋪溫度控制在165 ℃～170 ℃，攤鋪速度控制在1 m/min～4 m/min。

4)攤鋪過程中，由專人檢查鋪筑厚度、平整度及離析狀況，發現局部離析、拖痕等問題應及時處理。

3.4 壓實工藝

壓實過程分為初壓、復壓與終壓。初壓和終壓采用雙鋼輪振動壓路機，復壓采用膠輪式壓路機，現場壓實參數如表6所示。

表6 壓實參數

4 路用性能

4.1 室內留樣試驗結果

1)高溫穩定性。

由于車轍是瀝青路面高溫穩定性好壞的實際體現，加之車轍試驗操作方便，其在一定程度上模擬了車輛輪胎在道路上的行駛情況，因此，室內試驗采用車轍試驗對上、中面層抗車轍能力進行檢驗，檢測結果如圖1所示。

由圖1可知，兩種再生混合料的DS值均遠大于規范要求值2 800次/mm，這說明富油RAP的摻加能顯著提高再生混合料的動穩定度。這是由于富油RAP中瀝青含量高且老化嚴重，導致再生混合料的整體模量增大，進而表現為再生混合料動穩定度提高，抗車轍能力增強。

2)水穩定性。

采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗分別測試熱水浸泡及凍融循環作用條件下水對再生混合料產生的影響。檢測結果如圖2所示。

結合圖2結果可知，兩種富油RAP再生混合料的水穩定性較好，這說明在再生劑作用下，舊瀝青性能得以恢復，新舊瀝青融合效果好，再生瀝青與集料的黏附性好，進而表現為再生混合料的水穩定性好。

3)低溫抗裂性。

低溫小梁彎曲試驗方法容易、操作簡單、可以得到混合料在受到三點彎曲時的最大應力及相應變形量，能較好評價混合料的低溫抗裂性能，檢測結果如圖3所示。

由圖3結果可知，兩種富油RAP再生混合料的彎拉應變均滿足規范(JTG F40—2004)中改性瀝青不小于2 500 με的要求。

4.2 施工質量檢測

1)馬歇爾穩定度。

對鋪筑完成的試驗段路面進行鉆芯取樣，對芯樣按上、中面層進行切割，并分別進行馬歇爾穩定度測試，結果如表7所示，全部滿足規范要求。

2)平整度。

按照規范要求選擇測試地點，利用3 m直尺測定最大間隙，從而反映試驗路的平整度，檢測結果如表7所示。

3)壓實度。

路面壓實度是衡量路面施工質量以及路面本身質量的一項重要指標，壓實度對路面路用性能尤其是路面的耐久性起到關鍵作用。對試驗段上、中面層現場鉆芯取樣得到的芯樣進行毛體積密度測試，并根據最大理論密度計算得出路面的壓實度。結果如表7所示。

4)滲水系數。

采用滲水儀法對試驗路段進行抗滲性能測試，以評價路面的抗水損害性，試驗結果如表7所示。

表7 試驗路面質量檢測結果

5 結論

本文結合襄荊高速公路路面專項養護工程，對高摻量富油RAP廠拌熱再生技術進行了系統介紹，保證再生混合料質量的前提下，提高了富油部分RAP的利用率。試驗段再生瀝青路面質量良好，綜合路用性能優異，經濟效益高，具有良好的推廣應用前景。