現(xiàn)場熱再生技術(shù)在貴州貴畢二級公路中的應(yīng)用

歐陽男 敖清文

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 貴陽 550001）

隨著公路的高速發(fā)展，許多公路已進(jìn)入大、中修期，然而大量地翻挖、銑刨舊路面，不僅對環(huán)境產(chǎn)生巨大的危害，而且也造成大量優(yōu)質(zhì)瀝青的浪費(fèi)。而瀝青再生技術(shù)通過重復(fù)利用瀝青混合料，防止瀝青混凝土廢料對棄置場所及其周邊環(huán)境的污染，同時(shí)通過減少石料的開采，能有效保護(hù)土地資源，維護(hù)自然景觀和生態(tài)環(huán)境。

1 瀝青路面熱再生技術(shù)

瀝青熱再生技術(shù)是指對不能滿足使用要求的瀝青混凝土路面廢料通過各種措施進(jìn)行處理后重新利用的技術(shù)，包括對舊瀝青混凝土路面進(jìn)行翻挖、破碎、篩分，再與新集料、新瀝青、再生劑（必要時(shí)）重新混合，形成具有預(yù)期路用性能的瀝青混合料，并重新鋪筑成路面面層［1］。

瀝青路面熱再生的施工方法主要分為2種：①廠拌熱再生即集中拌和法。是將舊路面材料集中到再生拌和廠，用固定式拌和機(jī)械生產(chǎn)混合料，再運(yùn)送到施工現(xiàn)場進(jìn)行攤鋪和壓實(shí)；②現(xiàn)場熱再生。這種方法是利用專門機(jī)械將舊瀝青路面銑刨、破碎，并輔以新材料的定量摻配、拌和，鋪筑和壓實(shí)等作業(yè)過程在道路上就地完成。

隨著路面加工設(shè)備和材料現(xiàn)場檢測技術(shù)的逐步完善，瀝青路面現(xiàn)場熱再生技術(shù)已經(jīng)受到各國的重視。目前，現(xiàn)場熱再生技術(shù)在我國高等級公路中的應(yīng)用日趨成熟，主要用于一、二級公路瀝青上面層以及高速公路中下面層等的養(yǎng)護(hù)維修工程。

2 試驗(yàn)路

試驗(yàn)路為貴州省貴陽至畢節(jié)二級公路瀝青路面改建項(xiàng)目，該路段原設(shè)計(jì)累計(jì)軸載作用次數(shù)為5.77×106次，路面設(shè)計(jì)彎沉值為32.0／0.01 mm，原有路面結(jié)構(gòu)為：6 cm AC－16中粒式瀝青混凝土＋8 cm AC－30粗粒式瀝青混凝土，水泥穩(wěn)定碎石基層30 cm，底基層采用級配碎石，厚度為15 cm。

2.1 主要病害

該路段原有表面層瀝青混合料的集料在大交通量和重載車輛10余年的長期磨耗作用下，抗滑性能衰減嚴(yán)重，主要病害類型為車轍病害，部分路段出現(xiàn)了波浪擁包，嚴(yán)重降低了行車舒適性，并危及行車安全。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，車轍主要發(fā)生在行車道上，車轍普遍達(dá)到15 mm以上。同時(shí)，部分路段出現(xiàn)了波浪擁包病害。推移病害大多與車轍病害同時(shí)存在，在彎道部分、長上坡路段，推移病害更為明顯。

2.2 解決方案

根據(jù)該公路現(xiàn)有病害類型，綜合考慮氣候條件、筑路材料、路面結(jié)構(gòu)的代表性和適宜性，并結(jié)合國內(nèi)外已有的再生技術(shù)應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn)，對該路面大修采用現(xiàn)場熱再生原路面上面層6 cm AC－16中粒式瀝青混凝土的方案，提高路面高溫穩(wěn)定性能，針對性地解決該路段目前主要存在的車轍以及推移等病害。

3 現(xiàn)場熱再生適用性評價(jià)

3.1 RAP的瀝青含量和性能評價(jià)

再生適用性評價(jià)是應(yīng)用再生技術(shù)的基礎(chǔ)，在試驗(yàn)路段上按每公里各車道隨機(jī)抽樣1個(gè)，共獲取15個(gè)樣本，通過試驗(yàn)，檢測回收舊瀝青和舊集料的性能，以確定舊路面回收料能否適用于現(xiàn)場熱再生，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 回收瀝青技術(shù)要求

從檢測結(jié)果看，舊瀝青針入度為23.9／0.1 cm，根據(jù)《公路瀝青再生技術(shù)規(guī)范》（JTG F41－2008）中“原路面瀝青的25℃針入度不低于20／0.1mm”的要求，本路段適用于現(xiàn)場熱再生，瀝青含量達(dá)4.5%，具有較高的利用價(jià)值。

3.2 舊集料性能和級配評價(jià)

舊集料的性能和級配是影響再生適用性評價(jià)結(jié)果的重要因素，貴畢二級公路舊瀝青混凝土路面材料的檢測結(jié)果見表2。

表2 舊集料主要性能指標(biāo)檢測結(jié)果

舊集料主要為玄武巖，上述檢測指標(biāo)表明，其主要性能指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，現(xiàn)場熱再生施工時(shí)需注意篩孔4.75 mm等粒徑通過率的控制。

4 再生瀝青混合料設(shè)計(jì)

4.1 再生劑摻配量設(shè)計(jì)

選用瀝青再生劑，將再生劑以3%5%7%的比例（再生劑占回收瀝青的質(zhì)量百分比）添加到回收瀝青中，攪拌均勻并靜置24 h后測定再生瀝青的25℃針入度、15℃延度、軟化點(diǎn)指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 再生瀝青質(zhì)量指標(biāo)

試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著再生劑劑量的增加，瀝青明顯軟化，表現(xiàn)為針入度提高，軟化點(diǎn)降低，延度升高，說明再生劑有較好的再生效果。再生劑摻量為3%時(shí)，再生瀝青性能針入度可達(dá)到70號瀝青針入度范圍，為了避免過多增加再生劑摻加量后混合料動(dòng)穩(wěn)定度將受不利影響，瀝青針入度指標(biāo)恢復(fù)至70號瀝青的針入度范圍即可［2］。因此，再生劑摻量確定為3%。

4.2 再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)試驗(yàn)檢測和計(jì)算，采用90%RAP的再生混合料，采用新拌AC－13瀝青混合料作為外加新材料，AC－13混合料采用A級70號道路石油瀝青，其所用石油瀝青、粗集料、細(xì)集料及填料按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40－2004）要求控制。再生瀝青混合料合成級配見表4。再生瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表4 再生瀝青混合料AC－16合成級配

表5 再生瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

4.3 再生瀝青混合料的性能評價(jià)

為了檢驗(yàn)瀝青混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)，按照規(guī)范要求，對所設(shè)計(jì)的再生瀝青混合料進(jìn)行了路用性能如高溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性能的檢驗(yàn)試驗(yàn)［3］。

4.3.1 高溫穩(wěn)定性瀝青混合料是一種粘彈性材料，其物理力學(xué)性能與溫度和荷載作用時(shí)間密切相關(guān)。瀝青路面在高溫條件下，瀝青混合料往往勁度下降迅速，使路面抗剪能力不足，導(dǎo)致礦料在外力作用下產(chǎn)生滑移與錯(cuò)位，使混合料進(jìn)一步壓密，細(xì)集料相對集中并產(chǎn)生剪切破壞，形成高溫變形，如推移、擁包、搓板和車轍等［4］。

4.3.2 水穩(wěn)定性

浸水馬歇爾試驗(yàn)方法評價(jià)混合料耐水損害性能在世界各地得到廣泛應(yīng)用，該方法是通過2組馬歇爾試件：一組在60℃水浴中保養(yǎng)30 min后測定其馬歇爾穩(wěn)定度S1；另一組在60℃水浴中恒溫保養(yǎng)48 h后測定其馬歇爾穩(wěn)定度S2。用殘留穩(wěn)定度S0＝ （S1／S2）×100% 來表征混合料的水穩(wěn)性能，S0值越大，水穩(wěn)性越好［4］。

凍融劈裂試驗(yàn)以試件成型空隙率為7%左右，通過擊實(shí)曲線確定擊實(shí)次數(shù)，成型直徑101.6 mm×長63.5 mm的圓柱體試件8個(gè)，將試件平均分為2組。第一組試件不進(jìn)行真空飽水；第二組試件在7 160～7 360 Pa的條件下保持15 min，并在常溫水下放置0.5 h，將飽水后的試件放入－18℃的環(huán)境下冷凍16 h，然后將其放入60℃的恒溫水浴中保溫24 h解凍，再將此試件與另一組試件一起放入25℃的恒溫水浴中保溫2 h后，以50 mm／min的加載速率分別測定凍融劈裂強(qiáng)度，計(jì)算劈裂抗拉強(qiáng)度比TSR作為評價(jià)指標(biāo)［5］。瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度、殘留馬歇爾穩(wěn)定度、凍融劈裂殘留強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 瀝青混合料目標(biāo)配合比檢驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表6可知，AC－16再生瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比TSR、動(dòng)穩(wěn)定度DS均符合規(guī)范要求，說明所設(shè)計(jì)的再生瀝青混合料是合理的，可以在實(shí)際工程中應(yīng)用。

5 試驗(yàn)路施工現(xiàn)場質(zhì)量檢測

瀝青路面現(xiàn)場熱再生施工過程中的材料質(zhì)量檢查，應(yīng)符合現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》對熱拌瀝青混合料路面的有關(guān)規(guī)定。

采用快速檢測設(shè)備，可以對瀝青混合料質(zhì)量進(jìn)行有效控制，通過對試驗(yàn)路段再生瀝青混合料級配以及瀝青含量的檢測，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)滿足全新普通瀝青混合料的要求。

6 結(jié)語

貴州貴畢二級公路路面維修工程的實(shí)踐初步驗(yàn)證了現(xiàn)場熱再生技術(shù)在貴州公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用，通過有效的質(zhì)量控制，現(xiàn)場熱再生瀝青混凝土路面的各項(xiàng)試驗(yàn)和檢測指標(biāo)可以達(dá)到全新瀝青混凝土路面的技術(shù)要求。同時(shí)，瀝青路面再生技術(shù)的選擇應(yīng)該根據(jù)原有路面的病害進(jìn)行分析，一般而言，需對原路面狀況進(jìn)行針對性的調(diào)查和綜合分析，如路面狀況指數(shù)以及路面強(qiáng)度系數(shù)等。為了保證再生瀝青混合料的路用性能，必須進(jìn)行充分的室內(nèi)試驗(yàn)，以檢驗(yàn)RAP中瀝青老化程度、再生劑摻加劑量以及再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性﹑水穩(wěn)定性能等指標(biāo)。

［1］ 韓青春.瀝青路面現(xiàn)場熱再生技術(shù)的運(yùn)用研究［D］.長春：吉林大學(xué)，2007.

［2］ 程永舟.瀝青再生技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用探討［J］.科技向?qū)В?011，（12）：229－230.

［3］ JTG F40－2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［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］ JTJ052－2000公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社，2000.