關(guān)于瀝青的老化及再生研究

楊斌

摘要：我國(guó)瀝青混凝土路面最常見(jiàn)的早期老化現(xiàn)象有：裂縫、水破壞、松散、泛油、推移等，這些老化現(xiàn)象基本上也是公路工程質(zhì)量的通病，本文就以上幾種常見(jiàn)病害的成因進(jìn)行分析并敘述舊瀝青路面的再生原理，對(duì)舊瀝青路面再生混合料的設(shè)計(jì)及施工工藝進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：瀝青混凝土路面；早期老化；成因分析；舊瀝青路面；再生劑；瀝青混合料

1.瀝青混凝土路面早期老化成因分析：

造成瀝青混凝土路面早期病害的因素很多，但綜合起來(lái)主要有路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量控制不嚴(yán)、投入運(yùn)營(yíng)后超載車(chē)輛管理不嚴(yán)、氣候條件 影響 等四個(gè)方面。下面就以上幾種最常見(jiàn)的瀝青混凝土路面早期病害成因逐一進(jìn)行分析：

1.1 裂縫分類(lèi)：

瀝青混凝土路面裂縫主要有縱向裂縫和橫向裂縫兩種?？v向裂縫的產(chǎn)生主要是由于地基和填土在橫向不可避免的不均勻性所造成的，由于土質(zhì)臺(tái)階處理不規(guī)范、分層填筑厚度及壓實(shí)度控制不嚴(yán)。

橫向裂縫的產(chǎn)生由于溫度應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的疲勞裂縫。溫度裂縫由于溫度變化率最大的表面并很快向下延伸，并隨時(shí)間增長(zhǎng)造成瀝青老化，瀝青面層的抗裂縫能力逐年降低，溫度裂縫也隨之增加。

1.2 影響 裂縫產(chǎn)生的主要因素

1.2.1 瀝青及瀝青混合料的性質(zhì)

瀝青和瀝青結(jié)合料的性質(zhì)是影響瀝青路面溫度開(kāi)裂的最主要原因，瀝青混合料的低溫勁度是決定瀝青路面是否開(kāi)裂的最根本因素，在瀝青性能指標(biāo)中，影響更大的是溫度敏感性，溫度敏感性大的瀝青更容易開(kāi)裂。

1.2.2 基層材料的性質(zhì)

基層材料的收縮性愈小，面層裂縫愈少?；鶎由嫌型笇佑鸵约訌?qiáng)與面層的粘結(jié)對(duì)抗開(kāi)裂是有好處的，基層材料種類(lèi)對(duì)瀝青面層的裂縫率有明顯影響。

1.3.3 氣候條件

極端最低溫度、降溫速率、低溫持續(xù)時(shí)間、升降溫循環(huán)數(shù)次數(shù)是氣候條件影響瀝青路面溫縮裂縫的四大要素。

1.3.4 交通 量和車(chē)輛類(lèi)型

半剛性基層中的最大拉應(yīng)力，通常是由最重的車(chē)輪荷載產(chǎn)生的；并且對(duì)于半剛性路面，不同軸載的車(chē)輛對(duì)路面的破壞作用對(duì)路面破壞起著決定性的作用。

1.3.5 施工因素

主要指半剛性基層材料的碾壓含水量，半剛性基層完成后的暴曬時(shí)間等因素。

2.1水破壞

2.1.1從施工的角度分析

瀝青面層混合料的壓實(shí)度不足是導(dǎo)致水破壞的最直接原因，根據(jù)壓實(shí)度與空隙率的 計(jì)算 公式：

壓實(shí)度=實(shí)測(cè)密度/馬歇爾密度

空隙率=1-實(shí)測(cè)密度/ 理論 密度

壓實(shí)度=（理論密度/馬歇爾密度）（1-空隙率）

可知，壓實(shí)度越高瀝青混合料嵌鎖越緊，越密實(shí)，實(shí)際空隙率就越小。實(shí)際施工中，由于壓力機(jī)具故障、操作不規(guī)范、碾壓不均勻、碾壓遍數(shù)不夠、碾壓溫度控制不好，造成部分地方壓實(shí)度不足，空隙率過(guò)大，帶來(lái)水損害破壞。

2.1.2從集料規(guī)格分析

集料規(guī)格的好壞，直接 影響 到瀝青與集料粘附性能、粘結(jié)力大小。在實(shí)際施工中，對(duì)集料規(guī)格質(zhì)量重視不夠，材料把關(guān)不嚴(yán)，集料質(zhì)量參差不齊，碎石針片狀含量過(guò)高、含土量大，表面粉塵太多，直接導(dǎo)致瀝青與集料之間粘結(jié)力下降，一旦水侵入瀝青混合料內(nèi)部自由水進(jìn)入面層后，使瀝青與碎石的粘結(jié)力減弱。

3.1松散：

松散是由于瀝青混凝土表面層中的集料顆粒脫落，從表面向下發(fā)展的漸進(jìn)過(guò)程。集料顆粒與裹覆瀝青之間喪失粘結(jié)力是顆粒脫落的主要原因?？赡軐?dǎo)致松散的情況還有：

3.1.1、集料顆粒被足夠厚的粉塵包裹，使瀝青膜粘結(jié)在粉塵上，而不是粘結(jié)在集料顆粒上，表面的摩擦力磨掉瀝青膜，并使集料顆粒脫落。這種情況的產(chǎn)生主要是由于集料含泥量超標(biāo)所造成的。

3.1.2表面離析處往往缺少大部分細(xì)集料，離析面上粗集料與粗集料相接觸，但只有在少數(shù)接觸點(diǎn)瀝青膜與集料粘結(jié)。隨時(shí)間增長(zhǎng)，瀝青會(huì)老化，瀝青膜剝落會(huì)使瀝青與集料的粘結(jié)力減弱，孔隙中的水凍結(jié)會(huì)破壞粘結(jié)力，或足夠大的摩擦力會(huì)破壞離析面上的集料顆粒而產(chǎn)生松散。

3.1.3瀝青混凝土面層要有高密實(shí)度才能保證瀝青混合料的粘聚力，如果混合料密實(shí)度不夠，集料就容易從混合料中脫落而形成局部松散。

4.1泛油：

瀝青從瀝青混凝土層的內(nèi)部和下部向上移動(dòng)，使表面有過(guò)多瀝青的現(xiàn)象稱作泛油。瀝青用量過(guò)大是產(chǎn)生瀝青面層泛油的最主要原因。而瀝青用量過(guò)大的主要原因有：

4.1.1、瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的擊實(shí)不夠。瀝青混合料配合比通常采用馬歇爾試驗(yàn)方法。如果室內(nèi)所用擊實(shí)產(chǎn)生的密度小于使用過(guò)程中所達(dá)到的最終密度，所選定的瀝青用量就會(huì)偏多。

4.1.2、施工控制不嚴(yán)和管理不善。施工單位在生產(chǎn)過(guò)程中私自改變配合比、瀝青混合料拌合不均都是造成瀝青混凝土路面局部瀝青用量偏大的主觀原因。

5.1推移：

推移的產(chǎn)生一般與基層施工質(zhì)量、透油層灑布質(zhì)量、超載車(chē)輛比重加大、瀝青混合料性能不良等因素有關(guān)。在瀝青混凝土路面鋪筑前，由于基層表面清掃不干凈、透層油灑布不均等都會(huì)容易造成瀝青面層和基層粘結(jié)不良。

2.舊瀝青路面再生原理

2.1在舊道路的翻建工程中，傳統(tǒng)的施工方法有兩種。一種是在破舊路面上覆蓋新的路面材料，另一種是將破壞的面層剔除。

2.2舊瀝青路面的再生利用，就是將舊瀝青路面經(jīng)過(guò)路面再生專用設(shè)備的翻挖、回收、加熱、破碎、篩分后，與再生劑、新瀝青、新集料等按一定比例重新拌和成混合料，滿足一定的路用性能并重新鋪筑于路面的一整套工藝。

3.舊瀝青路面再生研究的探討

3.1 再生瀝青混合料的配比

由于瀝青路面一般都是雙層式，挖掘出來(lái)的舊料都是粗細(xì)料混合的。因此，舊料中既不是粗級(jí)配，也不是細(xì)級(jí)配。使再生瀝青混合料用于主要干道上，必須加入新石料來(lái)調(diào)整級(jí)配，使之符合級(jí)配規(guī)范要求。確定新、舊瀝青配比之后，再由馬歇爾試驗(yàn)方法確定新瀝青用量。

3.1.1再生劑的選用

再生劑具有軟化舊瀝青，并能使就瀝青具有一定的改性作用。所摻入再生劑的量是要使再生后的瀝青滿足設(shè)計(jì)性能指標(biāo)，再生劑的摻量需要通過(guò)大量的試驗(yàn)確定，對(duì)再生劑在各種配比對(duì)老化瀝青性能的恢復(fù)情況作比較，找出最佳摻量。

3.1.2確定新骨料的級(jí)配

再生料的級(jí)配是由舊料和新料混合組成的，舊料級(jí)配是已知的，新料是未知的，可以用圖解法、試算法、計(jì)算機(jī)程序法等方法計(jì)算摻配比例以確定新集料的級(jí)配。

3.2 再生瀝青混合料的施工工藝

再生瀝青路面按施工工藝可分為表面再生法，廠拌再生法和就地?zé)嵩偕ā?/p>

3.2.1表面再生法

表面再生法，是利用專用的再生機(jī)械，在現(xiàn)場(chǎng)利用紅外線將原路面表面以下一定深度范圍內(nèi)的舊瀝青混合料加熱到一定溫度，銑刨、破碎、加入新材料、拌和、攤鋪和預(yù)壓，壓路機(jī)進(jìn)一步壓實(shí)，適用于老化不嚴(yán)重，平整度較差的路面。

3.2.2廠拌再生法

瀝青路面廠拌再生法，就是將舊瀝青路面經(jīng)過(guò)翻挖后運(yùn)回拌和廠，再集中破碎，和再生劑、新瀝青材料、新集料等在拌和機(jī)中按一定比例重新拌和成新的混合料，鋪筑成再生瀝青路面。分為廠拌熱再生法和廠拌冷再生法兩種。

廠拌冷再生技術(shù)是先將舊瀝青路面銑刨翻松，回收運(yùn)送到拌和廠，經(jīng)過(guò)破碎后與新骨料送入再生設(shè)備，添加粘結(jié)劑和需要的再生添加劑拌和，拌和好的材料送到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攤鋪和碾壓。

廠拌熱再生技術(shù)是先將舊瀝青路面銑刨翻松，并清除粘附著的泥土和雜質(zhì)，然后運(yùn)回工廠，通過(guò)破碎、篩分，并根據(jù)舊料中瀝青的含量、瀝青老化程度、碎石級(jí)配等指標(biāo)，摻入設(shè)計(jì)所需數(shù)量的新集料、瀝青再生劑進(jìn)行拌和，使混合料達(dá)到規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)，按照與新建瀝青路面完全相同的方法重新鋪筑。

4結(jié)語(yǔ)

瀝青混凝土路面早期老化的產(chǎn)生有多方面的因素，無(wú)論設(shè)計(jì)方面、還是施工方面都存在一些不足。目前瀝青混凝土路面病害早期老化的特點(diǎn)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)的同時(shí)，瀝青路面的再生利用，能夠節(jié)約大量的瀝青和砂石材料，節(jié)省工程投資，同時(shí)有利于處治廢料、節(jié)省能源、保護(hù)環(huán)境，因而具有顯著的 經(jīng)濟(jì) 效益和 社會(huì)、環(huán)境效益。