銑刨回收瀝青混合料在古永高速公路微表處中的再生應(yīng)用

張富奎（甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司，甘肅 蘭州 730030）

甘肅省高速公路建設(shè)在本世紀(jì)初進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期，截止2011年底高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)到2000公里，前期建設(shè)的高速公路目前基本都進(jìn)入了維修期。以G30連霍高速古永段為例，該段公路于2002年底建成通車，運(yùn)營十年來，坑槽、沉陷、車轍等病害普遍存在，2010年對(duì)該段公路實(shí)施養(yǎng)護(hù)維修工程。設(shè)計(jì)方案中，嚴(yán)重車轍、坑槽集中路段采用了銑刨原路面、重新鋪筑瀝青混合料的維修意見，這就造成了大量銑刨廢舊瀝青混合料的存在。為避免污染環(huán)境和資源浪費(fèi)，對(duì)所產(chǎn)生的銑刨料統(tǒng)一進(jìn)行了回收，并且開展了再生利用技術(shù)的研究，在對(duì)舊瀝青混合料準(zhǔn)確評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，制成再生改性乳化瀝青稀漿混合料用于MS-3型微表處，在古永高速公路XK1950+090—XK1950+500處鋪筑了試驗(yàn)路段，根據(jù)后期試驗(yàn)檢測(cè)和跟蹤觀測(cè)，再生瀝青混合料微表處達(dá)到了一定的路用效果。

1 銑刨回收瀝青混合料性能評(píng)價(jià)

1.1 評(píng)價(jià)步驟

銑刨回收瀝青混合料的使用品質(zhì)對(duì)再生稀漿混合料的性能影響很大，在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前對(duì)回收的瀝青混合料性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，主要內(nèi)容包括測(cè)定表觀級(jí)配和實(shí)際級(jí)配組成、瀝青含量及其性能等。需要注意的問題是由于古永高速公路瀝青面層是由上面層AC-16、中面層AC-20、下面層AC-25結(jié)構(gòu)組成，銑刨瀝青混合料很不均勻，所以評(píng)價(jià)檢驗(yàn)所用回收瀝青混合料必須具有代表性或加大試驗(yàn)頻率，以進(jìn)行更為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)。其評(píng)價(jià)步驟如下：

根據(jù)計(jì)劃使用的微表處型號(hào)，選用不同的最大篩孔剔除超大粒徑材料，本方案采用MS-3型微表處，采用9.5mm篩孔過篩；進(jìn)行篩分試驗(yàn)，計(jì)算回收瀝青混合料的表觀級(jí)配；進(jìn)行抽提試驗(yàn)，檢驗(yàn)回收瀝青的含量和技術(shù)指標(biāo)以及舊集料的級(jí)配。

1.2 銑刨回收瀝青混合料評(píng)價(jià)檢測(cè)結(jié)果

表1 篩余銑刨回收瀝青混合料的表觀級(jí)配

表2 篩余銑刨回收瀝青混合料的瀝青含量

根據(jù)表2試驗(yàn)結(jié)果可以看出，回收瀝青混合料中瀝青含量滿足再生使用要求。但是試驗(yàn)所用混合料為9.5mm篩孔過篩后的銑刨回收瀝青混合料，由于篩除的超粒徑顆粒粘附的瀝青很少，而大部分瀝青殘留在較細(xì)的混合料中，因此測(cè)得的瀝青含量比過篩前偏大。

根據(jù)表3試驗(yàn)結(jié)果可以看出，銑刨回收瀝青混合料的級(jí)配不符合MS-3型微表處級(jí)配規(guī)范要求，因此必須添加新的集料。

根據(jù)表4試驗(yàn)結(jié)果可以看出，回收瀝青性能與微表處用改性乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的技術(shù)指標(biāo)相比，仍能滿足要求。

2 再生稀漿混合料配合比設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

與新料稀漿混合料設(shè)計(jì)相比，再生稀漿混合料設(shè)計(jì)主要是增加了對(duì)篩分后的銑刨回收瀝青混合料的評(píng)價(jià)與檢驗(yàn)[1]，確定銑刨回收瀝青混合料和新集料的摻配比例，確定再生劑的使用量，預(yù)估新瀝青的用量和摻配比例，確定再生混合料的最佳瀝青用量，然后進(jìn)行綜合施工性能和路用性能試驗(yàn)檢測(cè)評(píng)價(jià)。

2.2 材料要求

2.2.1 銑刨回收瀝青混合料的準(zhǔn)備

銑刨回收的舊瀝青混合料按照原路面結(jié)構(gòu)層不同盡量分別堆放；然后根據(jù)選用的微表處型號(hào)過篩剔除超大粒徑；本項(xiàng)目采用MS-3型微表處，所以采用9.5mm篩網(wǎng)過篩[2]。

2.2.2 再生劑

再生劑是使老化瀝青性能得到恢復(fù)并達(dá)到相應(yīng)要求的物質(zhì)。再生劑的使用與否要依據(jù)回收瀝青的性能，如果回收瀝青的性質(zhì)不能滿足微表處用改性乳化瀝青殘留物的性能指標(biāo)則需要使用再生劑，本項(xiàng)目回收瀝青滿足技術(shù)指標(biāo)要求，不需添加再生劑。

圖1 新舊混合料級(jí)配曲線

2.2.3 其他材料

其他材料如新?lián)脚渌槭?、機(jī)制砂、改性乳化瀝青等技術(shù)指標(biāo)符合《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》的要求即可。

表3 篩余銑刨回收瀝青混合料的級(jí)配

表4 回收瀝青與改性乳化瀝青蒸發(fā)殘留物性能指標(biāo)比較

表5 摻配后的新舊混合料表觀級(jí)配

2.3 混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

由于篩余銑刨回收瀝青混合料的瀝青含量平均值達(dá)到6.05%，即與新稀漿混合料的瀝青用量設(shè)計(jì)相當(dāng)，故新舊混合料摻配比例范圍較寬泛。為保守起見，在實(shí)驗(yàn)過程中選擇30%的舊瀝青混合料進(jìn)行摻配，比例為5-8mm碎石:0-3mm機(jī)制砂:回收瀝青混合料=（質(zhì)量比）30:40:30。摻配后的新舊混合料表觀級(jí)配如表5，抽提后的新舊混合料級(jí)配如表5。

根據(jù)圖1可以看出，新舊混合料的表觀級(jí)配基本符合MS-3型級(jí)配要求。按照上述設(shè)計(jì)級(jí)配，我們摻配均勻（質(zhì)量比為5-8mm碎石:0-3mm機(jī)制砂:回收瀝青混合料=30:40:30）后，進(jìn)行拌合試驗(yàn)，稀漿混合料漿狀和易性基本滿足施工要求，所以再未對(duì)級(jí)配進(jìn)行調(diào)整。

2.4 確定改性乳化瀝青用量

按照《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》的要求，按照上述級(jí)配，進(jìn)行了濕輪磨耗（1h）與負(fù)荷輪碾壓粘砂試驗(yàn)，確定了瀝青最佳用量[3]。

由表7可知，油石比可選范圍為5.5%-6.0%（改性乳化瀝青蒸發(fā)殘留物含量為63.2%，則改性乳化瀝青用量可選范圍為8.7g-9.5g），符合微表處混合料技術(shù)要求；結(jié)合本地的氣候條件確定最佳改性乳化瀝青用量為8.7g，檢測(cè)其混合料的其他指標(biāo)[4]。

2.5 確定用水量

根據(jù)稠度試驗(yàn)確定最佳用水量，以保證施工時(shí)混合料具有適宜的稠度與和易性。一般情況下，稠度為20mm-30mm時(shí)，加水量比較適宜。試驗(yàn)結(jié)果見表8。

由表8可知，總用水量是骨料總量的12%-15%時(shí)稠度為20mm-30mm，此含水量為最佳含水量，室溫（20℃，濕度45%）拌合試驗(yàn)狀態(tài)較好，可拌合時(shí)間超過120秒。施工時(shí)再根據(jù)現(xiàn)場溫度和濕度等情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.6 再生稀漿混合料性能檢測(cè)試驗(yàn)

根據(jù)以上結(jié)果，確定銑刨料再生微表處混合料配合比為骨料：改性乳化瀝青：用水量：助劑：水泥=100：8.7：12.0：2.0：2.0，由于舊瀝青混合料中的瀝青含量與設(shè)計(jì)含量相近，且考慮舊混合料的差異性，因此，直接按5.5%油石比確定新增實(shí)際改性乳化瀝青用量為6.1[5]。表9結(jié)果表明，再生稀漿混合料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。

表6 抽提后的新舊混合料合成級(jí)配

表7 混合料磨耗、粘砂和變形試驗(yàn)結(jié)果

表8 稠度試驗(yàn)結(jié)果

表9 再生稀漿混合料設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果

表10 再生稀漿混合料微表處與常規(guī)微表處路用性能比較

3 再生稀漿混合料路用性能驗(yàn)證

為了驗(yàn)證再生稀漿混合料的施工性能和路用性能，在古永高速公路下行線超車道XK1950+090——XK1950+500鋪筑了試驗(yàn)段，鋪筑面積1500平方米。根據(jù)現(xiàn)場觀察，攤鋪效果與新集料微表處沒有明顯差異[6]。

經(jīng)過兩個(gè)多月的行車碾壓后對(duì)其路用性能進(jìn)行檢測(cè)，并與前期所做的新混合料微表處進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果如表10。

從表10可知，摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)等檢測(cè)數(shù)據(jù)均符合《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》中的質(zhì)量檢查要求，銑刨回收瀝青混合料再生微表處各項(xiàng)路用性能指標(biāo)與新混合料微表處指標(biāo)沒有明顯的差別（圖2）。

圖2 再生微表處通車35天后路用效果

4 結(jié) 語

隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，瀝青資源的價(jià)格上漲以及砂石材料的日趨緊張，對(duì)舊瀝青混合料再生利用的必要性和緊迫性顯得十分突出。將銑刨回收瀝青混合料應(yīng)用于微表處，不但節(jié)省了資源、避免了環(huán)境污染，而且為舊瀝青混合料的再生使用開辟了新的領(lǐng)域，同時(shí)為公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)提供了一個(gè)全新的技術(shù)方案。但是，由于微表處技術(shù)的復(fù)雜性和高標(biāo)準(zhǔn)，以及回收的瀝青混合料需要進(jìn)行重新評(píng)價(jià)（選取的樣品往往不具有代表性）等特點(diǎn)，該項(xiàng)技術(shù)還需要進(jìn)行深入的研究，鋪筑更多的試驗(yàn)路段，并且長期觀測(cè)其路用效果，進(jìn)一步總結(jié)和完善此項(xiàng)技術(shù)，以便更進(jìn)一步推廣和使用。

[1]徐劍, 秦永春, 黃頌昌，微表處混合料路用性能研究，公路交通科技, 2002

[2]公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTJ036-98，人民交通出版社

[3]交通部公路科學(xué)研究所,微表處和稀漿封層技術(shù)指南，人民交通出版社

[4]公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTGF4--2004，人民交通出版社

[5]王海有，冷再生銑刨回收瀝青混合料微表處技術(shù)研究，《石油瀝青》

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