瀝青再生料在微表處技術(shù)中的應(yīng)用

葉 興 龍

(四川省林業(yè)勘察設(shè)計研究院，四川 成都 610081)

?

·建筑材料及應(yīng)用·

瀝青再生料在微表處技術(shù)中的應(yīng)用

葉 興 龍

(四川省林業(yè)勘察設(shè)計研究院，四川 成都 610081)

結(jié)合舊瀝青混合料的性能，對舊料摻配比例的確定以及合成級配進行了分析，從施工性能試驗、路用性能試驗兩方面，介紹了摻加再生料微表處混合料的最佳瀝青用量確定方法，并對其長期路用性能進行了研究。

瀝青再生料，高速公路，配合比，路用性能

0 引言

隨著高速公路大規(guī)模建設(shè)時代的過去，我國高速公路發(fā)展逐漸進入修建和養(yǎng)護并重的階段。每年有大量公路需要維修改建，處理好每年大量的瀝青路面廢料，保護好生態(tài)環(huán)境，是我們要面對和解決的問題，也是當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的一項重要要求和課題[1]。另外，運用瀝青再生可以將瀝青路面的材料進行二次利用，也在很大程度上解決了缺少瀝青和石料的問題。我們知道，微表處技術(shù)作為一種路面預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)，因為它可以對路表的裂縫、車轍等非結(jié)構(gòu)性破損進行處理，預(yù)防了進一步的破壞，而被逐步廣泛應(yīng)用。針對目前再生料在普通瀝青路面的修筑中使用較多，但在微表處的應(yīng)用中相對較少，甚至處于空白階段，所以這篇文章將介紹再生料在微表處技術(shù)中的應(yīng)用。

1 舊瀝青混合料的性能分析

瀝青是影響舊瀝青混合料性能的關(guān)鍵材料，所以我們要先對舊瀝青混合料中的瀝青進行性能分析。為了更好的研究瀝青老化的性能特點，我們特地選取投入運營5年的不同地方的高速公路和同一高速公路的不同年份，進行瀝青技術(shù)指標(biāo)分析。結(jié)果如表1，表2所示。

表1 舊瀝青技術(shù)指標(biāo)

表2 原始瀝青及再生瀝青性質(zhì)

經(jīng)過對表1，表2長期觀測資料的分析，我們可以看出，老化后的瀝青組分與新瀝青的比例明顯變化，隨著這種變化，瀝青內(nèi)部穩(wěn)定性的原始形態(tài)已經(jīng)被破壞，原來的良好性能已經(jīng)不見，芳香分和膠質(zhì)在減少，內(nèi)部油在減少，大分子量瀝青變多，瀝青質(zhì)含量逐漸增加。表現(xiàn)為軟化點增大，針入度降低，延度降低，瀝青變硬。

2 舊料摻配比例確定以及合成級配

2.1 確定舊料摻配比例

將原舊瀝青路面混合料充分燃燒，之后用分級篩余測試各組分含量。本研究中以調(diào)配微表處MS-Ⅲ檔混合料為例，通過添加新料來實現(xiàn)目標(biāo)級配。目標(biāo)篩余、RAP燃燒后篩余以及二者比值的關(guān)系如表3所示。

表3 MS-Ⅲ篩分匯總結(jié)果表

由表3可以看出，對MS-Ⅲ，2.36 mm檔粒徑對應(yīng)的目標(biāo)篩余為RAP篩余的56%，此時的比值最小，以最小比值確定添加料控制量的最大范圍。也就是說用RAP來合成MS-Ⅲ目標(biāo)級配時，RAP最多摻加量是56%。

2.2 確定合成級配

根據(jù)《稀漿混合料和微表處技術(shù)指南》中設(shè)定的MS-Ⅲ關(guān)于微表處混合料級配要求[2]，并分別采用不摻舊料和3檔摻加比例作為對照，結(jié)合表3RAP的篩余規(guī)律給出各檔的合成級配并作比較，見表4。

表4 MS-Ⅲ型微表處混合料的合成級配

通過合成級配對比發(fā)現(xiàn)，RAP摻量在30%,40%,50%時均符合級配要求。

3 摻加再生料微表處混合料的最佳瀝青用量確定

3.1 施工性能試驗

1)拌合試驗。

為了確定最佳油石比，需要先做拌合試驗，因為它可以驗證微表處混合料的成漿狀態(tài)以及可拌合時間。我們采用上面確定的MS-Ⅲ型級配研究RAP微表處混合料的準(zhǔn)備用水量，RAP摻加劑量是30%，結(jié)果如表5所示。

由表5可知：在考慮適宜的拌合時間的前提下，同時為保證早期強度的形成，早期含水量不宜太高，綜合考慮最終確定采用水泥劑量為1.5%，總用水量為集料質(zhì)量的6%，油石比為6.0%，此時的拌合時間可以保證充分的拌合效果以及不影響早期強度的形成。

表5 拌合試驗結(jié)果

2)粘聚力試驗。

粘聚力反映的是微表處混合料的粘聚性，準(zhǔn)確講直接關(guān)乎初凝時間的長短，所以進行粘聚性實驗非常必要，它為開放交通時間提供了有力的試驗保障，選取30%的RAP摻加劑量，試驗結(jié)果如表6所示。

表6 粘聚力試驗結(jié)果

通過粘聚力試驗我們可以發(fā)現(xiàn)，再生料的摻入使得微表處混合料的粘聚力有所下降，但隨著時間的增長，在達到90 min以上的粘聚力值依然能滿足規(guī)范要求。這是因為再生料的加入，延緩了瀝青破乳時間，加上水分增多，使得混合料的內(nèi)聚力減少。隨著時間的增長，瀝青破乳完全，雖然再生料的油膜厚度較小，但其與乳化瀝青的粘結(jié)性并不差，所以在90 min時滿足規(guī)范要求。

3.2 路用性能試驗

采用不同的油石比做負(fù)荷輪粘砂試驗和濕輪磨耗試驗，根據(jù)試驗結(jié)果定下最佳的油石比范圍，試驗結(jié)果如圖1所示。

根據(jù)微表處混合料技術(shù)規(guī)范要求，確定采用5.0%～6.5%油石比進行試驗，測定各項指標(biāo)均滿足《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》要求。為進一步確定RAP的最佳瀝青用量，需要通過抗剪試驗來驗證。由3.1確定的微表處混合料外加水量和水泥用量，在瀝青用量范圍內(nèi)變換不同的油石比進行抗剪試驗[3]，試驗結(jié)果如表7所示。

表7 不同油石比下的抗剪強度(40 ℃)

通過測定不同油石比下的抗剪強度，最終確定最佳瀝青用量為6.0%。

4 摻加再生料的微表處混合料長期路用性能研究

為進一步驗證摻加再生料的微表處混合料的實用性，需研究其在車輛和自然環(huán)境作用下的長期路用性能。這里采用MMLS3儀器驗證摻加再生料的微表處混合料的長期路用性能。

4.1 試驗方案

根據(jù)上面介紹的配合比設(shè)計方法，將銑刨回收的原舊瀝青混合料并加入新料進行配合比設(shè)計，級配選擇MS-Ⅲ型中值，由于第二節(jié)所述，舊料摻配比例應(yīng)小于56%，所以本試驗選用再生料摻配比例為0%,10%,20%,30%,40%,50%進行加速加載試驗驗證。

4.2 試驗結(jié)果分析

不同再生料摻量試件隨加速加載次數(shù)的變化規(guī)律，結(jié)果如圖2,圖3所示。

根據(jù)試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)摻加再生料之后試件車轍深度相比于不摻加再生料的試件明顯降低；再生料摻量在30%以下時，不同再生料摻量試件之間的車轍深度變異性比較大，對比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)再生料摻量為40%,50%時，在加載次數(shù)達到30萬次時，其車轍深度最小，另外隆起高度的試驗結(jié)果也表明，當(dāng)再生料摻量為50%時，其隆起高度最小，綜合表明再生料摻量為50%的微表處其抗車轍性能最優(yōu)。分析主要原因是再生料中富含老化瀝青，其軟質(zhì)組分含量較少，重質(zhì)組分含量較多，從而提高了混合料的高溫穩(wěn)定性[4]。

5 結(jié)語

1)通過對不同高速公路，同一高速公路不同使用年限的瀝青混合料的研究，發(fā)現(xiàn)瀝青老化程度隨年限逐漸增大，各項指標(biāo)發(fā)生變化，表現(xiàn)為軟化點增大，針入度降低，延度降低，瀝青變硬。

2)通過目標(biāo)篩余和舊瀝青混合料的級配篩余對比，以最小級配比值確定舊料摻配比例的范圍為56%，并給出微表處混合料合成級配的幾檔推薦摻配比例。

3)考慮施工的和易性，通過拌合試驗確定摻加再生料微表處混合料的配合比水泥劑量1.5%，總用水量為集料質(zhì)量的6%，油石比6.0%?？紤]路用性能，驗證最佳瀝青用量為6.0%。通過粘聚力試驗，證明30%的RAP摻加劑量在90 min以后能達到粘聚力要求。

4)用MMLS3儀器驗證摻加再生料的微表處混合料的長期路用性能，綜合表明再生料摻量為50%的微表處其抗車轍性能最優(yōu)。

[1] 沈金安.高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對策[M].北京:人民交通出版社,2004.

[2] 歐振平.微表處技術(shù)在高速公路養(yǎng)護工程中的應(yīng)用[D].廣州：華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文,2009.

[3] 譚 巍,董春暉,薛林華.瀝青路面微表處抗剪性能試驗研究[J].公路交通技術(shù),2011(5):35-39.

[4] 孫曉立.基于加速加載試驗的微表處長期路用性能[J].同濟大學(xué)學(xué)報,2013(5):37-40.

Application of asphalt reclaimed material in micro-surfacing technology

Ye Xinglong

(SichuanAcademyofForestrySurveyDesign,Chengdu610081,China)

Combining with old asphalt mixture performance, the paper analyzes old material mixing ratio determination and composite grading, introduces optimal asphalt volume determination methods by mixing reclaimed micro-surfacing mixture from two aspects of construction performance test and pavement performance test, and finally studies its long-term pavement performance.

asphalt reclaimed material, highway, mixing proportion, pavement performance

1009-6825(2017)18-0091-03

2017-04-06

葉興龍(1981- )，男，工程師

U416.217

A