探析公路瀝青路面熱再生試驗(yàn)檢測(cè)

許學(xué)燕/正平路橋建設(shè)股份有限公司

探析公路瀝青路面熱再生試驗(yàn)檢測(cè)

許學(xué)燕/正平路橋建設(shè)股份有限公司

伴隨著我國(guó)科技技術(shù)不斷的發(fā)展，公路大修工程中的瀝青路面為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)舊瀝青混合料、再生瀝青混合料試驗(yàn)，在分析了舊料及回收瀝青的基本性能的基礎(chǔ)上，確定了再生混合料中舊料摻配率、再生劑比例及最佳瀝青用量，最后分析了再生瀝青混合料的水穩(wěn)性、高溫穩(wěn)定性及低溫性能。結(jié)果表明：再生混合料的各項(xiàng)性能指標(biāo)基本上達(dá)到普通瀝青的混合料的性能，可以作為一種新的混合料在路面施工中廣泛應(yīng)用。

瀝青路面；現(xiàn)場(chǎng)熱再生施工；再生瀝青混合料；再生劑

引言

瀝青混凝土路面熱再生通過(guò)工藝控制將新瀝青、再生劑、礦粉等混溶于舊瀝青粘結(jié)劑中,進(jìn)而通過(guò)粘結(jié)劑組分間的相容調(diào)配和大分子間的鏈接鍵合等改善舊瀝青的性能,使舊瀝青粘結(jié)劑得以“再生”。

一、舊瀝青混合料試驗(yàn)分析

（一）舊瀝青混合料級(jí)配及油石比

首先在八達(dá)嶺高速公路2號(hào)標(biāo)段選取出現(xiàn)車(chē)轍、泛油等病害的典型地段，用銑刨機(jī)銑刨路面，深度為5cm左右，盡量保證所取得舊料為路面的上層。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用離心抽提法與溶劑分離法相結(jié)合的方法回收瀝青。具體方案是：選取部分舊料過(guò)4.75mm的篩孔，從篩上剩余舊料中選取3份試樣，加熱破碎后進(jìn)行抽提試驗(yàn)。通過(guò)各篩孔的通過(guò)率取3次試驗(yàn)的平均值。舊料的級(jí)配曲線(xiàn)為S形，部分已經(jīng)超出下限，說(shuō)明舊料嚴(yán)重細(xì)化，已達(dá)不到設(shè)計(jì)的級(jí)配要求，必須摻入新的瀝青混合料才能滿(mǎn)足要求。舊料的油石比直接關(guān)系到再生瀝青混合料的最佳瀝青用量，抽提10組混合料的油石比結(jié)果如表1所示。

表1 舊料油石比測(cè)定結(jié)果

根據(jù)表1計(jì)算，確定油石比均值為3.82%，方差為0.0042，說(shuō)明油石比的偏差很小，所以，可以用舊料油石比的均值作為油石比的代表值。

（二）舊瀝青三大指標(biāo)

對(duì)回收的舊瀝青脫三氯乙烯、脫水過(guò)濾后測(cè)定其三大指標(biāo)（針入度為25℃時(shí)的值，延度為15℃時(shí)的值，軟化點(diǎn)為環(huán)球法測(cè)定的值），試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 回收瀝青的試驗(yàn)結(jié)果

回收瀝青與當(dāng)年修路時(shí)用的瀝青相比，針入度與延度明顯減小，軟化點(diǎn)明顯升高，這說(shuō)明舊瀝青已嚴(yán)重老化并變硬，回收瀝青的物理力學(xué)性質(zhì)已不能滿(mǎn)足路用要求，須要對(duì)就瀝青進(jìn)行再處理后才能應(yīng)用。

二、再生瀝青混合料試驗(yàn)分析

（一）再生瀝青試驗(yàn)

恢復(fù)舊瀝青的路用性能有兩種常用方法，一是用低標(biāo)號(hào)的新瀝青與舊瀝青混合；另一種是用再生劑與舊瀝青混合。通過(guò)對(duì)比，選取加入再生劑的方法恢復(fù)瀝青性能。要求再生瀝青的性能達(dá)到AH-90型號(hào)瀝青的性能。試驗(yàn)中分別以2%至5%的比例加入再生劑，再生瀝青三大指標(biāo)（針入度為25℃時(shí)的值，延度為15℃時(shí)的值，軟化點(diǎn)為環(huán)球法測(cè)定的值）的試驗(yàn)結(jié)果,再生劑含量越大，老化瀝青的性能越好。當(dāng)再生劑含量為4%時(shí)，舊瀝青混合料中的瀝青性能達(dá)到AH-90型號(hào)瀝青的要求。用添加再生劑的方法恢復(fù)路用瀝青性能在技術(shù)上是可行的。

（二）再生瀝青混合料級(jí)配

再生瀝青混合料級(jí)配曲線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)采用我國(guó)規(guī)范規(guī)定的普通瀝青混合料級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)，采用計(jì)算機(jī)程序法來(lái)計(jì)算新礦料的比例與新骨料的級(jí)配。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和研究成果，結(jié)合八達(dá)嶺高速公路的實(shí)際情況，采用舊料摻和率為50%，并摻入10～20mm碎石16%，石屑18%，中砂14%，新料的級(jí)配曲線(xiàn)在規(guī)定值內(nèi)，接近規(guī)范曲線(xiàn)的上下限中值，這證明舊料摻和率為50%時(shí)，級(jí)配能滿(mǎn)足要求。

三、再生添加劑擴(kuò)散滲透的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)前面分析,影響再生瀝青粘結(jié)劑組分間混溶滲透的3個(gè)主要因素是溫度、濃度梯度和時(shí)間。據(jù)此設(shè)計(jì)模擬試驗(yàn),以該3個(gè)因素為變量,實(shí)際測(cè)試它們對(duì)粘結(jié)劑形成的影響程度,以揭示瀝青粘結(jié)劑熱再生機(jī)理,指導(dǎo)瀝青混凝土路面再生工藝設(shè)計(jì)。

（一）試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

在熱再生瀝青混合料形成后,要將舊料表面瀝青粘結(jié)劑薄膜分為內(nèi)外兩層,測(cè)試其性狀差異、驗(yàn)證其混溶均勻程度相對(duì)比較困難?？紤]到如果設(shè)計(jì)試驗(yàn)測(cè)得舊集料表面內(nèi)層與外層瀝青膜內(nèi)礦粉與瀝青的比例的差異,也可以從一方面反映再生瀝青粘結(jié)劑的混溶差異程度。具體來(lái)講,將摻拌了新瀝青(再生劑)、但未摻加礦粉的舊瀝青料(含舊礦粉)與較高溫度的石料自然、充分拌和,此時(shí)新添石料表面獲得的瀝青粘結(jié)劑顯然主要由舊瀝青料外層的瀝青膜組成,測(cè)試其中礦粉與瀝青比例,將該比例與理論上完全混溶下應(yīng)有的比例比較,即可在很大程度上反映原拌和工序和條件下舊瀝青料表面粘結(jié)劑的混溶狀況。在試驗(yàn)室內(nèi)模擬工程條件制備舊瀝青混合料,并盡可能按照熱再生施工過(guò)程中的溫度狀況和再生條件進(jìn)行新舊料拌和,以推測(cè)實(shí)際工程中可能出現(xiàn)的狀況。本試驗(yàn)采用的材料如下:礦料為石灰?guī)r集料(9.5mm和2.36mm兩種粒徑),表觀密度為2.71g/cm3;礦粉為石灰石粉,表觀密度為2.64g/cm3;蘭煉130號(hào)基質(zhì)瀝青,短期和長(zhǎng)期老化的殼牌70號(hào)瀝青,為簡(jiǎn)化舊瀝青混合料的制備和便于新舊料的分離,本試驗(yàn)僅采用單一粒徑的集料摻加合適用量的礦粉模擬路面舊集料,然后直接拌和長(zhǎng)期老化瀝青來(lái)模擬路面的舊瀝青混合料。取用0.5kg2.36mm集料、5.5g老化瀝青與5.5g礦粉(瀝青和礦粉用量按瀝青膜厚約9μm計(jì)算),按普通瀝青混合料拌制工藝拌和而成,以模擬舊瀝青混合料相關(guān)情況。新瀝青采用蘭煉130號(hào)瀝青,用量同樣為5.5g,這樣從總體上,再生瀝青粘結(jié)劑中礦粉與瀝青質(zhì)量比為0.5。新添石料取用0.4kg,加熱至200℃,采用的單一粒徑的9.5mm集料,以利于與舊料分開(kāi)。

（二）試驗(yàn)工藝條件

根據(jù)對(duì)菲克定律的分析,考慮到熱再生過(guò)程中常見(jiàn)的工序條件,將舊料的再生條件分為以下4種情況進(jìn)行分析:

1.舊料常溫溫度,不加再生劑;

2.舊料預(yù)熱110℃,不加再生劑;

3.舊料常溫溫度,摻加R1100再生劑;

4.舊料預(yù)熱110℃,摻加R1100再生劑。

同時(shí),上面每一種情況按拌和時(shí)間再分為1min和3min兩種情形。摻加再生劑時(shí),為了保證結(jié)合料總量不變,即再生劑與瀝青量的總和仍是11g,同時(shí)考慮到該再生劑對(duì)舊瀝青性能的作用情況取用摻加率為10%(占舊瀝青結(jié)合料比例),所以舊瀝青量調(diào)整為5g,再生劑用量為0.5g,新瀝青量仍為5.5g。在摻加新瀝青前,依據(jù)實(shí)際拌制工藝,先摻拌再生劑,時(shí)間均為0.5min,總拌和時(shí)間不變。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)瀝青路面舊瀝青混合料的試驗(yàn)分析可知，舊瀝青混合料已老化，骨料己細(xì)化。瀝青混合料的路用性能已達(dá)不到要求，必須進(jìn)行再生后方能使用。試驗(yàn)表明，在老化瀝青中加入再生劑可使舊瀝青的路用性能得到明顯改善，針入度及延度提高，軟化點(diǎn)降低。再生混合料中添加不同比例的舊料與再生劑后，級(jí)配曲線(xiàn)、油石比，最佳瀝青用量均有明顯變化，當(dāng)舊料含量為50%，再生劑占舊料含量4‰時(shí)，再生瀝青混合料能較好地滿(mǎn)足路用性能要求。

[1]張文會(huì).瀝青路面廠(chǎng)拌熱再生技術(shù)研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2004.

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