不同新瀝青混合料摻配比例現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青混合料路用性能分析

黃育華，陳楚鵬，方 楊

(廣東華路交通科技有限公司，廣州 510420)

0 引言

目前，在我國(guó)已建成的高速公路中，瀝青路面一般情況下只能使用10～15年，每年由于大修而產(chǎn)生大量的廢舊瀝青混合料，若不將這些舊料有效利用，不僅浪費(fèi)資源而且還會(huì)造成環(huán)境污染[1-3]。現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)是指瀝青路面就地?zé)嵩偕?，即用就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組將舊瀝青路面加熱、翻松，添加再生劑、新瀝青混合料，然后重新攪拌后攤鋪、壓實(shí)成型的路面維修工藝。對(duì)于瀝青路面存在裂縫、車轍坑槽等病害但結(jié)構(gòu)承載能力良好的公路，采用現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)可取得良好的效果。但是國(guó)內(nèi)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)的應(yīng)用研究較少，研究多集中在只采用再生劑再生的方式，尤其是新瀝青混合料對(duì)再生瀝青混合料的影響研究較少。

本文通過(guò)對(duì)比分析0%、5%、15%和25%新瀝青混合料摻配比例下再生瀝青混合料的路用性能，研究新瀝青混合料對(duì)再生瀝青混合料產(chǎn)生的影響。

1 原材料試驗(yàn)

1.1 新瀝青

采用殼牌70#基質(zhì)瀝青并按照現(xiàn)行規(guī)程的試驗(yàn)方法對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示，其主要用于新瀝青混合料。

表1 殼牌70#瀝青技術(shù)指標(biāo)

1.2 舊瀝青混合料

舊瀝青混合料中舊改性瀝青混合料是廣惠高速公路路面養(yǎng)護(hù)工程中產(chǎn)生的廢舊料，該路面工程經(jīng)過(guò)多年使用后，瀝青嚴(yán)重老化，但是經(jīng)過(guò)檢測(cè)后結(jié)構(gòu)承載力較好，因此部分路段采用現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)再生。普通瀝青來(lái)自于養(yǎng)護(hù)工程中多余的廢舊材料，本文采用抽提法對(duì)RAP礦料進(jìn)行篩分，分析RAP的級(jí)配，測(cè)定集料的級(jí)配，其結(jié)果如表2所示。測(cè)定各檔混合料的瀝青含量，舊SBS改性瀝青混合料的瀝青含量為5.0%，舊普通瀝青混合料的瀝青含量為4.9%。

表2 舊瀝青混合料集料級(jí)配

1.3 新瀝青混合料

一般情況下，瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)熱再生工藝加入的新瀝青混合料比例應(yīng)控制在30%以內(nèi)。舊料的瀝青的性質(zhì)、集料的級(jí)配狀況以及再生料的用途和施工條件等決定了新瀝青混合料的摻量。本文結(jié)合舊料的情況，確定新料摻配率分別為0%、5%、15%和25%，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)研究，確定再生瀝青混合料中新瀝青混合料的摻配比例。考慮舊料的級(jí)配情況，采用新瀝青混合料的級(jí)配如表3所示，集料各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范規(guī)定。對(duì)于新瀝青混合料的瀝青用量，按照馬歇爾設(shè)計(jì)方法確定AC-13的最佳瀝青用量，新瀝青混合料摻配率再生料主要是通過(guò)性能檢測(cè)與分析來(lái)判斷其用量是否合適，施工中重點(diǎn)控制的是再生劑摻量及新料摻量，因此新瀝青混合料的瀝青用量可在室內(nèi)試驗(yàn)確定，本次新瀝青混合料的油石比為5.3%。

表3 新料AC-13合成級(jí)配

2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)方法

馬歇爾設(shè)計(jì)方法是我國(guó)常用的瀝青混合料設(shè)計(jì)方法，其接受度廣，簡(jiǎn)單易行，因此采用該方法設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青混合料對(duì)于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)和推廣現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面施工工藝更有意義[4-6]。本文采用該方法對(duì)不同的新瀝青混合料摻配比例現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青混合料路用性能進(jìn)行研究，并用該方法進(jìn)行混合料配合比設(shè)計(jì)。

現(xiàn)場(chǎng)熱再生由于舊料比例較大，一般舊料比例都在80%左右，因此舊料自身性能決定了路用性能。試驗(yàn)確定了新瀝青混合料不同摻配比例下兩種性質(zhì)的再生瀝青混合料的路用性能，從而為確定合適的新料摻配比例提供依據(jù)。

2.2 再生瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

對(duì)按照0%、5%、15%和25%新瀝青混合料摻配比例下再生瀝青混合料，不斷調(diào)整級(jí)配，保證不同新瀝青混合料摻配比例下AC-13型級(jí)配基本相同，級(jí)配設(shè)計(jì)如圖1和圖2所示。

圖1 舊SBS改性瀝青混合料級(jí)配

圖2 舊普通瀝青混合料級(jí)配

2.3 性能評(píng)價(jià)

性能試驗(yàn)包括高溫穩(wěn)定性(車轍試驗(yàn))、低溫抗裂性(彎曲試驗(yàn))、水穩(wěn)定性(浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂試驗(yàn))。

3 結(jié)果與討論

3.1 再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性能

按照馬歇爾設(shè)計(jì)方法的水穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)價(jià)水穩(wěn)定性，其結(jié)果如圖3和圖4所示。

圖3 殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

圖4 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)于浸水殘留穩(wěn)定度指標(biāo)而言，舊普通瀝青混合料和舊SBS改性瀝青混合料的再生瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度隨著新瀝青混合料的增加改變不顯著，沒(méi)有線性相關(guān)關(guān)系。舊普通瀝青混合料和舊SBS改性瀝青混合料的再生瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比隨著新瀝青混合料的增加而增大。對(duì)于舊普通瀝青混合料，加入5%新瀝青混合料時(shí)，凍融劈裂強(qiáng)度比增加9.5%，因此新瀝青混合料可以顯著改變?cè)偕鸀r青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比。加入新瀝青混合料后，再生料的水穩(wěn)定性均符合要求，這表明再生瀝青混合料經(jīng)過(guò)合適的新瀝青混合料摻配，可以具有良好的抗水損害能力，適用于實(shí)際生產(chǎn)。

3.2 再生瀝青混合料的高溫性能

本文采用目前廣泛使用的規(guī)范規(guī)定的車轍動(dòng)穩(wěn)定度來(lái)評(píng)價(jià)再生料的高溫性能，試驗(yàn)結(jié)果如圖5 所示。

圖5 動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

從圖5可以看出，隨著新瀝青混合料的加入，無(wú)論是舊改性瀝青混合料還是舊普通瀝青混合料都隨著新料摻量的增大，動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)逐漸減小。其中舊普通瀝青混合料隨著新瀝青混合料的增加呈線性下降，具有很好的線性下降趨勢(shì)；對(duì)于舊改性瀝青混合料加入5%新瀝青混合料時(shí)其動(dòng)穩(wěn)定度下降約45%，然后隨著新瀝青混合料摻量的增加，不再表現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)。廢舊瀝青混合料經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，瀝青中輕質(zhì)油份大部分都揮發(fā)，因此高溫性能較好。加入新瀝青混合料后，再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度下降，但是均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范的要求。

3.3 再生瀝青混合料的低溫性能

從試驗(yàn)可操作性、技術(shù)難度和可推廣性考慮，采用現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的瀝青混合料彎曲試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)再生瀝青混合料的低溫性能。其成型條件和試驗(yàn)條件均嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

無(wú)論是舊改性瀝青混合料還是舊普通瀝青混合料，再生后混合料的低溫抗彎拉應(yīng)變均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于舊瀝青混合料，再生瀝青混合料的低溫抗彎拉應(yīng)變隨著新瀝青混合料的摻配比例增加而增大，這說(shuō)明再生瀝青混合料隨著新瀝青混合料摻配比例增大而逐漸變好。摻加5%新瀝青混合料后舊改性再生瀝青混合料和舊普通再生瀝青混合料的極限彎拉應(yīng)變均得到較大提升。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)不摻加新瀝青混合料時(shí)，舊改性瀝青混合料的低溫抗彎拉極限應(yīng)變剛好符合規(guī)范的要求，但舊普通瀝青混合料的低溫性能不能滿足，加入新瀝青混合料后可改善舊普通瀝青再生混合料的性能，從而使得其低溫性能滿足規(guī)范規(guī)定。

4 工程應(yīng)用

廣惠高速公路是交通部規(guī)劃的國(guó)家高速公路網(wǎng)第十五橫汕尾至云南清水河公路的重要路段，也是廣東省規(guī)劃的干線公路中的重要組成部分。通車多年后，橋面出現(xiàn)了裂縫、坑槽等病害，2017年在廣惠高速公路西福河大橋及蘿峰寺大橋橋面采用就地?zé)嵩偕に囘M(jìn)行了養(yǎng)護(hù)，在橋面舊料中加入5%新瀝青混合料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)熱再生，施工過(guò)程中，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行混合料取樣檢測(cè)，其各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。

5 結(jié)論

對(duì)舊SBS瀝青混合料和舊普通瀝青混合料在不同新瀝青混合料摻量下進(jìn)行再生，開(kāi)展了大量室內(nèi)試驗(yàn)研究再生瀝青混合料路用性能，得到以下主要結(jié)論：

(1)舊SBS改性瀝青混合料和普通瀝青混合料經(jīng)再生后均具有較好的高溫穩(wěn)定性，水穩(wěn)定性能基本符合，但低溫性能下降，不能滿足規(guī)范要求。對(duì)于北方低溫地區(qū)，需要加入新瀝青混合料提升其低溫性能。對(duì)于南方濕熱地區(qū)，可以考慮適當(dāng)放寬低溫性能，不摻加新瀝青混合料，從而提高其高溫性能。

(2)隨著新瀝青混合料摻量的增加，再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性逐漸下降，低溫性能逐漸提升；摻入5%的新瀝青混合料即可大幅提升再生瀝青混合料的低溫性能。

(3)隨著新瀝青混合料摻量的增加，再生瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度沒(méi)有明顯改變，凍融劈裂強(qiáng)度比逐漸增加，建議采用凍融劈裂比評(píng)價(jià)再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。