公路瀝青路面熱再生試驗檢測路徑探討

林泉鑫

福建省交建集團工程檢測有限公司，福建 廈門 361000

1 工程背景

本工程為泉廈高速公路路面試驗工程，位置位于福建省東南沿海，與臺灣隔海相望，起于泉州市的西福，止于廈門市的官林頭，北接福泉（福州-泉州）高速公路，南與廈漳（廈門-漳州）高速公路相連，于1994 年6 月4 日開工，1997 年12 月15 日竣工，1997 年12 月20 日正式通車營運。全線擴建為雙向八車道高速公路，設(shè)計速度為120km/h。泉廈高速公路里程共81.895km，采用瀝青混凝土路面，現(xiàn)場營運樁號為K2230+742～K2312+637。

瀝青路面結(jié)構(gòu)層裂縫處治，采用“刻槽灌縫+抗裂貼”，其中刻槽灌縫瀝青采用普通基質(zhì)瀝青，所采用抗裂貼應符合《瀝青加鋪層用聚合物改性瀝青抗裂貼》（JT/T 971-2015）公稱厚度2mm，公稱寬度≮32cm 規(guī)格的抗裂貼技術(shù)要求，并在施工圖設(shè)計文件中明確刻槽的寬度、深度，同時要求采用專業(yè)的刻槽機實施裂縫處理，然后進行熱再生試驗步驟。

2 舊瀝青混合料試驗分析

本工程經(jīng)過現(xiàn)場勘測得知其存在裂縫等危害，因此需要首先利用銑刨機將路面銑刨5cm 的深度，然后結(jié)合實驗室離心抽提法和溶劑分離法結(jié)合方式將瀝青回收。其中需要先將部分舊瀝青混合料過4.75mm 的篩孔，將篩上剩余的舊料分為三個試樣，實施加熱破碎之后再進行抽提試驗，進而結(jié)合過篩的通過率來計算三次試驗的平均值。在相關(guān)分析中發(fā)現(xiàn)，舊混合料的級配曲線為S 形，并且部分已經(jīng)有著嚴重的老化情況，這說明舊混合料已經(jīng)嚴重的細化，不能滿足相關(guān)的級配要求，需要摻加新的瀝青混合料才能夠滿足實際要求。另外需要對所回收的舊瀝青三大指標在25℃時期的具體值和15℃的延度值進行分析，并將軟化點作為環(huán)球法的測定值處理，結(jié)合相關(guān)的試驗得出其針入度實測值為37.6mm，延度為6.6cm，軟化點為57.8℃。在此項數(shù)據(jù)分析中得出舊瀝青的針入度與延度已經(jīng)較標準值明顯減小，軟化點溫度卻明顯提升，這說明舊瀝青已經(jīng)老化和硬化嚴重，因此只有對其實施再處理之后方可使用。

3 再生瀝青混合料試驗分析

3.1 再生瀝青試驗分析

對于本工程的舊瀝青路用性能恢復的方法主要有兩種。第一種可以采取低標號的新瀝青與舊瀝青混合。另一種方法為再生劑與舊瀝青混合方式，結(jié)合對比結(jié)果分析得知，如果選擇再生劑加入方式來恢復舊瀝青路用性能，則要求再生瀝青的性能達到AH-90 型號的瀝青性能標準。在具體實驗中可以加入2%左右比例的再生劑，再生劑結(jié)合其三大指標進行分析，含量越大，老化瀝青的性能越佳。當再生劑含量在4%左右期間，舊瀝青混合料中的瀝青性能可以達到AH-90 的瀝青要求，因此可以斷定加入再生劑來恢復舊瀝青的路用性能方式具有可行性。

3.2 再生瀝青混合料級配分析

在再生瀝青混合料的級配曲線標準分析中，需要其滿足我國對于普通瀝青混合料的級配標準，并且可以采取相關(guān)的計算機程序來將新礦料比例和新骨料的級配計算明確。然后結(jié)合過去的經(jīng)驗和相關(guān)研究成果以及本工程的路面實際情況，建議舊料的摻合率保證在50%左右，同時加入16%的10～20mm 碎石，18%的石屑和14%的中砂，保證新料的級配曲線在標準規(guī)定值范圍內(nèi)基礎(chǔ)上接近規(guī)范曲線的上下限中值，這時可以證明舊料的摻合率在50%，進而保證其級配滿足相關(guān)標準要求。

4 再生劑添加擴散滲透試驗設(shè)計分析

結(jié)合上文分析得知，再生瀝青的粘合劑組分間混溶滲透的三個主要因素分別為濃度梯度、時間和溫度。這樣可以以這三個要素為變量做出設(shè)計實驗，因此來測試這三個變量對于粘合劑的影響范圍和程度，提出瀝青粘合劑熱再生的機理，為瀝青混凝土路面熱再生實驗工藝提供依據(jù)。

4.1 實驗設(shè)計方法

在形成熱再生瀝青混合料之后，需要將舊料表面的瀝青粘合劑薄膜分層，一般分為內(nèi)層和外層，檢測這兩層的形狀，結(jié)合其差異性分析來驗證混溶的均勻程度，但是這種對比相對較為困難，同時如果在設(shè)計實驗中其內(nèi)層與外層膜內(nèi)的礦粉和瀝青比例差異能夠被檢測，也可以結(jié)合該結(jié)果來對比粘合劑的混溶差異范圍。

在具體的實驗中，想要明確在新添加的石料表面所獲得的瀝青粘合劑組成，則需要將再生劑、溫度較高的石料和就礦粉進行充分拌和，這樣可以證明粘合劑主要還是由舊瀝青料外層的瀝青膜組成，并且在具體的測試中，將瀝青和礦粉的比例與理論上完全混溶的比例進行比較，可以在最大程度上將原拌和工序以及條件下舊瀝青料表面粘合的混溶情況加以明確。而在實驗室中結(jié)合工程模擬的條件下對舊瀝青混合料進行植被，需要盡可能的結(jié)合熱再生施工過程中溫度狀況與再生條件來實施舊混合料的拌和，以此來作為工程可能出現(xiàn)狀況的相關(guān)依據(jù)。

在本工程實驗中，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 號基質(zhì)瀝青，短期和長期老化的殼牌70 號瀝青，為簡化舊瀝青混合料的制備和便于新舊料的分離。并且采取的單一粒徑集料摻合適量的礦粉來有效模擬路面的舊集料，實施直接拌和之后與長期老化瀝青一同來模擬路面的舊瀝青混合料。并且采取2.36mm 的集料0.5kg，老化瀝青和礦粉各5.5g，結(jié)合普通混合料的制作工藝拌和，以此來作為舊瀝青混合料模擬的相關(guān)依據(jù)。另外在新瀝青的使用中，可以采用蘭煉 130 號瀝青，用量同樣為 5.5g，這樣在總體上來講可以得出再生劑中的礦粉和瀝青質(zhì)量比為0.5。最后需要選擇0.4kg 的新添石料，將其加熱到200℃，結(jié)合單一粒徑的9.5mm 骨料，以此有利于分開舊料。

4.2 實驗條件

結(jié)合菲克定律將舊料的再生條件分為以下四種情況。

（1）如果舊料處于常溫溫度下，在不需要加入再生劑。

（2）將舊料加熱到110℃時不需要加入再生劑。

（3）舊料為常溫溫度下加入R1100 再生劑。

（4）在舊料加熱到110℃情況在再摻加R1100 再生劑。在摻加新瀝青前，結(jié)合相關(guān)拌制工藝，需要先摻拌再生劑，時間均為30s，總拌和的時間不變。

4.3 施工難點與解決方案

（1）施工難點：在本工程實驗中，主要難點在于施工標段太長，原路面的施工單位在實施施工作業(yè)期間，會使用不同的瀝青混合料實施路面鋪設(shè)，進而導致舊瀝青混合料中石料巖性不均勻，原路面各個標段舊瀝青砼瀝青老化程度不一。

（2）解決方案：加大RAP 的檢測頻率，按原路面的施工標段區(qū)分銑刨料，分批檢驗，按加入銑刨料的不同調(diào)整詳細的生產(chǎn)配合比。而在常規(guī)熱拌瀝青的混合料配比設(shè)計中，需要注意新集料的級配和來源、新瀝青的類型和來源以及用量，結(jié)合原有瀝青的RAP 檢測，和原有路面中施工標段的銑刨料，來制定不同的新制瀝青配比，以此來保證新制路面的實用性能。

5 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合實際工程來分析舊瀝青路面的情況，以此來結(jié)合再生劑的摻入熱再生工藝來提升舊瀝青路面的路用性能，以促進公路瀝青路面的長期使用。