廠拌熱再生技術(shù)在瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程的應(yīng)用

鄒克群,鐘劍紅

（江西贛東路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,江西 撫州 344000）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)的高速公路建設(shè)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了便利條件，但隨之而來(lái)的是養(yǎng)護(hù)任務(wù)的加重。在溫度、空氣、光和水等外界環(huán)境因素的交替影響以及車輛荷載的作用下，路面材料發(fā)生一系列不可逆性的變化，降低了路用性能。為了恢復(fù)道路路用性能，通過(guò)采取適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)翻修工藝，使瀝青逐漸恢復(fù)其原有性能甚至超過(guò)原來(lái)的性能。廠拌熱再生技術(shù)是對(duì)原有瀝青路面進(jìn)行再生利用的一種技術(shù)手段，回收的混合料具有良好性能。與傳統(tǒng)的碾磨重鋪技術(shù)相比，它是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)，也是目前對(duì)舊瀝青路面進(jìn)行再利用的有效途徑之一[1]。該文重點(diǎn)闡述了熱再生技術(shù)在瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用，研究再生瀝青混合料相關(guān)物理力學(xué)性能及熱再生施工控制指標(biāo)，探討熱再生技術(shù)較其他養(yǎng)護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

1 工程概況

某高速公路全線長(zhǎng)126.44 km，雙向四車道設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)車速100 km/h。該高速公路路面結(jié)構(gòu)如下：上面層采用4 cm AC-13，中面層為6 cm AC-20，下面層采用6 cm AC-25，基層為45 cm水泥穩(wěn)定碎石基層。路面瀝青面層結(jié)構(gòu)較薄，承載能力較一般路面低，經(jīng)過(guò)多年通車運(yùn)營(yíng)，路面技術(shù)狀況逐年下降。根據(jù)路面病害調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)，病害以橫向裂縫和豎向裂縫為主，占總破損面積66%；其次是沉陷，占總破損面積的12%；其他破壞形式相對(duì)較少。根據(jù)路面破損狀況及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，擬將瀝青廠伴熱再生技術(shù)應(yīng)用于瀝青下面層。

2 工程實(shí)踐

2.1 廠拌熱再生混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

2.1.1 RAP 的性質(zhì)及級(jí)配組成

對(duì)舊瀝青路面銑刨料漿進(jìn)行抽提、篩分后，將舊瀝青路面的下面瀝青層以AC-25篩分為粒徑0～5 mm、5～10 mm、10～20 mm，得到RAP中的瀝青含量、表觀相對(duì)密度、毛體積密度及相對(duì)密度。RAP性質(zhì)、集料和RAP級(jí)配組成、合成級(jí)配組成結(jié)果見(jiàn)表1～3所示。

表1 RAP的性質(zhì)

2.1.2 新集料

集料選用附近采石場(chǎng)破碎得到的玄武巖碎石，選取2.36～4.75 mm、4.75～13.2 mm、13.2～19 mm 作為集料的粒徑范圍。根據(jù)高速公路的相關(guān)技術(shù)要求，粗集料壓碎值的檢測(cè)結(jié)果不超過(guò)20%，粗集料的磨耗值檢測(cè)結(jié)果不超過(guò)28%，集料與瀝青的黏附性滿足不小于4級(jí)，且粗集料的表觀密度檢測(cè)結(jié)果滿足不小于2.5 g/cm3，而細(xì)集料的堅(jiān)固性檢測(cè)結(jié)果滿足不小于5%，砂當(dāng)量檢測(cè)結(jié)果滿足不小于67%。

2.1.3 再生劑

從再生劑性能檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，再生劑的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)范中RA-1型再生劑的技術(shù)要求，說(shuō)明所取再生劑性能高效。其中60 ℃運(yùn)動(dòng)黏度為5.347 mm2/s，閃點(diǎn)不宜小于220，薄膜烘箱試驗(yàn)前后質(zhì)量變化在-3%～3%，老化前后 60 ℃運(yùn)動(dòng)黏度比不宜大于30%。

2.1.4 最佳瀝青用量的確定

根據(jù)國(guó)內(nèi)當(dāng)前已有的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)瀝青目標(biāo)用量（含新、舊瀝青及再生劑）進(jìn)行估算，可以初步定量估算總瀝青含量[2]，其初選級(jí)配中a取73.3，b取19.4，c取7.2，K取0.18，F(xiàn)取0.2，計(jì)算得出瀝青目標(biāo)用量P=4.273 3%。

表2 集料和RAP級(jí)配組成表

表3 合成級(jí)配組成表

式中，P——再生瀝青混合料消耗的瀝青量的估計(jì)值（%）；a——2.36 mm 以上的集料所占比例（%）；b——通過(guò)2.36～0.075 mm的集料所占比例（%）；c——通過(guò)0.075 mm篩孔集料所占比例（%）；K——系數(shù)，與c值大小有關(guān)。當(dāng)c在大于等于11%到小于15%范圍時(shí)，取0.15；而當(dāng)c在大于等于6%到小于等于10%區(qū)間時(shí)，取0.18；當(dāng)c小于等于5%時(shí)，取小于0.20；F——系數(shù)，取決于集料比重性質(zhì)和表觀特性，在0～2.0之間取值，缺乏資料取0.7。

按照已制定出的油石比（確定了3.7%、4.0%、4.3%、4.6%、4.9%五種），加入P用量的新瀝青，制備馬歇爾試件[3]。首先在馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀上正反擊實(shí)成型馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)試件75次，在室內(nèi)陰涼干燥處?kù)o置24 h之后，用自動(dòng)脫模機(jī)脫模，對(duì)試件進(jìn)行體積參數(shù)的測(cè)試。然后將試件浸泡在60 ℃的恒溫水箱中約30 min左右，測(cè)定計(jì)算出了相對(duì)穩(wěn)定度系數(shù)和流值，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。根據(jù)圖1各個(gè)參數(shù)與油石比的曲線確定出最佳瀝青用量為4.3%。

圖1 馬歇爾試驗(yàn)各個(gè)參數(shù)與油石比的關(guān)系圖

表4 AC-25再生瀝青混合料馬歇爾指標(biāo)

2.2 廠拌熱再生的施工工藝

2.2.1 拌和工藝

廠拌熱再生瀝青混合料的混合采用改進(jìn)的間歇式瀝青混合料制備設(shè)備，配備加熱、配料、計(jì)量裝置。進(jìn)料順序?yàn)椋篟AP及再生劑→新集料→新瀝青→礦粉→輸出料。其中，RAP及再生劑加熱溫度為100～120 ℃，新瀝青加熱溫度為155～165 ℃，新礦物材料加熱溫度為185～200 ℃；RAP干拌10 s，RAP與再生劑、新集料干拌15 s，濕拌30 s，確保瀝青完全覆蓋在礦石顆粒上，確保細(xì)、粗集料無(wú)團(tuán)聚、白化、離析現(xiàn)象。

2.2.2 現(xiàn)場(chǎng)施工工藝

按現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范規(guī)定，廠拌熱再生瀝青路面施工技術(shù)要求與普通瀝青路面施工技術(shù)要求有明顯差異，關(guān)鍵在于廠拌熱再生瀝青路面相較于普通熱拌和瀝青混合料壓實(shí)溫度需要提升4～12 ℃，但不超過(guò)200 ℃[3]?，F(xiàn)場(chǎng)管理人員應(yīng)對(duì)路面銑刨機(jī)車輪的平均行走速度、攤鋪范圍、作業(yè)溫度范圍、路面作業(yè)遍數(shù)等數(shù)據(jù)一一記錄并嚴(yán)格進(jìn)行控制。其中，銑刨機(jī)的行車速率應(yīng)控制在15 m/min左右，施工控制標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表5所示。

表5 施工技術(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)

2.3 廠拌熱再生的施工質(zhì)量檢測(cè)

2.3.1 馬歇爾穩(wěn)定度測(cè)試

對(duì)鋪筑完成后的瀝青路面下面層進(jìn)行鉆芯取樣，并進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)[4]。表6所示為直徑為100 mm的芯樣馬歇爾穩(wěn)定度測(cè)試結(jié)果，下面層的厚度設(shè)計(jì)值為6 cm，由于加鋪了一層1 cm碎石封層，所取試件高度均小于5 cm，最后試驗(yàn)結(jié)果表明各試件高度的芯樣馬歇爾穩(wěn)定度均滿足規(guī)范要求。

表6 馬歇爾穩(wěn)定度測(cè)試結(jié)果

2.3.2 滲水系數(shù)的測(cè)試

滲水系數(shù)的測(cè)試項(xiàng)目均必須按照行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTGE60—2008）所提出的有關(guān)技術(shù)參數(shù)規(guī)定進(jìn)行，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表7。行車道東西向兩側(cè)的瀝青路面滲水系數(shù)明顯略高于瀝青路面中央分隔帶側(cè)，多數(shù)測(cè)試點(diǎn)尺寸精度均完全能夠滿足規(guī)范要求。

表7 滲水系數(shù)測(cè)試結(jié)果

由測(cè)試結(jié)果可知，與公路養(yǎng)護(hù)前相比，穩(wěn)定度及滲水系數(shù)均滿足要求，表明瀝青路面經(jīng)熱再生處理后路面性能得到改善。在合理的再生劑用量下，廠拌熱再生瀝青路面施工技術(shù)取得了較好效果，在高速公路養(yǎng)護(hù)工程中具有良好的應(yīng)用前景。

3 結(jié)語(yǔ)

該文依托某高速公路工程，從廠拌熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)、施工工藝和質(zhì)量控制三個(gè)方面進(jìn)行分析，得出廠拌熱再生技術(shù)在公路工程瀝青路面養(yǎng)護(hù)中具有良好的應(yīng)用前景，結(jié)論如下：

（1）與普通瀝青混合料相比，再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)有明顯不同。在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)全面了解再生瀝青混合料RAP的物理力學(xué)性能，合理、針對(duì)性地優(yōu)化配合比。

（2）通過(guò)對(duì)比來(lái)看，再生瀝青混合料拌和主要注重運(yùn)行控制、計(jì)量控制和溫度控制三個(gè)方面，且熱再生瀝青路面的壓實(shí)溫度比普通熱拌瀝青混合料壓實(shí)溫度要高4～12 ℃。

（3）對(duì)已鋪裝的再生瀝青路面性能進(jìn)行檢測(cè)，路面穩(wěn)定度、滲水系數(shù)滿足規(guī)范要求，表明該項(xiàng)目應(yīng)用瀝青路面再生技術(shù)取得了較好成效。