二次就地?zé)嵩偕谥囟壤匣癁r青路面養(yǎng)護(hù)中的研究與應(yīng)用

苗寧寧 張武興 康愛紅 傅勇

摘要 如何對重度老化高速路段進(jìn)行有效二次熱再生，確保其路用性能和服役質(zhì)量，已成為二次就地?zé)嵩偕夹g(shù)的重點(diǎn)關(guān)注問題。文章以江蘇省G30連徐高速公路二次就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)工程為例，通過級配優(yōu)化設(shè)計和強(qiáng)韌化玄武巖纖維新材料的摻入，探究了重度老化瀝青路面的二次再生效果。結(jié)果表明，由于再生劑難以恢復(fù)重度老化瀝青性能，需摻入更多的新瀝青，確定了再生級配中新料與舊料參配比例為35%和65%；摻入0.3%的強(qiáng)韌化玄武巖纖維后，二次熱再生混合料的路用性能得到了大幅提升，其中低溫抗裂性能提升了120.5%。試驗(yàn)路段檢測結(jié)果表明，壓實(shí)度、滲水系數(shù)、抗滑指標(biāo)（構(gòu)造深度、擺值）均滿足設(shè)計要求，重度老化瀝青路面的二次再生取得了良好效果。

關(guān)鍵詞 瀝青路面；重度老化；二次就地?zé)嵩偕?；配合比設(shè)計；強(qiáng)韌化玄武巖纖維

中圖分類號 U414文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0129-03

0 引言

高速公路瀝青路面就地?zé)嵩偕鳛橐环N經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)原路面材料的高效再利用，已在道路養(yǎng)護(hù)中得到越來越廣泛的應(yīng)用[1]。早期經(jīng)過一次再生的高速路面多年服役后，路面逐漸接近或達(dá)到了使用壽命，開始出現(xiàn)車轍和裂縫等病害[2-3]，其性能因老化和級配變異而進(jìn)一步降低[4]。因此，二次就地?zé)嵩偕夹g(shù)面臨著比一次再生路面更苛刻的條件，如何有效對重度老化瀝青路面進(jìn)行二次再生利用，已經(jīng)成為我國公路養(yǎng)護(hù)中再生技術(shù)發(fā)展的迫切需要，對促進(jìn)我國公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)再生具有重要的意義。該文以江蘇省G30連徐高速公路二次就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)工程為例，探究了重度老化瀝青路面的二次再生性能提升措施，成果可為相關(guān)工程的應(yīng)用提供參考和借鑒。

1 工程概況

江蘇省G30連徐高速公路于2001年開通運(yùn)行，上面層采用了AK-13瀝青混合料。其中K18+008

～K19+028路段已于2018年進(jìn)行了一次就地?zé)嵩偕?。在行車荷載和自然因素等反復(fù)作用下，該路段的車轍、坑槽、裂縫等路面表層病害突出，其抗滑性能也衰減較快，其輪跡帶的擺值和構(gòu)造深度已經(jīng)分別下降至58～61 dBPN20和0.48～0.79 mm。基于“環(huán)保、節(jié)能、安全”的發(fā)展理念，決定采用二次就地?zé)嵩偕夹g(shù)對該路段進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2 原材料

2.1 RAP料中瀝青與集料性能分析

通過熱銑刨方式從試驗(yàn)路段取回RAP料，根據(jù)JTG E20—2011中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器法（T 0727—2011）和離心分離法（T 0722—1993）對其進(jìn)行抽提等處理。而后，對抽提得到的舊瀝青和舊集料進(jìn)行性能檢測，結(jié)果見表1。由表1可知，RAP中舊瀝青的針入度僅為16.4（0.1 mm），軟化點(diǎn)為80.3 ℃，延度為2.2 cm（15 ℃），135 ℃布氏旋轉(zhuǎn)黏度為10.44 Pa·s?；诒R晶晶[5]的研究成果，判定其老化程度為Ⅵ級重度老化。如何對該重度老化瀝青進(jìn)行二次再生，需重點(diǎn)考慮。此外，RAP粗集料的針片狀含量和磨光值分別為2.7%和58%，細(xì)集料的砂當(dāng)量和棱角性分別為83.8%和41.6 s，均滿足規(guī)范要求，無需特別處理即可用于二次再生。

2.2 再生劑

該文采用的再生劑為蘇博特公司的RA-102型再生劑，具體技術(shù)指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521—2019）規(guī)范要求。

2.3 新集料及新瀝青

該文的粗、細(xì)新集料均選用玄武巖集料，填料為石灰?guī)r礦粉，瀝青選用PG76-22SBS改性瀝青，根據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42—2005）相關(guān)規(guī)定對其進(jìn)行性能檢測，均符合相應(yīng)規(guī)范要求。

3 二次再生AK-13瀝青混合料配合比設(shè)計

3.1 再生劑摻量確定

將RA-102型再生劑按照2%和4%的摻量（舊瀝青質(zhì)量占比）摻入舊瀝青中，按照要求進(jìn)行剪切20 min，充分混合均勻后測試其性能。此外，還將SBS改性瀝青以30%和40%的比例與再生劑一起摻入舊瀝青中測試其性能，各樣品性能檢測試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可知，在舊瀝青中摻加2%和4%的再生劑后，再生瀝青針入度、軟化點(diǎn)和延度均有一定的恢復(fù)，但針入度仍低于30（0.1 mm）。在摻入4%再生劑的基礎(chǔ)上加入30%新瀝青后，再生瀝青的針入度仍低于40（0.1 mm）；在摻入4%再生劑的基礎(chǔ)上加入40%新瀝青后，再生瀝青針入度和延度指標(biāo)得到較好的恢復(fù)。綜合各項性能指標(biāo)，擬定再生劑的摻量為RAP料中舊瀝青含量的4%，新瀝青占比為40%。

3.2 新料摻量確定

該次二次就地?zé)嵩偕惶岣咴访鏄?biāo)高，結(jié)合歷年相關(guān)工程的施工經(jīng)驗(yàn)、舊瀝青性能、原再生路面性能等，采用《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521—2019）附錄E中E.3的要求，確定新瀝青混合料的內(nèi)摻比例為35%（對應(yīng)新瀝青占比為40%）。

3.3 設(shè)計級配

將RAP與新料添加量按65∶35調(diào)制級配，以原路面AK-13級配為目標(biāo)，基于前期研究結(jié)果，在滿足規(guī)范前提下，瀝青混合料空隙率越大，其初始抗滑性能以及抗滑衰減性能均越好。因此，基于抗滑性能提升需求，設(shè)計再生料合成級配，見表3。按照馬歇爾試驗(yàn)設(shè)計方法，確定最終合成油石比為4.85%（對應(yīng)新料油石比為5.2%）。此外，為改善再生料的抗滑和抗裂性能，還摻加了HIRBF-D13強(qiáng)韌化玄武巖纖維制品，摻量為再生混合料總質(zhì)量的0.3%。

3.4 二次再生混合料性能檢驗(yàn)

以確定的二次再生混合料為對象，開展了高溫、低溫、水穩(wěn)定性等性能試驗(yàn)，其結(jié)果見表4。

由4可知，與100%RAP料相比，經(jīng)過級配優(yōu)化和添加玄武巖纖維后，二次再生料的高溫性能提升12.7%，表明添加玄武巖纖維能明顯增強(qiáng)再生瀝青混合料的高溫抗變形能力。低溫性能提升120.5%，中溫性能提升1 094%，這主要是由于玄武巖纖維具備高強(qiáng)度、高模量的特征，與瀝青融合后帶來大量的新界面，在混合料中形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更是在一定程度上能起到耗散應(yīng)力集中的作用，從而提高混合料的抗中、低溫開裂性能。

4 二次再生路面質(zhì)量檢測

將二次再生瀝青混合料于2023年8月30日應(yīng)用于G30連徐K18+008～K19+028路段，其中強(qiáng)韌化纖維摻量為再生混合料總質(zhì)量的0.3%，纖維的添加方式：將全部纖維在拌和樓中加入新料中，將新料運(yùn)至現(xiàn)場后再與舊料復(fù)拌混合。施工結(jié)束后，檢測了壓實(shí)度、滲水、厚度和擺值等路面質(zhì)量指標(biāo)。結(jié)果表明，壓實(shí)度達(dá)99.8%、滲水為24 ml·min?1，構(gòu)造和擺值分別為0.69 mm、85BPN20，均滿足設(shè)計要求，重度老化瀝青路面的二次再生取得了良好效果。

4.1 壓實(shí)度

依據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60—2008）中壓實(shí)度的試驗(yàn)方法，對二次再生路面熱再生施工過程后的路面進(jìn)行鉆芯，測定路面厚度和計算壓實(shí)度，結(jié)果見表5。

4.2 滲水系數(shù)、構(gòu)造深度和擺值

二次就地?zé)嵩偕┕ぢ范螡B水系數(shù)、構(gòu)造深度和擺值檢測結(jié)果匯總，見表6。

5 結(jié)論

綜上所述，基于抗滑性能提升需求，對江蘇省G30連徐高速公路二次就地?zé)嵩偕椖窟M(jìn)行配合比優(yōu)化設(shè)計，研究了其路用性能，得出主要結(jié)論如下：

（1）舊瀝青的針入度16.4 mm、軟化點(diǎn)80.3 ℃、15 ℃延度2.2 cm，旋轉(zhuǎn)黏度10.44，屬于Ⅵ級重度老化；舊粗集料的針片狀2.7%、磨光值58、舊細(xì)集料的砂當(dāng)量83.8%、棱角性41.6，均滿足規(guī)范要求，無須特殊處理可直接用于二次再生。

（2）原再生路面RAP料級配較為完整，仍采用AK-13級配對原路面進(jìn)行二次再生。為改善其性能，將新料參配比例提高至35%（對應(yīng)新瀝青占比為40%），可將舊瀝青的性能恢復(fù)至合適狀態(tài)。

（3）為改善路表抗滑性能，設(shè)計的級配其對應(yīng)混合料的空隙率約5.3%，靠近規(guī)范要求上限值（偏大）。

（4）摻入強(qiáng)韌化玄武巖纖維，重度老化的二次再生瀝青混合料性能得到大幅提升，低溫抗裂性能提升120.5%，中溫抗裂提升1 094%，提升至江蘇交通控股集團(tuán)《江蘇省高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計指南》要求A級以上。

（5）工程試驗(yàn)段的壓實(shí)度、滲水、厚度、擺值等路面質(zhì)量檢測結(jié)果均滿足設(shè)計要求，經(jīng)過級配優(yōu)化和添加新材料等方式處理，重度老化瀝青路面也能夠進(jìn)行有效二次再生。

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