再生乳化瀝青稀漿混合料應用試驗研究

【摘要】本文通過實例研究了銑刨舊瀝青混合料的性能，介紹了利用銑刨舊瀝青混合料制作乳化瀝青稀漿混合料的設計與試驗的方法、注意事項以及試驗路段的情況，分析了經濟和社會效益。

【關鍵詞】再生；舊瀝青混合料；乳化瀝青稀漿混合料；稀漿封層

Regeneration emulsified asphalt slurry mixture applied Research

Liu Zhi-wei

(Highway Authority PingdingshanPingdingshanHenan467000)

【Abstract】In this paper， case study of the milling the old asphalt mixture performance， describes the use of milling the old asphalt emulsion asphalt slurry produced mixture design and test methods， precautions and test sections， the analysis of economic and social benefits.

【Key words】Regeneration;Old asphalt;Emulsified asphalt slurry mixture;Slurry seal

1. 前言

目前我國公路通車總里程迅猛增加至200多萬公里，而且公路等級也得到了普遍的提高，以瀝青路面為主的高級、次高級路面的比例已經達到了70%以上，但很多的瀝青路面公路已經進入大中修期，據有關部門統計，全國每年產生舊瀝青混合料數量已經達到800~900萬噸，而且這個數字還將以每年25%左右的速度在遞增，預計5年后每年將達到2300~2700萬噸，20年后每年將達到6300~7400萬噸。特別是在高速公路和城市道路養護中，舊瀝青混合料常常是被銑刨后而廢棄，這部分材料約占總舊瀝青混合料的20%左右，它不但對周邊環境造成嚴重污染，也是一種資源的浪費。而相反又再不斷地開采加工新石料，導致森林等植被損壞、水土流失等嚴重的生態環境問題，同時也在消耗大量不可再生的瀝青資源。隨著人們環保意識的提高，瀝青資源的價格大幅度上漲以及石料的日趨緊張，研究利用被銑刨下來的舊瀝青混合料顯得越來越必要和緊迫。

2. 銑刨舊瀝青混合料的試驗與檢驗

不同路段銑刨產生的舊瀝青混合料的性能往往差別較大，所以對于材料、配合比、施工工藝等不同的原路面銑刨產生的舊瀝青混合料要區別對待。此利用寧洛高速銑刨車轍產生的舊瀝青混合料進行實驗研究。

2.1舊瀝青的性能。

瀝青是由多種結構及其復雜的高分子碳氫化合物及其與氧、氮、硫等的衍生物組成的混合物，瀝青路面在使用過程中瀝青的成分會發生變化而老化，其老化主要表現為針入度降低、粘度增大、延度減少、軟化點提高等。

表1是舊瀝青混合料中提取回收的瀝青的三大指標和規范要求的比較。

表1新、舊瀝青性能指標比較表

2.2舊集料的性質。

由于車輛荷載的作用和銑刨，原路面集料級配發生了根本性質的變化，銑刨產生的舊瀝青混合料抽提后礦料級配如表2所示。

2.3舊瀝青混合料的性能。

2.3.1舊瀝青混合料的瀝青含量。

舊瀝青混合料中的油石比如表3所示。

表2抽提后礦料級配（通過質量百分率）

試驗號

篩孔尺寸

26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075

110010098.494.585.565.949.432.925.817.911.05.7

210010098.095.785.762.344.229.523.917.412.86.5

平均10010098.295.185.664.146.831.224.817.511.96.1

表3舊瀝青混合料瀝青含量（%）

123平均值

4.554.304.414.42

2.3.2舊瀝青混合料的篩分級配。

對銑刨下來的舊瀝青混合料直接進行篩分，其級配狀況如表4所示。

表4未抽提的舊瀝青混合料篩分表（通過質量百分率）

試驗號

篩孔尺寸

26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075

110093.787.168.547.617.511.02.81.80.90.50. 3

210094.587.171.253.924.816.24.92.61.10.70. 2

平均10094.186.670.450.821.213.63.92.21.00.60.3

通過對抽提前的舊瀝青混合料和抽提后舊集料的篩分試驗結果比較可以發現：同一篩孔抽提前舊瀝青混合料的通過質量百分率比抽提后舊瀝青混合料小許多，說明銑刨后的舊瀝青混合料中集料相互粘結嚴重。因此，在進行級配設計時應根據再生瀝青混合料中礦料的級配要求，以抽提后舊集料的篩分結果為依據。

3. 材料的選擇

3.1改姓乳化瀝青。

本次試驗采用山東齊魯石化的100#道路瀝青做基質瀝青，用河南孟州的WH-1型慢裂快凝陽離子乳化劑乳化，然后加3%SBR膠乳進行改性，改性乳化瀝青殘留物試驗結果如表5所示。

3.2舊瀝青混合料和礦料。

把從高速公路銑刨下來的舊瀝青混合料用10mm的篩子進行篩分，去除10mm以上粒徑的石料，然后做抽提試驗，并對舊礦料混合料進行篩分，其結果和規范要求礦料級配范圍如表6所示。

表5改姓乳化瀝青殘留物三項指標試驗記錄

項目

試驗號

123平均

針入度（25℃，100g，5s）

（0.1mm）85838785

延伸度（5cm／min，15℃）

（cm）146148147146

軟化點（環球法）

（℃）53525353

表6舊礦料級配和規范要求礦料級配范圍

級配類型通過下列篩孔（mm）的質量百分率（%）

9.54.752.361.180.60.30.150.075

舊礦料1008165332826178

ES-Ⅲ10070~9045~7028~5019~3412~257~185~15

從上表可知，本次使用的舊瀝青混合料中的礦料級配符合規范要求，可以直接使用。如果舊瀝青混合料中的礦料級配不符合規范要求，則需要通過計算，摻加一定數量的新礦料來調整級配，使其符合規范要求。

當舊瀝青混合料中的瀝青嚴重老化時不宜直接再生利用，而瀝青路面出現早期病害被銑刨產生的舊瀝青混合料一般可以直接使用。

3.3水。

施工和試驗用水采用飲用水。

3.4添加劑。

添加劑采用快凝水泥等配合而成。

4. 乳化瀝青混合料設計

混合料設計就是各種材料用量的確定和性能試驗。稀漿混合料的和易性非常重要，它關系著稀漿封層施工的成敗，稀漿混合料的和易性不良將直接導致攤鋪失敗。因此，和易性是稀漿封層設計和施工時的主要控制指標。礦料的級配對稀漿混合料的和易性影響很大，在利用舊瀝青混合料進行稀漿混合料設計和試驗時是以抽提后的舊礦料混合料的級配為依據進行級配設計的，這是必須的。但是，施工時使用的是沒有經過抽提的舊瀝青混合料，由上述試驗可知，抽提和沒有抽提的舊瀝青混合料的篩分結果是不一樣的，這樣就很可能會出現礦料的級配是符合規范要求的，但用沒有抽提的舊瀝青混合料做出的稀漿混合料的和易性是不滿足施工要求的。因此，在設計和施工時，要用沒有經過抽提的舊瀝青混合料進行稠度等試驗，確保施工成功。本次施工混合料設計的材料用量和性能試驗分別如表7、8、9、10、11所示。

表7稠度試驗

試驗號舊瀝青混合料（g）添加劑（g）水（g）乳化瀝青（g）CV（cm）

1400460302.3

2400864302.6

34001272303.1

表8破乳時間測定

試驗號舊瀝青混合料（g）水（g）添加劑（g）乳化瀝青（g）Tm（s）破乳時間（min）

1100153.337.518016

2100163.677.518021

3100184.207.518025

有時再生乳化瀝青稀漿混合料2h的粘結力達不到2.0 N#8226;m，這并不一定是再生乳化瀝青稀漿混合料不合格，有可能是舊瀝青混合料中的瀝青還沒有發揮作用所致，當適當延長時間粘結力能夠達到2.0 N#8226;m時，此再生乳化瀝青稀漿混合料可以使用。

表9粘結力試驗

養生時間（h）0.511.52.02.53.5

試件CT（N#8226;m）1.21.81.82.43.23.8

表10濕輪磨耗試驗

試驗號舊瀝青混合料(g)添加劑(g)乳化瀝青(g)水(g)G1

(g)G2

(g)A

(m2)WTAT

(g/m2)

180026.5601129689530.061245.9

280029.4601209609500.061163.9

380032.3601289539460.061114.7

480033.6601369429360.06198.3

580025.6601449399340.06181.96

表11負荷輪試驗

試驗號舊瀝青混合料(g)添加劑

(g)乳化瀝青

(g)水

(g)G1

(g)G2

(g)A

(m2)LWT

(g/m2)

150016.6537.5675485400.019421.0

250019.3537.5725435370.019315.7

350020.237.5775415370.019210.5

450021.037.5825395340.019263.1

550025.037.5875465430.019157.9

5. 試驗路段

試驗路段選在豫S242K81+200~k83+200，長2Km，寬12m。其中1Km用舊瀝青混合料做1cm厚ES-Ⅲ型稀漿封層（下稱“路段Ⅰ”）；1Km完全用新料做1cm厚ES-Ⅲ型稀漿封層（下稱“路段Ⅱ”）。試驗路于2008年6月施工，施工前和施工后2個月路面主要技術指標分別如表12、13所示。

表12原路面主要技術指標

檢測項目平整度摩擦系數透水系數外觀

檢測結果3.5mm403.1ml/min裂縫、網裂多、麻面、缺油、不平、劃痕嚴重

表13稀漿封層后主要技術指標

檢測項目平整度摩擦系數透水系數外觀

檢測結果路段Ⅰ2mm660ml/min路段Ⅱ2mm650ml/min

平整、堅固無裂縫、無光滑、

接縫平順、顏色一致

從試驗路段看，鋪筑稀漿封層前后路面性能得到了很大提高，從路段Ⅰ和路段Ⅱ看沒有明顯的差別，說明舊瀝青混合料用于稀漿封層技術上是可行的，質量穩定可靠。通過三年多的跟蹤觀察，兩個路段的使用品質都很好。

6. 經濟和社會效益分析

路段Ⅰ和路段Ⅱ所用材料的比較如表14所示。

表14路段Ⅰ和路段Ⅱ所用材料情況比較表

路段

材料名稱

礦料乳化瀝青其它材料

路段Ⅰ全部用舊料用量是路段Ⅱ的一半和路段Ⅱ基本一樣

路段Ⅱ全部用新料用量是路段Ⅰ的二倍和路段Ⅰ基本一樣

舊瀝青混合料經過篩分后，其礦料級配符合乳化瀝青稀漿封層的礦料級配要求，可直接使用，并且舊瀝青混合料中含有約4.42%的瀝青，可以節約50%左右的瀝青。因此，路段Ⅰ和路段Ⅱ的成本可節約70%左右。

7. 結束語

利用銑刨舊瀝青混合料做稀漿封層技術上是可行的，質量穩定可靠，并且能夠減少環境污染，節約資源，降低造價。這是在公路建設中實踐“循環經濟”和“科學發展觀”，建立節約型社會的具體表現。

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參考文獻

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［文章編號］1619-2737（2012）08-16-202

［作者簡介］ 劉志偉（1965-），男，籍貫：河南省平頂山市石龍區人，學歷：本科，職稱：高級工程師，長期從事公路工程技術與管理工作。