瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)研究

朱 志 遠(yuǎn)

(江蘇揚(yáng)子大橋股份有限公司，江蘇 靖江 214521)

瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)研究

朱 志 遠(yuǎn)

(江蘇揚(yáng)子大橋股份有限公司，江蘇 靖江 214521)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)舊瀝青混合料的合理利用，依托實(shí)際工程項(xiàng)目，對(duì)再生劑的種類(lèi)選擇、混合料的配合比設(shè)計(jì)以及路用性能進(jìn)行了研究與探討，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)本項(xiàng)目得到的瀝青混合料具有強(qiáng)度高、高溫穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了再生的目的。

就地?zé)嵩偕?，再生瀝青混合料，再生劑，溫拌劑，配合比設(shè)計(jì)

瀝青路面再生利用技術(shù)，是將需要翻修的或廢棄的舊瀝青(渣油)路面，經(jīng)過(guò)翻挖、破碎、篩分，再和新集料、新瀝青材料重新拌和，形成具有一定路用性能的再生瀝青混合料[1]。瀝青再生技術(shù)通過(guò)重復(fù)利用瀝青混合料，對(duì)保護(hù)環(huán)境、減輕污染和節(jié)約資源均具有積極的促進(jìn)作用，符合交通運(yùn)輸部提出的“綠色路面”的要求[2，3]。

本文以工程項(xiàng)目為依托，對(duì)熱再生技術(shù)進(jìn)行研究，主要內(nèi)容如下：1)舊瀝青混合料的選取及評(píng)價(jià)分析；2)就地?zé)嵩偕鸀r青混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)及性能研究：a.設(shè)計(jì)再生瀝青混合料級(jí)配;b.確定再生劑的類(lèi)型和用量;c.確定最佳瀝青用量;d.再生瀝青混合料室內(nèi)試驗(yàn)性能檢測(cè)。

1 舊瀝青路面材料性能分析與評(píng)價(jià)

舊瀝青路面中瀝青混合料的品質(zhì)對(duì)整個(gè)再生路面進(jìn)行重新設(shè)計(jì)具有十分重要的基礎(chǔ)作用。而在光照雨水等嚴(yán)酷的自然條件以及重復(fù)的行車(chē)荷載共同作用下，瀝青路面在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的物理與化學(xué)變化,加速了瀝青路面的老化，使得瀝青面層變脆、與集料的粘結(jié)性能下降，瀝青混合料的低溫抗裂性與高溫穩(wěn)定性均發(fā)生不同程度的衰減，最終導(dǎo)致了整體路面的變形與破壞，嚴(yán)重影響了行車(chē)舒適性與安全性[4,5]。因此，針對(duì)上述情況，對(duì)舊瀝青路面混合料性能進(jìn)行重新評(píng)價(jià)，并通過(guò)再生設(shè)計(jì)，還原其路用性能具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

1.1 舊瀝青路面材料的回收和抽提

芯樣選擇原則：對(duì)于同一種路況的三組芯樣必須保證其橫向位置相同，而且為對(duì)比分析試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)優(yōu)先選擇上面層厚度基本相同(選擇相對(duì)較深的)、車(chē)轍病害相近的芯樣(厚度以非輪跡帶處的芯樣為準(zhǔn))。根據(jù)對(duì)原路面的調(diào)查與分析，確定舊料回收的地點(diǎn)為K28+000～K30+000,K221+000～K219+000和K171+000～K173+000,K172+000～K169+000,K127+000～K129+000,K150+000～K152+000，共計(jì)五段。通過(guò)全自動(dòng)瀝青離心抽提儀對(duì)選取的芯樣進(jìn)行抽提檢測(cè)，得到舊瀝青路面中混合料的平均油石比為5.32%。

1.2 舊集料的篩析與級(jí)配分析

舊集料的物理指標(biāo)、力學(xué)指標(biāo)、級(jí)配也是再生技術(shù)適用性評(píng)價(jià)不可忽視的因素。根據(jù)JTG E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程中規(guī)定的瀝青混合料中礦料級(jí)配檢測(cè)方法，對(duì)舊瀝青路面中的集料組成和礦料級(jí)配進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

以路面狀態(tài)劃分，芯樣可分成微表處填補(bǔ)車(chē)轍后未罩面AK-13，填補(bǔ)后微表處直接罩面AK-13，未養(yǎng)護(hù)路段AK-13以及填補(bǔ)后微表處直接罩面輪跡帶SMA-13四大類(lèi)。對(duì)四類(lèi)芯樣，分別選取輪跡帶、非輪跡帶、硬路肩三個(gè)地點(diǎn)的芯樣進(jìn)行抽提試驗(yàn)。由于輪跡帶處受到車(chē)輪荷載的影響最大，因此以此為參照依據(jù)，并將這四個(gè)芯樣的級(jí)配繪制成四個(gè)級(jí)配圖，以便更直觀地觀測(cè)。只列出一種情況級(jí)配，其他級(jí)配類(lèi)似，見(jiàn)圖1。

根據(jù)級(jí)配圖可以清楚地看到，相比原級(jí)配，芯樣中提取的礦料在粒徑為2.36 mm，4.75 mm和9.5 mm處的通過(guò)率均有明顯提升，而且4.75 mm和9.5 mm處的通過(guò)率均已超過(guò)規(guī)范中規(guī)定的級(jí)配上限。由此說(shuō)明，在行車(chē)荷載的重復(fù)作用下，粗集料發(fā)生碾壓破壞，細(xì)化程度增加；同時(shí)由于粗集料破碎，使得顆粒之間的接觸點(diǎn)增加，接觸應(yīng)力減小，路面抵抗車(chē)轍變形的能力下降。為此，原有路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)應(yīng)從舊瀝青路面的級(jí)配設(shè)計(jì)出發(fā)，增加礦料中的粗集料比例，提高路面的抗剪能力，改善路用性能。

2 就地?zé)嵩偕鸀r青混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)及性能研究

2.1 再生瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)舊瀝青路面中礦料級(jí)配的重新檢測(cè)與評(píng)價(jià)，可知，瀝青路面在光照雨水等嚴(yán)酷的自然條件以及重復(fù)的行車(chē)荷載共同作用下，路面中的集料會(huì)發(fā)生不同程度的破損與細(xì)化。因此，在進(jìn)行再生瀝青混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)中，必須考慮重新添加新集料以調(diào)整級(jí)配，使之滿足不同路況、不同混合料的級(jí)配要求。現(xiàn)將再生瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)列于表1。

表1 再生瀝青混合料級(jí)配計(jì)算表

表1中再生瀝青混合料的合成級(jí)配的各個(gè)篩孔通過(guò)率都貼近于級(jí)配中值，所得合成級(jí)配符合AC-13混合料級(jí)配要求。

2.2 確定再生劑的類(lèi)型和用量

由于再生劑的種類(lèi)和生產(chǎn)還未實(shí)現(xiàn)規(guī)范化，目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有公認(rèn)的再生劑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法，因此根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)國(guó)內(nèi)外推薦的技術(shù)指標(biāo)，選取三種常用且性能良好的再生劑進(jìn)行分析比較，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)再生劑類(lèi)型的合理選取[6-8]。為了使數(shù)據(jù)更有參考價(jià)值，未添加任何再生劑的舊瀝青也做一組試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果列于表2。根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)的相互比較，考慮各項(xiàng)綜合性能，最后我們決定采用2號(hào)再生劑作為本項(xiàng)目所采用的再生劑。

表2 再生劑試驗(yàn)

2.3 再生瀝青混合料室內(nèi)試驗(yàn)性能檢測(cè)

根據(jù)JTG E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程，對(duì)路面進(jìn)行鉆芯取樣，分析瀝青路面的空隙率大小和高溫性能；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)取回的熱再生瀝青混合料進(jìn)行室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)，分析瀝青混合料的強(qiáng)度[9,10]。相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：1)芯樣的體積參數(shù)。分析表3可知，路面芯樣的空隙率比設(shè)計(jì)值略微偏大。2)室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)。使用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法雙面擊實(shí)75次成型試件，并測(cè)試瀝青混合料的體積參數(shù)及馬歇爾穩(wěn)定度和流值，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。分析表4可知，試件空隙率符合設(shè)計(jì)要求，穩(wěn)定度和流值也都滿足規(guī)范要求。雖然現(xiàn)場(chǎng)得到的芯樣空隙率偏高，但室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果滿足要求，說(shuō)明這是由于施工現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度不夠引起的，通過(guò)調(diào)整壓實(shí)組合和壓實(shí)次數(shù)，可以保證空隙率在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。3)動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)。使用單軸動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)來(lái)評(píng)價(jià)芯樣的高溫性能。試驗(yàn)條件為：0.7 MPa軸壓，60 ℃溫度。芯樣的蠕變?cè)囼?yàn)曲線見(jiàn)圖2。將芯樣的動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)的第二階段采用：Y=AX+B線形方程進(jìn)行回歸分析，采用回歸方程的斜率A評(píng)價(jià)各種類(lèi)型瀝青混合料的高溫性能，回歸方程各系數(shù)如表5所示。分析表5可知，試驗(yàn)段所取芯樣具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性。而且結(jié)合表3可以發(fā)現(xiàn)，隨著空隙率的增加，芯樣的高溫穩(wěn)定性有一定程度下降。

表3 路面芯樣空隙率

表4 試件空隙率及馬歇爾穩(wěn)定度結(jié)果

表5 芯樣動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果

芯樣樁號(hào)K132+200K132+400K132+600A2.55222.68334.6737B284753239329534R20.99800.99890.9957

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

本文以高速公路的現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)研究為依托，著重對(duì)未養(yǎng)護(hù)路段的普通瀝青混合料進(jìn)行了詳細(xì)研究，主要結(jié)論如下：1)采用全自動(dòng)瀝青離心抽提儀，得到舊瀝青中混合料的級(jí)配及油石比，為再生瀝青混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2)在自然環(huán)境和行車(chē)荷載的重復(fù)作用下，原有路面中的粗集料會(huì)發(fā)生破碎和細(xì)化，2.36 mm,4.75 mm和9.5 mm處的通過(guò)百分率明顯增大。3)選取三種再生劑對(duì)老化瀝青進(jìn)行不同摻量的性能恢復(fù)試驗(yàn)，測(cè)試針入度、軟化點(diǎn)及延度三大指標(biāo)，得出2號(hào)再生劑的再生效果最好。4)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)取來(lái)的再生瀝青混合料分別進(jìn)行空隙率測(cè)定、室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)，發(fā)現(xiàn)混合料的強(qiáng)度較高，而且具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性，再生后的路面完全滿足路用性能的要求，達(dá)到了再生的目的。

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Reserchonhotin-placerecyclingofasphaltpavementtechnology

ZhuZhiyuan

(JiangsuYangtzeBridgeCo.,Ltd,Jingjiang214521,China)

In order to realize the reasonable utilization of old asphalt mixture, referring to the engineering project, the type of recycling agent, the mix design and the road performance of the mixture were studied and discussed. Results showed that the asphalt mixture obtained by this project had great characteristic of high strength and high temperature stability, achieving the purpose of regeneration.

hot in-place recycling, recycled asphalt mixture, recycling agent, warm mixed agent, mix design

1009-6825(2017)23-0152-02

2017-06-08

朱志遠(yuǎn)(1987- )，男，碩士，工程師

U416.217

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