就地熱再生13型瀝青混合料組成設計及應用

2019-09-10 07:22:44梁高榮歐錦石羅桂銀

西部交通科技 2019年5期

梁高榮歐錦石羅桂銀

摘要：為促進廣西高速公路舊瀝青路面就地熱再生技術的可持續發展，文章采用離心分離法對舊瀝青路面SAM-13、KH-13進行抽提試驗，對回收瀝青添加0%、3%、5%、7%再生劑后的再生瀝青及其混合料進行了評價，舊SAM-13的RAP與新拌瀝青混合料按70%∶30%的比例設計，舊KH-13的RAP與新拌瀝青混合料按80%∶20%的比例設計。結果表明：再生劑摻量為5%時，再生瀝青及混合料的性能得到較好的改善，在再生SMA-13（KH-13）中4.75 mm、2.36 mm、0.075 mm的通過率分別約為33%、25%、10%（42.5%、32%、7%），再生SMA-13（KH-13）的最佳油石比為6.1%（5.0%），其高溫穩定性檢驗均>6 000次/mm、凍融劈裂試驗強度比均>90%，就地熱再生SMA-13（KH-13）的現場空隙率≤6%，瀝青路面性能良好。

關鍵詞：道路工程;就地熱再生;級配;空隙率;動穩定度

In order to promote the sustainable development of hot inplace regeneration technology of the old asphalt pavement in Guangxi expressways，this article uses the centrifugal separation method to extract the old asphalt pavement SAM13 and KH13，and evaluates the recycled asphalt after adding 0%，3%，5% and 7% regenerant and its mixtures，then，the old SAM13 RAP and fresh asphalt mixture are designed according to 70%∶30% ratio，and the old KH13 RAP and fresh asphalt mixtures are designed according to 80%∶20% ratio.The results show that the performance of recycled asphalt and mixture is better improved when the amount of regenerant is 5%，the pass rates of 4.75 mm，2.36 mm and 0.075 mm in regenerated SMA13（KH13） are respectively about 33%，25%，and 10% （42.5%，32%，7%），the best oilstone ratio of regenerated SMA13（KH13） is 6.1% （5.0%），and its hightemperature stability test is all greater than 6000 times/mm，the intensity ratio of freezethaw splitting test is all greater than 90%，the onsite void ratio of hot inplace regenerated SMA13（KH13） does not exceed 6%，and the performance of asphalt pavement is good.

Road engineering;Hot inplace regeneration;Gradation;Void ratio;Dynamic stability

0 引言

瀝青路面再生利用技術，是將需要翻修或者廢棄的舊瀝青路面，經過翻挖、回收、破碎、篩分，再和新集料、新瀝青材料適當配合，重新拌合成為具有良好路用性能的再生瀝青混合料，用于鋪筑路面面層或基層的整[JP+1]套工藝技術。美國、日本、歐洲等國家和地區20世紀90年代已經能夠將全部廢舊瀝青路面材料加以再生利用。就地熱再生技術是利用專用設備加熱舊瀝青路面，然后將處于高溫狀態的舊瀝青路面進行松耙，并添加再生劑，通過翻松、就地拌合，接著添加再生劑，并提升至專用拌合設備與新料進行拌合，最后攤鋪、碾壓成型的技術。就地熱再生技術不損傷舊瀝青路面的碎石，舊瀝青路面材料可以100%再生利用，熱再生混合料級配可進行勻質性設計及攤鋪[1-5]。

柳州至南寧高速公路鳳凰試驗路于2005年1～4月在舊混凝土上加鋪了約120 mm厚瀝青層，其中，瀝青路面表面層厚40 mm，右幅采用SMA-13、左幅采用KH-13。為促進廣西高速公路舊瀝青路面再生技術的提升，本文依托2017年柳州至南寧高速公路改擴建工程鳳凰段舊瀝青路面表面層就地熱再生試驗路，設計了兩種不同級配的熱再生瀝青混合料，就地熱再生瀝青路面的現場空隙率≤6%，其芯樣骨架和密實性均不錯。

1 原材料

1.1 瀝青

新拌瀝青混合料采用中航路通實業有限公司提供的SBS（I-D）改性瀝青，其試驗結果見表1。

1.2 集料及填料

新拌瀝青混合料采用的礦料分為三擋規格，田東巖相山輝綠巖1#料（10～15 mm）、2#料（5～10 mm），來賓穿山鎮石灰巖3#料（0～5 mm）的機制砂。填料為廣西聯壯科技有限公司生產的礦粉。集料及填料的試驗結果見表2、表3。

1.3 舊路面材料

在南寧至柳州方向（K1305+000～K1310+000段）舊瀝青路面中隨機選取較有代表性段落（K1306+000右幅SMA-13硬路肩、K1306+000左幅KH-13硬路肩）現場取樣。采用離心分離法進行瀝青混合料的抽提試驗，其油石比測試結果分別為6.3%、5.1%。礦料級配見表4。

1.4 再生劑及其摻量

再生劑采用江蘇省瀝青路面熱再生工程技術研究中心生產的Freetech-F0110再生劑。從抽提液回收瀝青，并對添加0%、3%、5%、7%再生劑后的再生瀝青進行三大指標試驗，試驗結果見表5。

分別對摻入瀝青質量的0%、5%、7%再生劑的瀝青混合料進行馬歇爾擊實試驗，試驗結果見表6、表7，其中，馬歇爾試件成型溫度為150 ℃～155 ℃。

從表5～7可知，再生劑摻量為5%時，回收瀝青性能指標基本恢復到SBS（I-D）瀝青的水平，瀝青混合料的性能得到較好改善。

1.5 木質素纖維

木質素纖維生產廠家為天津中創同盛建材實業有限公司。其密度為1.13 g/cm3，再生瀝青混合料SMA-13木質素纖維摻量為混合料質量的0.4%。

2 就地熱再生13型瀝青混合料的組成設計及應用

2.1 目標配合比的組成設計及性能驗證

根據K1306+000段右幅SMA-13、K1306+000段左幅KH-13的RAP及新礦料試驗結果，擬采用新拌瀝青混合料與右幅SMA-13的RAP比例為30%∶70%、新拌瀝青混合料與左幅KH-13的RAP比例為20%∶80%。新拌瀝青混合料及再生混合料的級配設計見表8～10。

油石比按0.3%～0.4%的間隔成型馬歇爾試件。試驗時礦料的加熱溫度為185 ℃，瀝青的加熱溫度為165 ℃，瀝青混合料的拌合溫度為180 ℃，擊實溫度為150 ℃～155 ℃。拌合時先將摻量為瀝青質量5%的再生劑與RAP材料攪拌均勻，然后再與新拌混合料攪拌均勻。再生瀝青混合料馬歇爾試驗體積參數見表11、表12。

由表11可知，再生瀝青混合料SMA-13取與目標空隙率4.1%對應的油石比6.1%作為最佳油石比。從表12可知，再生瀝青混合料KH-13取與目標空隙率4.5%對應的油石比4.9%作為最佳油石比。

再生瀝青混合料水穩定性與高溫穩定性驗證等試驗結果如表13～15所示。

2.2 生產配合比設計

根據熱料倉篩分結果進行新拌瀝青混合料生產配合比設計。其中，熱料倉的礦料分為四檔規格，分別為5#料（11～16 mm）、6#料（6～11 mm）、7#料（3～6 mm）、8#料（0～3 mm）。新拌瀝青混合料設計級配見表16，再生瀝青混合料生產配合比設計結果見表17～19。其中，再生瀝青混合料SMA-13的油石比為6.1%，再生瀝青混合料KH-13的油石比為5.0%。

2.3 生產配合比驗證

就地再生瀝青混合料施工配合比的礦料組成設計見表20。

就地熱再生瀝青路面試驗路壓實度、厚度檢測結果見表21、表22。

2.4 試驗結果及分析

從表7～22可知：

（1）就地熱再生舊瀝青路面材料摻配比例高，其中，舊SMA-13、KH-13的RAP用量為80%、70%。

（2）設計的就地熱再生SMA-13、KH-13混合料的高溫穩定性能、水穩定性能良好。

（3）為控制新拌瀝青混合料的析漏，在施工時，新拌瀝青混合料采用4.5%的油石比，在舊SMA-13材料中增加舊料RAP質量0.4%的熱瀝青，以保證合成油石比達到設計油石比的6.1%。

3 結語

（1）就地熱再生瀝青路面的級配設計宜接近原瀝青混合料的礦料組成設計，舊瀝青路面就地熱再生宜采用與其相應的級配。

（2）柳南路就地熱再生SMA-13、KH-13試驗路壓實度代表值≥94%、密實不滲水，芯樣骨架嵌擠穩定，瀝青路面性能良好。

參考文獻：