AC-20廠拌熱再生瀝青混合料的研究與應(yīng)用

王海戰(zhàn) 陳立福

（甘肅公發(fā)隴中高新公路養(yǎng)護科技有限公司，甘肅 蘭州 730030）

我國年均干線公路的大中修和改建里程超過4萬公里，路面養(yǎng)護維修所產(chǎn)生的大量廢舊銑刨料已經(jīng)成為制約公路行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要問題，勢必要通過積極推廣應(yīng)用再生技術(shù)進行資源重復(fù)利用。國家交通運輸部在《“十三五”公路養(yǎng)護管理發(fā)展綱要》提出的綠色發(fā)展的理念：綠色發(fā)展探索養(yǎng)護管理新模式。厚植資源節(jié)約、集約高效、節(jié)能減排、生態(tài)環(huán)保、自然和諧的綠色發(fā)展理念，推動公路養(yǎng)護管理實現(xiàn)高效低碳發(fā)展，大膽探索養(yǎng)護管理新模式，推動公路養(yǎng)護市場向資源節(jié)約型、環(huán)境友好型轉(zhuǎn)變。同時提出實行綠色養(yǎng)護生產(chǎn)，高速公路、普通國省道路面銑刨料回收率分別達到100%、98%，循環(huán)利用率分別達到95%、80%以上[1]。近年來，我國高速公路建設(shè)事業(yè)發(fā)展迅速，早期修建的高速公路相繼進入養(yǎng)護維修階段。在汽車荷載和自然環(huán)境的作用下，瀝青逐漸老化，由于集料細化及路面結(jié)構(gòu)層的變化，瀝青路面的路用性能逐年下降，但大面積的維修瀝青路面會產(chǎn)生大量的銑刨料，不僅污染環(huán)境更是對資源的浪費。本文依托G6京藏高速公路蘭州段養(yǎng)護維修工程（一、二期），通過對舊瀝青路面材料的調(diào)查和性質(zhì)研究，分析了廠拌熱再生的適用性[2]。

瀝青路面的再生利用，就是將舊瀝青路面材料（RAP）運至瀝青拌合站，經(jīng)過破碎、篩分等方法處理后，按一定比例與新瀝青材料、新集料（必要時還可以加入再生劑）重新拌合成再生混合料，并滿足一定的路用性能，將其重新鋪筑于路面的一整套工藝。由于對舊路面材料進行重復(fù)利用，在施工過程中，路面的幾何線性及厚度能夠很好地保持。總結(jié)起來，瀝青路面材料的循環(huán)利用有下列有點優(yōu)勢：降低養(yǎng)護施工成本、節(jié)約集料和瀝青膠結(jié)料、保護環(huán)境、節(jié)約能源，更重要的是再生后的瀝青路面與新鋪的瀝青路面性能相當，廠拌熱再生技術(shù)的基本原則一是不盲目追求RAP的摻量，二是不用或者盡量少用再生劑[3]。

為了保證廠拌熱再生的技術(shù)控制、工程質(zhì)量，滿足設(shè)計和業(yè)主的要求，我公司與甘肅省暢隴養(yǎng)護研究院達成合作協(xié)議，由其全程提供技術(shù)支持。我公司已在2016年G6京藏高速公路養(yǎng)護維修工程蘭州段（一期）、2017年G6京藏高速公路養(yǎng)護維修工程蘭州段（二期）成功應(yīng)用廠拌熱再生技術(shù)，并取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

1 廠拌熱再生材料要求

瀝青路面所用的瀝青、集料、礦粉質(zhì)量必須符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》及設(shè)計文件中的相關(guān)要求。

1.1 新加入瀝青的選擇

選擇新加入瀝青等級的調(diào)和公式：

lgPmix=algPnew+（1-a）lgPold

式中：

Pmix—混合料后瀝青的25℃針入度 dmm；

Pnew—混合料前瀝青的25℃針入度 dmm；

Pold—RAP中舊瀝青的25℃針入度 dmm；

a—新瀝青的比例

注：根據(jù)針入度Pnew確定新加瀝青標號[4]。

廠拌熱再生瀝青混合料下面層宜采用A級道路石油瀝青，根據(jù)計算，選用標號為70#，其技術(shù)要求需滿足表1。瀝青性能整套檢驗應(yīng)由業(yè)主委托相關(guān)試驗單位進行，各施工單位和駐地監(jiān)理工地試驗室對針入度、延度、軟化點及老化后技術(shù)指標進行檢驗。檢測頻率：施工單位每車檢驗一次，監(jiān)理單位每五車抽檢一次[5]。

表1 70#道路石油瀝青技術(shù)要求

1.2 新加粗集料的選擇

廠拌熱再生瀝青混合料所用粗集料不僅包括銑刨料中原有的粗料，主要還是新加入粗集料，新加入粗集料應(yīng)當選用石質(zhì)堅硬、干燥、潔凈、不含風(fēng)化顆粒的碎石，其技術(shù)要求需滿足表2。對不合格的集料嚴禁使用，對進場粗集料每500T檢驗一次[6]。

表2 下面層粗集料質(zhì)量技術(shù)要求及檢測頻率

1.3 細集料的選擇

廠拌熱再生瀝青混合料所用細集料應(yīng)當采用材質(zhì)堅硬、干燥、潔凈、無風(fēng)化、無雜質(zhì)并有適當級配軋制的機制砂。對進場細集料每500T檢驗一次。

1.4 填料的選擇

應(yīng)采用石灰?guī)r堿性石料磨細而得的礦粉。礦粉必須潔凈、干燥，拌和樓回收的粉塵料嚴禁用于拌制瀝青混合料，以確保瀝青面層的質(zhì)量。對進場礦粉每50T檢驗一次。

1.5 銑刨料（RAP）的選擇

用于廠拌熱再生的銑刨料要潔凈、干燥，無瀝青粘結(jié)的砂石料不得多于銑刨料質(zhì)量的5%，并且含泥量不得大于1%，用于拌和的銑刨料尺寸應(yīng)小于26.5mm。確保銑刨料（RAP）級配穩(wěn)定，需將其篩分處理，分為0-6mmRAP、6-11mmRAP、11-20mmRAP三檔，由于回收瀝青路面材料中舊瀝青老化較為嚴重，舊瀝青含量較低，為確保再生混合料質(zhì)量穩(wěn)定，銑刨料的加入量約占廠拌熱再生瀝青混合料質(zhì)量的20%～30%，其各項技術(shù)要求如表3所示[7]。

表3 廠拌熱再生時RAP檢測項目與質(zhì)量要求

2 廠拌熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計要求

2.1 目標配合比設(shè)計要求

2.1.1 舊瀝青銑刨料組分分析

對舊瀝青銑刨料進行抽提、篩分，以此得出舊銑刨料中瀝青的含量及礦料組成，作為目標配合比設(shè)計依據(jù)。

2.1.2 回收瀝青性能指標分析

將抽提出來的舊瀝青溶液（不得摻入礦粉）按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》中的T0726試驗方法進行回收，并測定舊瀝青的軟化點、延度和針入度。通常，路面服役年限越久，回收瀝青的針入度越小，軟化點升高，延度變低；一般瀝青在使用初期前3-5年老化較快，之后隨年代增加老化速率趨于緩和[8]。

2.1.3 熱再生瀝青混合料級配確定

按再生混合料技術(shù)指標要求來確定舊料摻配比例，鑒于甘肅地區(qū)紫外線強，日照時間長，舊料摻配比例不宜大于總質(zhì)量的30%，根據(jù)舊料顆粒、新集料、礦粉篩分結(jié)果以及級配范圍，確定各礦料比例[9]。

表4 RAP礦料級配通過率明細表

2.1.4 新加瀝青材料摻量確定

選擇五種不同新瀝青摻配比例，成型馬歇爾試件，并進行馬歇爾試驗，按常規(guī)配合比設(shè)計方法確定新瀝青材料最佳用量。

2.1.5 性能驗證試驗

對上述設(shè)計結(jié)果進行性能驗證試驗，在各項性能指標滿足規(guī)范及設(shè)計的要求下，完成目標配合比設(shè)計，并出具相應(yīng)報告；如果性能驗證試驗結(jié)果不能滿足要求，應(yīng)當調(diào)整級配，確定最佳瀝青用量，直至試驗結(jié)果全部滿足性能驗證[10]。

2.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計與驗證試驗

2.2.1 冷集料流量試驗

對舊瀝青銑刨料、不同規(guī)格新集料，進行冷料流量試驗，來確定冷集料流量與拌和樓設(shè)定參數(shù)的關(guān)系，作為后續(xù)工作的依據(jù)。

2.2.2 確定熱料倉礦料用量和礦粉比例

根據(jù)冷集料流量試驗及目標配合比設(shè)計依據(jù)，對二次篩分后進入各熱料倉的礦料取樣進行篩分，通過篩分結(jié)果，使再生混合料的合成級配符合表5規(guī)定，并盡量與目標配合比設(shè)計一致，以確定各熱料倉礦料用量和礦粉比例[11]。

表5 AC-20型瀝青混合料級配要求

2.2.3 確定最佳油石比

按照目標配合比設(shè)計結(jié)果，取最佳摻配比OAC和OAC±（0.2-0.4）%三個油石比，按照以上礦料用量以及目標配合比中舊銑刨料用量，在試驗室采用小型拌缸拌制再生瀝青混合料并進行馬歇爾試驗，以此來確定生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量[12]。

2.2.4 驗證生產(chǎn)配合比

拌合樓按照生產(chǎn)配合比進行試拌，取試拌的瀝青混合料進行馬歇爾和抽提試驗，在瀝青混合料級配、瀝青油石比及各項技術(shù)指標均滿足規(guī)范和設(shè)計要求后，進行試鋪段鋪筑[13]。

3 廠拌熱再生瀝青混合料的技術(shù)要求

廠拌熱再生瀝青混合料按照馬歇爾試驗方法確定最佳瀝青用量，通過車轍試驗、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂等試驗，確定最佳瀝青用量條件下混合料各項性能驗證，各項技術(shù)要求見表6和表7[14]。

表6 熱再生瀝青混合料馬歇爾試驗配合比設(shè)計技術(shù)要求

表7 熱再生瀝青混合料驗證性試驗

4 廠拌熱再生瀝青混合料的施工要求

廠拌熱再生瀝青混合料的施工與普通瀝青混合料施工基本相同，只是再生瀝青混合料的拌和較為復(fù)雜，需要加裝一個再生加熱滾筒，其他如出料、運輸、攤鋪、碾壓等工作的溫度控制、施工要點基本一致[15]。

表8 廠拌熱再生瀝青混合料拌和時間控制

1）瀝青混合料的拌和設(shè)備必須要有穩(wěn)定的加熱裝置和溫度顯示裝置。在新加入集料和瀝青銑刨料等干燥筒出口處、熱料倉及拌和樓混合料出口處裝有準確溫度監(jiān)控裝置[16]。

2）新加集料的加熱溫度比普通瀝青混合料的溫度高20℃左右，但拌和均勻的再生瀝青混合料出廠溫度必須滿足相關(guān)技術(shù)要求[17]。

3）廠拌再生瀝青混合料拌和過程主要包括：銑刨料的預(yù)熱、新集料的半干拌、混合后加入新瀝青濕拌等幾個階段，各階段的時間控制可參考表8。

5 廠拌熱再生混合料相關(guān)說明與注意事項

1）為了確保廠拌熱再生瀝青混合料質(zhì)量穩(wěn)定，再生所需的銑刨料應(yīng)按不同結(jié)構(gòu)層、來源，進行分堆堆放，以防止串料造成級配不穩(wěn)定，在雨季對銑刨料應(yīng)當進行遮蓋處理。

2）配合比設(shè)計是保證廠拌熱再生瀝青混合料質(zhì)量的關(guān)鍵一步，必須嚴格按照技術(shù)要求和設(shè)計文件進行，如遇原材料發(fā)生變化則要按上述要求重新進行配合比設(shè)計，并驗證[18]。