瀝青路面再生技術在公路養護中的應用

謝啟星

摘 要：瀝青熱再生技術是指對舊路面進行翻修、利用的一項技術，對舊路面進行翻挖、回收、加熱、破碎、篩分后，與再生劑、新瀝青、新集料等重新拌合成瀝青混合料后重新鋪筑的一整套工藝。對于舊路面返修加固可以節約大量的資金成本，也能夠實現資源的可持續發展要求。瀝青路面的老化主要是瀝青混合料在紫外線、熱能、氧化作用下，路面結構軟化、荷載降低等產生破壞所致。目前，對于瀝青混合料的老化作用機理研究開始從宏觀轉向分子結構的微觀結構認識，根據瀝青老化分析中分子的運動規律，更好的分析熱拌瀝青混合料受剪切破壞的規律。本文通過熱拌瀝青混合料的技術、熱再生瀝青混合料配比、熱再生瀝青混合料性能分析，得到RAP的最佳摻量應為40%。

關鍵詞：瀝青路面;熱拌再生;瀝青老化;公路養護

中圖分類號：U416.217;U418.6 文獻標識碼：A

0 引言

瀝青路面的老化，主要是瀝青混合料在高溫環境和交通荷載雙重作用下產生的一種疲勞破壞，瀝青老化這一不可逆作用同時也使得路面荷載進一步降低。隨著瀝青路面老化，瀝青混合料的性能也逐漸降低，這種老化呈現規律性變化。瀝青混合料的老化作用主要受存儲、運輸、攤鋪作用的影響，在瀝青攤鋪過程中瀝青溫度較高老化作用較為明顯，在高溫狀態下瀝青老化一直在發生和發展[1]。

1 瀝青熱再生法施工注意事項

（1）經過試驗確定再生瀝青混合料的有效加熱拌和溫度，避免溫度過高或過低，盡可能避免由于高溫加大瀝青的老化。目前最常用的加熱爐采用耐火材料的熱風加熱爐，其作用原理是采用高溫煙氣加熱瀝青混合料，避免混合料直接與火焰接觸，降低瀝青混合料再次老化問題。這種設備的主要缺點是加熱時間較長，造成能源浪費，同時也導致施工時間延長。（2）和新鋪瀝青一樣，熱再生瀝青需要在運輸過程中采取保溫防粘結設備措施，盡可能減少加熱后再生瀝青料的長距離運輸[2]。（3）舊瀝青混合料一般加熱至130℃以上會有大量的煙氣產生，帶走瀝青中的部分輕油分，直接排放會對大氣造成污染，直接采用布袋進行除塵，久而久之再生瀝青設備的除塵效果就會受到影響。

2 熱再生瀝青的配比設計

2.1 原材料試驗

本文采用的RAP料為某省道路面回收料。經過分析研究表明：進行目標配合比設計時，主要是RAP料中的舊瀝青以及舊集料。對二者進行相關試驗，結果表明原料符合相關技術指標。

再生瀝青混合料中所采用的新瀝青為SK70號基質瀝青，通過對相關指標進行檢測，結果表明試樣符合相關技術標準。

再生劑采用RA-25型再生劑，通過對再生劑60℃粘度等指標進行測定，結果均滿足規定要求。

通過篩分試驗對不同RAP摻配率下的礦料級配進行確定，通過對級配曲線的繪制說明：不同RAP摻配率下的礦料級配無明顯差異。

2.2 最佳瀝青用量確定

對瀝青的最佳用量確定過程，主要是利用馬歇爾試驗進行，結果如下所示：

3 熱再生瀝青性能分析

3.1 高溫穩定性分析

高溫影響下，瀝青混合料會發生不同程度的永久變形，主要病害類型為：車轍、推移、泛油等。受以上病害影響，瀝青路面的使用壽命大大降低。針對這種現象，瀝青的熱再生應對混合料的高溫穩定性進行相應試驗分析。由于舊瀝青使用年限較長，老化程度較高，軟化點比新瀝青較高，高溫性能表現較好。經過試驗表明：熱再生瀝青混合料中，高溫性能主要受到舊瀝青摻量的影響。因此本次試驗通過設定不同的RAP摻配比進行分析研究，RAP摻配比分別取30%、40%、50%。通過設定不同摻量的RAP，來分析材料的高溫性能分析，最終得到最佳RAP摻配比。

進行試驗時，在混合料中摻入了一定比例的再生劑，再生劑能夠降低舊瀝青的粘性，從而影響混合料的高溫穩定性。通過試驗來表明RAP與再生劑對混合料各項指標的影響程度，以及實際工程中是否可以忽略再生劑對混合料的影響。

3.1.1 高溫評價指標

采用的主要試驗為車轍試驗，高溫性能的評價指標為DS（動穩定度）。材料的高溫性能與動穩定度的數值呈現正相關的變化規律。即DS值越大，高溫性能越好。動穩定度的公式如下所示[3]：

DS=（t2-t1）×N×C1×C2/（d2-d1）

上式中DS指評價指標動穩定度;t1和t2表示獲取車轍數據的時刻;d1和d2表示該時刻的車轍深度。C1和C2表示試驗常數;N=42次/min。

3.1.2 試驗結果分析

本文依據相關試驗規程進行車轍試驗，結果如表2所示。

根據規范要求，瀝青混合料的DS值應>

1 000次/mm。以上DS的數值變化規律表明：摻入RAP料后，混合料的高溫穩定性能夠符合規范要求。當RAP摻量增加時，DS數值也在增大，通過不斷的實驗對比得出：一定范圍內，RAP摻配量越大，材料抵抗車轍的能力越強。本文通過對以上數據進行擬合，得到變化曲線的相關系數為0.994 2。如圖1所示。證明上述結論的正確性，同時也表明再生劑對混合料高溫性能的影響可以忽略不計。

3.2 水穩定性分析

RAP料的舊瀝青在使用過程中會發生老化現象，因此材料的粘結性較低，當在RAP中加入新瀝青后，會在新舊瀝青的接觸面形成較弱的接合面。在水的作用下，會滲入到混合料的內部，最終出現水毀病害。通過結構的微觀分析得出結論：在一定范圍內，RAP摻量越大，再生料的水穩定性越低。

對水穩定性進行分析研究，采用的試驗方法為浸水馬歇爾試驗。該試驗的方法簡便，制件簡單，試驗結果能較好的反應材料的水毀能力。

試驗數據如表3所示。

通過以上實驗分析可知：RAP摻配率為30%時，殘留穩定度指標為91.7%;RAP摻配率為40%時，殘

留穩定度指標為89.9%;RAP摻配率為50%時，殘留穩定度指標為84.9%。規范規定該指標應大于80%。通過以上數值變化分析：當RAP料摻配率增加時，殘留穩定度開始下降，RAP摻配率為50%時，殘留穩定度數值下降較多。

3.3 RAP料摻配率確定

通過對以上性能分析，得到了相應的指標數值。通過不同摻配率下混合料水穩定性分析可知：RAP摻配率為40%～50%范圍內殘留穩定度的降低率比摻配率為30%～40%范圍內降低程度大。通過對高溫穩定性分析可知，隨著RAP摻配率的增大，高溫穩定性呈線形增長，RAP摻配比為30%時，指標值提高最小，RAP摻配比為50%時，指標值提高最大。綜合以上分析選取RAP的摻配率為40%。

4 熱再生瀝青路面處理

4.1 局部挖補

技術人員應對病害情況進行調查，來確定開挖的邊界線。用風鎬挖病害部位中心位置，然后向周邊開挖。當開挖深度較大時，應進行挖臺階處理，并保證坑壁垂直成一條線。對坑槽進行清理，同時保證坑底和周圍的濕潤性。在坑底、臺階處噴灑乳化瀝青，保證無露白現象。瀝青混合料上層攤鋪完成后，先對周邊進行碾壓，然后中間進行碾壓，直到碾壓密實。

4.2 路面銑刨

技術人員將每層的位置進行標記，如上層銑刨后發現下層仍有病害，需要對損害層的面積和深度進行計算。在進行銑刨施工時，應對廢料進行清理，最終使銑刨后的路面底部平整、無松動。銑刨完成后，應對面層進行拉毛處理，使新舊結構層之間能夠較好的結合起來。

4.3 路面鋪筑

（1）攤鋪。對于病害程度較小、面積較小的位置，應進行人工攤鋪;面積較大的位置應使用機械進行攤鋪。同時對攤鋪的平整度和平縱坡進行有效控制。機械攤鋪時，攤鋪速度應控制在2 m/min～6 m/min，當發生離析時，應及時進行人工處理。（2）壓實。新舊路面結合部位應進行壓實度控制，保證壓實度大于97%。壓實工作應分三個階段，初壓、復壓、終壓。同時應對碾壓速度和碾壓溫度進行有效控制，壓路機不得進行轉彎和滯留。

5 結語

本文通過對熱再生瀝青混合料進行分析，得出以下結論：

（1）對熱再生瀝青混合料的性能和老化進行了相應分析，表明了瀝青發生老化現象的原因和機理，為實際工程中方法的選用提供了理論參考。（2）通過對原材料進行試驗，分別得到了RAP不同摻配率下的新瀝青最佳摻量和再生劑最佳用量。（3）RAP的摻量在一定范圍內，能夠對混合料的高溫穩定性起到正向促進作用，但會導致材料的水穩定性降低。

參考文獻

[1]喬向軍.瀝青路面熱再生技術在公路工程中的應用[J].交通世界，2020（25）：50+103.

[2]劉策.瀝青路面廠拌熱再生技術[J].建材與裝飾，2019

（14）：200+270.

[3]王小兵.高摻量RAP在瀝青路面熱再生技術中的應用[D].鄭州大學，2019.