二次就地熱銑刨RAP料對再生混合料影響試驗探究

吳鐘良 卜胤 余榮斌

（江西省天馳高速科技發展有限公司，江西 南昌 330103）

大廣高速公路武吉北段k2775+000～k2779+750路段在2015年進行過第一次就地熱再生，經過5年荷載作用，該路段出現了瀝青老化、集料剝落、縱向疲勞裂縫等病害，為改善路面使用性能、保證行車安全舒適、延長路面使用壽命,依據目前國家提倡的環保資源節約意識，對該路段實施二次就地熱再生工程，實現舊瀝青混合料路面的100%現場再生利用。

在實施二次就地熱再生過程中，由于瀝青混合料在第一次再生熱銑刨過程中，級配發生過一定程度的細化、破碎，又經過5年行車荷載的長期作用，二次再生路面熱銑刨再次對再生瀝青混合料級配進一步細化，導致粗料數量減少、粉料增多現象。因此，做好二次就地熱再生瀝青混合料級配選擇是關鍵，確定最優級配后，再進行二次再生混合料的高溫穩定性、低溫抗裂性及耐久性等路用性能試驗。

一、RAP料調查與試驗分析

（一）RAP 料級配細化分析

通過調查和收集上行行車道k2775+000～k2779+750的最原始路面瀝青混合料級配（AC-13）及2015年第一次熱銑刨后的再生混合料級配數據，并與二次就地熱銑刨RAP料級配數據進行對比試驗分析。試驗結果如表1所示。

表1 RAP抽提篩分結果

從篩分結果可以看出，原設計級配在經過第一次熱銑刨的情況下，整體變化不大，但在經過5年行車荷載作用后，又進行二次就地熱銑刨，級配變化較大，4.75mm、9.5m通過率比第一次熱銑刨后提高16.3%、12.9%，可以表明，骨料發生磨耗和破碎，二次熱銑刨后級配有一定程度的細化，但級配仍然符合AC-13瀝青混合料級配控制的施工技術規范要求。

（二）RAP 集料的破碎程度分析

分形維數可以表征具有自相似性的物體幾何特征，為了量化RAP集料的破碎程度，本文采用分形維數分析RAP料再生后的粒度分形特征。分形維數D可以根據篩分試驗的質量-頻率關系求得，破碎分布方程如式1所示。

式中:MT、M(x) 分別表示碎塊的總質量和篩下累計質量；x、xm分別表示碎塊的粒徑和最大粒徑；D為碎塊分布的分形維數。

將上式兩邊同時取對數可得：

在lg[M(x)／MT]－lg（x／xm）所示的雙對數坐標中，采用最小二乘法進行數據擬合，擬合直線的斜率即為(3-D)，從而得到RAP料破碎程度的分形維數D。

通過對第一次就地熱銑刨RAP與二次就地熱銑刨RAP的破碎程度進行分析，lg[M(x)／MT]－lg（x／xm）曲線如圖1所示。

圖1 兩次就地熱銑刨RAP破碎程度曲線圖

通過表2和圖1可知，一次就地熱再生RAP料和二次就地熱再生RAP料篩下累計質量的百分含量與篩孔尺寸在雙對數坐標系中均呈良好的線性關系，說明RAP料在銑刨后破碎分布符合分形規律。二次就地熱再生RAP料的分形維數為2.509，一次就地熱再生RAP料的分形維數為2.363，由于分形維數表征的是RAP料破碎程度，分形維數越大，破碎程度越高，說明二次就地熱再生對RAP料具有一定程度的破碎和細化作用。

表2 不同RAP料破碎程度

二、級配優化與工程實踐

在上行行車道k2775+000～k2779+750范圍中分別選取3個路段進行再生級配對比優選。其中新增加集料規格為11mm～16mm、6mm～11mm、0mm～3mm。再進行設計摻配合成級配為1#：5.0%、5.0%、3.0%、銑刨增加量87%；2#：5.0%、8.0%、2.0%、銑刨增加量85%；3#：5.0%、11.0%、4.0%、銑刨增加量80%。采用3個摻配級配在試驗段施工并進行工后質量檢測，結果如表3所示。

表3 三個摻配級配工后質量檢測結果

分析以上試驗結果并結合工程實際可知，采用1#級配二次就地熱再生雖然壓實度和滲水系數滿足要求，但是新的粗料摻配較少，級配較細，路面構造深度不滿足規范要求。采用3#級配相比于2#級配經過鋪裝碾壓后各項檢測參數均較好且滿足規范要求，鋪面效果良好。因此，工程實際采用的優化級配為11mm～16mm:6mm～11mm:0mm～3mm=5.0%:11.0%:4.0%，銑刨料添加量為80%。

三、二次就地熱再生路用性能

為了驗證二次再生瀝青混合料的路用性能，采用檢測數據和鋪裝效果較好的3#級配比例分別進行了浸水馬歇爾、凍融劈裂、高溫車轍和低溫彎曲梁試驗，具體試驗結果如表4、表5和表6所示。

表4 抗水損害性能

表5 高溫穩定性

表6 低溫抗裂性能

從試驗結果可以看出，二次就地熱再生瀝青混合料殘留穩定度MS的凍融劈裂強度比TSR的值滿足施工技術規范要求，說明二次再生瀝青混合料抵抗水損害的能力較良好，高溫穩定性依然高于常規的新瀝青混合料技術標準，說明二次再生瀝青混合料高溫穩定性好。破壞應變值為2627με，高于新拌瀝青混合料技術規范要求,可以綜合評價二次再生瀝青混合料的低溫抗裂性能良好。

四、結語

通過對二次就地熱銑刨RAP料進行級配優化設計，并結合實際工程進行驗證，其質量滿足規范技術要求，鋪面效果良好。在最優級配設計和實際工程驗證基礎下，二次就地熱再生瀝青混合料的浸水馬歇爾、凍融劈裂、高溫車轍和低溫彎曲梁指標等各項路用性能都能滿足施工技術規范要求。