廠拌熱再生技術(shù)在瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程的應(yīng)用

鄒克群,鐘劍紅

（江西贛東路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,江西 撫州 344000）

0 引言

近年來，我國的高速公路建設(shè)為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了便利條件，但隨之而來的是養(yǎng)護(hù)任務(wù)的加重。在溫度、空氣、光和水等外界環(huán)境因素的交替影響以及車輛荷載的作用下，路面材料發(fā)生一系列不可逆性的變化，降低了路用性能。為了恢復(fù)道路路用性能，通過采取適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)翻修工藝，使瀝青逐漸恢復(fù)其原有性能甚至超過原來的性能。廠拌熱再生技術(shù)是對原有瀝青路面進(jìn)行再生利用的一種技術(shù)手段，回收的混合料具有良好性能。與傳統(tǒng)的碾磨重鋪技術(shù)相比，它是一種經(jīng)濟(jì)實用的路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)，也是目前對舊瀝青路面進(jìn)行再利用的有效途徑之一[1]。該文重點闡述了熱再生技術(shù)在瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用，研究再生瀝青混合料相關(guān)物理力學(xué)性能及熱再生施工控制指標(biāo)，探討熱再生技術(shù)較其他養(yǎng)護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢。

1 工程概況

某高速公路全線長126.44 km，雙向四車道設(shè)計，設(shè)計車速100 km/h。該高速公路路面結(jié)構(gòu)如下：上面層采用4 cm AC-13，中面層為6 cm AC-20，下面層采用6 cm AC-25，基層為45 cm水泥穩(wěn)定碎石基層。路面瀝青面層結(jié)構(gòu)較薄，承載能力較一般路面低，經(jīng)過多年通車運營，路面技術(shù)狀況逐年下降。根據(jù)路面病害調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計，病害以橫向裂縫和豎向裂縫為主，占總破損面積66%；其次是沉陷，占總破損面積的12%；其他破壞形式相對較少。根據(jù)路面破損狀況及結(jié)構(gòu)設(shè)計，擬將瀝青廠伴熱再生技術(shù)應(yīng)用于瀝青下面層。

2 工程實踐

2.1 廠拌熱再生混合料目標(biāo)配合比設(shè)計

2.1.1 RAP 的性質(zhì)及級配組成

對舊瀝青路面銑刨料漿進(jìn)行抽提、篩分后，將舊瀝青路面的下面瀝青層以AC-25篩分為粒徑0～5 mm、5～10 mm、10～20 mm，得到RAP中的瀝青含量、表觀相對密度、毛體積密度及相對密度。RAP性質(zhì)、集料和RAP級配組成、合成級配組成結(jié)果見表1～3所示。

表1 RAP的性質(zhì)

2.1.2 新集料

集料選用附近采石場破碎得到的玄武巖碎石，選取2.36～4.75 mm、4.75～13.2 mm、13.2～19 mm 作為集料的粒徑范圍。根據(jù)高速公路的相關(guān)技術(shù)要求，粗集料壓碎值的檢測結(jié)果不超過20%，粗集料的磨耗值檢測結(jié)果不超過28%，集料與瀝青的黏附性滿足不小于4級，且粗集料的表觀密度檢測結(jié)果滿足不小于2.5 g/cm3，而細(xì)集料的堅固性檢測結(jié)果滿足不小于5%，砂當(dāng)量檢測結(jié)果滿足不小于67%。

2.1.3 再生劑

從再生劑性能檢測試驗結(jié)果來看，再生劑的各項技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)范中RA-1型再生劑的技術(shù)要求，說明所取再生劑性能高效。其中60 ℃運動黏度為5.347 mm2/s，閃點不宜小于220，薄膜烘箱試驗前后質(zhì)量變化在-3%～3%，老化前后 60 ℃運動黏度比不宜大于30%。

2.1.4 最佳瀝青用量的確定

根據(jù)國內(nèi)當(dāng)前已有的工程實踐經(jīng)驗，對瀝青目標(biāo)用量（含新、舊瀝青及再生劑）進(jìn)行估算，可以初步定量估算總瀝青含量[2]，其初選級配中a取73.3，b取19.4，c取7.2，K取0.18，F(xiàn)取0.2，計算得出瀝青目標(biāo)用量P=4.273 3%。

表2 集料和RAP級配組成表

表3 合成級配組成表

式中，P——再生瀝青混合料消耗的瀝青量的估計值（%）；a——2.36 mm 以上的集料所占比例（%）；b——通過2.36～0.075 mm的集料所占比例（%）；c——通過0.075 mm篩孔集料所占比例（%）；K——系數(shù)，與c值大小有關(guān)。當(dāng)c在大于等于11%到小于15%范圍時，取0.15；而當(dāng)c在大于等于6%到小于等于10%區(qū)間時，取0.18；當(dāng)c小于等于5%時，取小于0.20；F——系數(shù)，取決于集料比重性質(zhì)和表觀特性，在0～2.0之間取值，缺乏資料取0.7。

按照已制定出的油石比（確定了3.7%、4.0%、4.3%、4.6%、4.9%五種），加入P用量的新瀝青，制備馬歇爾試件[3]。首先在馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實儀上正反擊實成型馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)試件75次，在室內(nèi)陰涼干燥處靜置24 h之后，用自動脫模機(jī)脫模，對試件進(jìn)行體積參數(shù)的測試。然后將試件浸泡在60 ℃的恒溫水箱中約30 min左右，測定計算出了相對穩(wěn)定度系數(shù)和流值，試驗結(jié)果如表4所示。根據(jù)圖1各個參數(shù)與油石比的曲線確定出最佳瀝青用量為4.3%。

圖1 馬歇爾試驗各個參數(shù)與油石比的關(guān)系圖

表4 AC-25再生瀝青混合料馬歇爾指標(biāo)

2.2 廠拌熱再生的施工工藝

2.2.1 拌和工藝

廠拌熱再生瀝青混合料的混合采用改進(jìn)的間歇式瀝青混合料制備設(shè)備，配備加熱、配料、計量裝置。進(jìn)料順序為：RAP及再生劑→新集料→新瀝青→礦粉→輸出料。其中，RAP及再生劑加熱溫度為100～120 ℃，新瀝青加熱溫度為155～165 ℃，新礦物材料加熱溫度為185～200 ℃；RAP干拌10 s，RAP與再生劑、新集料干拌15 s，濕拌30 s，確保瀝青完全覆蓋在礦石顆粒上，確保細(xì)、粗集料無團(tuán)聚、白化、離析現(xiàn)象。

2.2.2 現(xiàn)場施工工藝

按現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范規(guī)定，廠拌熱再生瀝青路面施工技術(shù)要求與普通瀝青路面施工技術(shù)要求有明顯差異，關(guān)鍵在于廠拌熱再生瀝青路面相較于普通熱拌和瀝青混合料壓實溫度需要提升4～12 ℃，但不超過200 ℃[3]。現(xiàn)場管理人員應(yīng)對路面銑刨機(jī)車輪的平均行走速度、攤鋪范圍、作業(yè)溫度范圍、路面作業(yè)遍數(shù)等數(shù)據(jù)一一記錄并嚴(yán)格進(jìn)行控制。其中，銑刨機(jī)的行車速率應(yīng)控制在15 m/min左右，施工控制標(biāo)準(zhǔn)見表5所示。

表5 施工技術(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)

2.3 廠拌熱再生的施工質(zhì)量檢測

2.3.1 馬歇爾穩(wěn)定度測試

對鋪筑完成后的瀝青路面下面層進(jìn)行鉆芯取樣，并進(jìn)行馬歇爾試驗[4]。表6所示為直徑為100 mm的芯樣馬歇爾穩(wěn)定度測試結(jié)果，下面層的厚度設(shè)計值為6 cm，由于加鋪了一層1 cm碎石封層，所取試件高度均小于5 cm，最后試驗結(jié)果表明各試件高度的芯樣馬歇爾穩(wěn)定度均滿足規(guī)范要求。

表6 馬歇爾穩(wěn)定度測試結(jié)果

2.3.2 滲水系數(shù)的測試

滲水系數(shù)的測試項目均必須按照行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTGE60—2008）所提出的有關(guān)技術(shù)參數(shù)規(guī)定進(jìn)行，測試結(jié)果見表7。行車道東西向兩側(cè)的瀝青路面滲水系數(shù)明顯略高于瀝青路面中央分隔帶側(cè)，多數(shù)測試點尺寸精度均完全能夠滿足規(guī)范要求。

表7 滲水系數(shù)測試結(jié)果

由測試結(jié)果可知，與公路養(yǎng)護(hù)前相比，穩(wěn)定度及滲水系數(shù)均滿足要求，表明瀝青路面經(jīng)熱再生處理后路面性能得到改善。在合理的再生劑用量下，廠拌熱再生瀝青路面施工技術(shù)取得了較好效果，在高速公路養(yǎng)護(hù)工程中具有良好的應(yīng)用前景。

3 結(jié)語

該文依托某高速公路工程，從廠拌熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計、施工工藝和質(zhì)量控制三個方面進(jìn)行分析，得出廠拌熱再生技術(shù)在公路工程瀝青路面養(yǎng)護(hù)中具有良好的應(yīng)用前景，結(jié)論如下：

（1）與普通瀝青混合料相比，再生瀝青混合料的配合比設(shè)計有明顯不同。在配合比設(shè)計時，應(yīng)全面了解再生瀝青混合料RAP的物理力學(xué)性能，合理、針對性地優(yōu)化配合比。

（2）通過對比來看，再生瀝青混合料拌和主要注重運行控制、計量控制和溫度控制三個方面，且熱再生瀝青路面的壓實溫度比普通熱拌瀝青混合料壓實溫度要高4～12 ℃。

（3）對已鋪裝的再生瀝青路面性能進(jìn)行檢測，路面穩(wěn)定度、滲水系數(shù)滿足規(guī)范要求，表明該項目應(yīng)用瀝青路面再生技術(shù)取得了較好成效。