瀝青路面就地熱再生技術對舊料利用技術研究

崔 亮 李 艷

(1.寶雞市公路建設局，陜西 寶雞 721000； 2.西安公路研究院，陜西 西安 710061)

瀝青路面就地熱再生技術對舊料利用技術研究

崔 亮1李 艷2

(1.寶雞市公路建設局，陜西 寶雞 721000； 2.西安公路研究院，陜西 西安 710061)

依托就地熱再生在廣東機荷高速的應用實例，對舊料利用的關鍵技術進行了研究，主要包括舊料的性能評價、再生混合料的配合比設計以及舊料利用率對再生料路用性能的影響，研究結果表明，隨新料添加比例的增加，再生混合料的動穩定度減小，高溫穩定性減弱，而水穩定性和低溫抗裂性顯著提高。

瀝青路面，就地熱再生，舊料利用，路用性能

0 引言

由于交通荷載和自然因素的長期作用，瀝青路面材料特別是瀝青膠結料會發生不可逆的質量劣化。當使用性能低于規范的規定值時，需要對路面進行維修或改建[1]。瀝青路面再生利用可節約大量原材料(瀝青、砂石等)，同時減少工程投資，利于廢料處理和保護環境，具有顯著的社會經濟效益以及環境效益[2，3]。瀝青混凝土路面就地熱再生技術作為就地熱再生技術的一種，是指采用專用的熱再生設備，對瀝青路面進行加熱、銑刨，就地在回收的舊瀝青混合料中添加再生劑、新的瀝青結合料和新的礦料對其進行重新加工，形成再生瀝青混合料[4，5]。

本文首先對舊路面性能進行評價與分析，探討再生瀝青混合料組成設計方法并進行路用性能驗證；隨后針對不同舊料利用率下的再生混合料的路用性能變化情況，分析了舊料利用率對再生混合料的路用性能影響；提出了實體工程中舊料摻配率的參考因素。

1 瀝青路面舊料性能評價與分析

課題組對廣東機荷高速舊料進行抽提回收，進行抽提試驗回收老化瀝青，進行三大指標分析。舊瀝青性質的檢測結果如表1所示。

從表1可知，原路面中瀝青已發生一定程度老化，針入度、延度和軟化點均大幅降低，遠低于原路面采用的70號瀝青的規范要求。說明老化瀝青的膠體結構已發生改變，由原來的溶—凝膠型瀝青轉化為了溫度敏感性較大的凝膠型瀝青。

表1 舊瀝青性質檢測結果

將舊料經過抽提回收后，分離出舊集料，舊集料力學性能測定結果如表2所示。

表2 集料的主要力學性能指標 %

由表2可以看出，與新料相比，舊料的壓碎值增大，磨耗性變差，舊料強度顯著減小。從壓碎值、洛杉磯磨耗損失來看，舊料主要力學性能仍然能滿足高速公路和一級公路對粗集料的技術要求，可以直接使用。

對舊瀝青路面回收的混合料進行抽提確定瀝青含量，同時將燃燒后得到的集料進行篩分，確定舊料級配。得到該瀝青混合料的瀝青含量為4.65%(油石比4.88%)。級配分析結果如圖1所示。從圖1可以看出，級配曲線在2.36 mm～9.5 mm的篩孔范圍內偏向甚至超過了級配下限，可見舊集料整體偏粗，這可能是由于路面在使用過程中造成了細集料流失。雖然整體級配曲線基本處于級配范圍之內，但是其級配結構并不理想，需要對其進行調整。

綜上分析，已知舊瀝青路面瀝青老化程度、集料力學性能及級配情況后，可進一步確定再生劑以及新熱拌瀝青混合料添加量來進行熱再生混合料配合比的設計。

2 再生混合料的配合比設計

2.1 再生劑摻量的確定

在回收的老化瀝青中添加不同劑量(以與舊瀝青百分比計)的江蘇RA-100再生劑，通過瀝青膠結料三大指標試驗確定各種計量下瀝青性能恢復程度，試驗結果見表3。

表3 添加不同劑量再生劑后的瀝青性能

從表3的試驗結果看，再生劑添加量從少到多，再生瀝青的性能呈逐漸軟化的趨勢。針入度由小逐漸增大，軟化點由高逐漸變低，延度也由小逐漸變大。由于再生劑的摻加，舊路面瀝青的路用性能得到改善。

再生劑添加量以使舊瀝青性能恢復至原路面所使用瀝青標號(A-70)的下一等級(即A-50)為目標。當再生劑添加量為9%(以與舊瀝青百分比計)時，其瀝青性能滿足A-50號瀝青的三大指標及要求，因而初步確定該路面的再生劑添加量為9%。

2.2 新拌瀝青混合料的確定

1)新添加混合料級配的確定。

原AK-16路面部分細集料流失且局部抽樣板塊存在較大空隙，設計采用AC-10型瀝青混合料對原級配予以微調修正。經試配，AC-10型瀝青混合料生產配合比為：4.75 mm～9.5 mm∶2.36 mm～4.75 mm∶0 mm～2.36 mm∶礦粉=47∶8∶40∶5。其級配曲線見圖2。

2)新料添加比例的確定。

考慮在滿足規范中關于熱再生新摻加料比例在30%內的條件下[5]，盡可能的提高舊料的利用率，選取30%，20%，10%的新AC-10(按舊瀝青混合料的質量百分比計)作為摻加的新料。不同摻加比例下得到的再生混合料級配曲線如圖3所示。

由圖3可知，根據目標配合比設計結果，隨新料添加比例的增加，再生混合料的級配曲線整體趨近規范規定AC-16的級配中值。由此確定新瀝青混合料的添加比例為舊瀝青混合料的30%，即合成的再生瀝青混合料中新舊瀝青混合料的含量分別為23%和77%。按該比例得到的再生瀝青混合料的合成級配見表4。

表4 瀝青混合料的礦料級配組成及要求

級配類型通過下列篩孔(方孔篩,mm)的質量百分率/%191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075AC-16級配上限10010092806248362618148級配下限1009076603420139754級配中值100958470483424.517.512.59.56合成混合料1009786.161.835.323.618.714.310.37.54.5

3)新瀝青添加量的確定。

在舊混合料中添加9%的再生劑(以舊瀝青質量的百分比計)后與新AC-10的礦料按比例混合，按AC-16瀝青混合料技術要求設計，馬歇爾試驗技術指標要求見表5。

表5 馬歇爾試驗技術指標(1-4地區重交路段)

新添加的基質瀝青為A-70，其技術指標見表6。新瀝青用量以合成后的混合料礦料總質量為基準，按油石比0，0.2%，0.4%，0.6%的量分別進行添加，依據馬歇爾配合比設計方法進行試驗，試驗結果見表7。

表6 新添加瀝青(A-70)的技術指標

表7 熱再生混合料馬歇爾試驗結果

根據表7中的試驗結果，依據AC-16馬歇爾配合比設計要求和JTG F40—2004公路瀝青路面施工規范中熱拌瀝青混合料的配合比設計方法，初步確定最佳新瀝青添加量為(油石比)0.2%。

因此，再生混合料配合比為：舊路面材料+9%再生劑(按舊瀝青質量的百分比計)+30%的新AC-10(按舊瀝青混合料的質量百分比計，油石比4.88%)+0.2%的新瀝青(按總礦料質量的百分比計)。

4)再生瀝青混合料性能評價。

按照上述再生混合料的配合比成型試件，分別做瀝青混合料的車轍試驗、低溫彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗，以此檢驗在最佳瀝青含量下的再生瀝青混合料的高、低溫穩定性和水穩定性，試驗結果如表8所示。

表8 瀝青混合料路用性能檢驗結果

由表8可以看出，所設計的再生瀝青混合料配合比能滿足普通AC-16瀝青混凝土馬歇爾配合比設計技術要求和配合比設計檢驗要求。再生混合料的配合比設計合理可行。

3 舊料利用率對再生混合料路用性能的影響

舊料摻配率不僅影響經濟性，而且影響再生路面的使用性能。本課題在確定再生劑比例為9%(以舊瀝青質量的百分比計)且為最佳瀝青用量時，在不同舊料利用率下(新添加混合料分別占舊料的10%，30%，50%)，分別做瀝青混合料的車轍試驗、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗，低溫彎曲試驗，進一步研究不同舊料利用率對再生混合料路用性能的影響。試驗結果見表9～表12。

表9 車轍試驗結果

表10 浸水馬歇爾試驗結果 %

表11 凍融劈裂試驗結果 %

表12 低溫彎曲試驗結果

車轍試驗結果表明：

1)新料占舊料比例為10%～50%時，再生瀝青混合料動穩定度滿足規范要求。與普通瀝青混合料相比，再生混合料的高溫穩定性較好。

2)在10%～50%比例范圍內，隨新料添加比例的增加，再生混合料的動穩定度減小，這是因為舊料中的瀝青由于老化作用粘度和勁度增大，新料摻加的越多，整體混合料中的瀝青粘度減小。也就是說，隨著舊料摻配率的增大，再生混合料的高溫穩定性隨之提高。

綜合水穩定性試驗結果可知：

1)新料占舊料比例為10%～50%時，再生混合料的殘留穩定度與凍融劈裂強度比隨新料添加比例的增大而增大，且該比例范圍內復拌型再生混合料殘留穩定度滿足規范要求。

2)新料摻加量越大，細集料增多，再生混合料的級配得到優化，水穩性能越好，同時意味著舊料的摻入在一定程度上削弱了再生料的水穩性。

通過低溫彎曲試驗結果可見：

1)新料占舊料比例為10%～50%時，再生混合料的最大彎拉應變εB隨新料比例的增大而增大。復拌型再生混合料最大彎拉應變εB滿足規范低溫抗裂性要求。

2)采用較大的舊料摻配率的再生路面低溫性能較差，這也說明了瀝青路面老化的最大危害在于低溫抗裂性能的大幅衰減。

4 結語

主要結論如下：

1)瀝青路面中舊瀝青老化嚴重，集料性能有所降低，級配不滿足現行規范中AC-16的級配要求。

2)確定了就地熱再生配合比為：舊瀝青路面材料+9%再生劑(以舊瀝青質量的百分比計)+30%新瀝青混合料AC-10(按舊瀝青混合料的質量百分比計，油石比4.88%)+0.2%新瀝青(按總礦料質量的百分比計)，并經路用性能檢驗，所設計的熱再生瀝青混合料滿足普通AC-16瀝青混凝土要求。

3)不同舊料利用率下(新添加混合料分別占舊料的10%，30%，50%)，再生瀝青混合料的路用性能試驗結果表明：隨新料添加比例的增加，再生混合料的動穩定度減小，高溫穩定性減弱，而水穩定性和低溫抗裂性顯著提高。

[1] 張敏英，龍水根.瀝青熱再生材料與設備試驗研究及關鍵技術要求[J].養護機械與施工技術，2005(2):32-35.

[2] 黃建躍，劉先淼.談發展瀝青再生技術的幾個關鍵問題[J].公路，2003，8(8):103-107.

[3] 董澤蛟.再生瀝青混合料路用性能研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業大學，2004:18-21.

[4] J 12274—2013，城鎮道路瀝青路面就地熱再生施工及驗收規程[S].

[5] JTG F41—2008，公路瀝青路面再生技術規范[S].

The technology research on asphalt pavement in place hot recycling technology to old material use

Cui Liang1Li Yan2

(1.BaojiRoadConstructionBureau,Baoji721000,China; 2.Xi’anHighwayResearchInstitute,Xi’an710061,China)

This paper analyzes the key technologies about the utilization of old asphalt mixture, according to the application of hot-in place recycling technology in Guangdong Ji-He Expressway. The main contents include the evaluation of old asphalt mixture, mixture design and the rate of utilization about old asphalt mixture’s affection to the road performance of hot-in place recycling asphalt mixture. The results show that, with the increase of new added asphalt mixture’s proportion, the dynamic stability of hot-in place recycling asphalt mixture decreases, its high temperature stability reduced, but the water stability and low temperature cracking resistance significantly increased.

asphalt pavement, hot-in place recycling technology, utilization of old asphalt mixture, road performance

2015-02-11

崔 亮(1972- )，男，工程師； 李 艷(1990- )，女，助理工程師

1009-6825(2015)12-0141-03

U416.217

A