廠拌熱再生所需廢舊瀝青混合料性能研究

李瑞斌

【摘 要】本文通過(guò)試驗(yàn)系統(tǒng)的研究了熱再生瀝青混合料應(yīng)用時(shí)的舊料摻配比例、再生劑的用量和油石比，并對(duì)熱再生瀝青混合料的路用性能進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)國(guó)道312線養(yǎng)護(hù)維修中舊瀝青路面材料的處理與儲(chǔ)存進(jìn)行了闡述和要求。

【關(guān)鍵詞】再生瀝青混合料；廠拌熱再生；廢舊料

1 廠拌熱再生的配合比設(shè)計(jì)

1.1 舊料比例確定

本文把分別以40%、30%、20%、0%的比例依次加入到新料中，舊料摻配率的級(jí)配均采用偏向規(guī)范中值來(lái)研究，合成相應(yīng)的級(jí)配后，進(jìn)行混合料的試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果為：40%的舊料比例時(shí)，瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度為93%、劈裂強(qiáng)度為85%、動(dòng)穩(wěn)定度為3125次/mm，彎拉應(yīng)變?yōu)?612；30%的舊料比例時(shí)，瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度為95%、劈裂強(qiáng)度為847%、動(dòng)穩(wěn)定度為3095次/mm，彎拉應(yīng)變?yōu)?395；20%的舊料比例時(shí)，瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度為91.5%、劈裂強(qiáng)度為83.5%、動(dòng)穩(wěn)定度為2452次/mm，彎拉應(yīng)變?yōu)?761；0%的舊料比例時(shí)（全部新材料），瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度為94.2%、劈裂強(qiáng)度為85%、動(dòng)穩(wěn)定度為1878次/mm，彎拉應(yīng)變?yōu)?641。

從表可以看出摻加20%、30%、40%的舊料的再生混合料，瀝青混合料的性能基本可以滿足規(guī)范的要求，對(duì)應(yīng)混合料的性能變化來(lái)看，舊料摻配率30%內(nèi)再生瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度均較新瀝青混合料高，但當(dāng)摻配率繼續(xù)增加到40%時(shí)，其劈裂強(qiáng)度出現(xiàn)了一定程度的降低。隨著舊料摻量的提高，混合料的動(dòng)穩(wěn)定度提高，但其彎拉應(yīng)變小，表明隨著舊料摻量提高，瀝青混合料的高溫性能提高，而低溫性能降低。因此到路面性能的情況，舊料的摻配比例在30%時(shí)最為合適的。

1.2 再生瀝青標(biāo)號(hào)和再生劑用量確定

根據(jù)上文的試驗(yàn)可知，加入舊料后的瀝青混合料性能與普通熱拌瀝青混合料性能較為接近，因此可將舊料用于熱再生的應(yīng)用。但為了保持再生性能，需要選擇適宜的再生瀝青標(biāo)號(hào)和再生劑。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范的要求，熱再生時(shí)，新瀝青可選擇70#道路石油瀝青。

再生劑的用量直接影響了瀝青的性能指標(biāo)，本文試驗(yàn)時(shí)，在廢舊瀝青混合料抽提的回收瀝青中加入8%、10%和13%的再生劑，并對(duì)加入再生劑后的瀝青性能指標(biāo)測(cè)試，不同的再生劑用量時(shí)，回收瀝青的性能分別如下：8%的再生劑時(shí)，瀝青的針入度為61（0.1mm）、15℃延度為8.2cm、軟化點(diǎn)為51℃；10%的再生劑時(shí)，瀝青的針入度為66（0.1mm）、15℃延度為15cm、軟化點(diǎn)為49℃；13%的再生劑時(shí)，瀝青的針入度為77（0.1mm）、15℃延度為19cm、軟化點(diǎn)為45℃。由于再生劑較為昂貴，再生瀝青的性能指標(biāo)能夠滿足70#新加瀝青時(shí)即可，過(guò)多的再生劑造成費(fèi)用的浪費(fèi)，從本文的試驗(yàn)可知，根據(jù)再生劑用量和瀝青性能的關(guān)系，當(dāng)再生劑用量為11%時(shí)，瀝青的性能較好，且較為經(jīng)濟(jì)。

1.3 新加瀝青用量的確定

上文已經(jīng)確定的了舊料的摻配率為30%、再生劑的用量為11%，在舊料摻配率確定后，相應(yīng)的回收瀝青用量也就確定，但新加入的瀝青用量需要通過(guò)試驗(yàn)確定。在確定再生瀝青混合料的最佳油石比時(shí)，分別按照3.1%、3.6%、4.1%、4.6%和5.1%的油石比成型馬歇爾試件，值得注意的是，該瀝青用量為新加的瀝青與舊料中的回收瀝青的總量。

不同油石比時(shí)的瀝青混合料的體積性能指標(biāo)主要如下：當(dāng)油石比為3.1%時(shí)，試件的毛體積密度為2.423g/cm3、空隙率為7.1%、礦料間隙率為14.2%、瀝青飽和度為50%、穩(wěn)定度為17.1kN、流值為28（0.1mm）；當(dāng)油石比為3.6%時(shí)，試件的毛體積密度為2.441g/cm3、空隙率為5.7%、礦料間隙率為13.9%、瀝青飽和度為59%、穩(wěn)定度為17.3kN、流值為29（0.1mm）；當(dāng)油石比為4.1%時(shí)，試件的毛體積密度為2.465g/cm3、空隙率為4.1%、礦料間隙率為13.5%、瀝青飽和度為69%、穩(wěn)定度為162kN、流值為30（0.1mm）；當(dāng)油石比為4.6%時(shí)，試件的毛體積密度為2.472g/cm3、空隙率為3.1%、礦料間隙率為13.6%、瀝青飽和度為77%、穩(wěn)定度為13.6kN、流值為35（0.1mm）；當(dāng)油石比為5.1%時(shí)，試件的毛體積密度為2.469g/cm3、空隙率為2.6%、礦料間隙率為14.2%、瀝青飽和度為81%、穩(wěn)定度為13.3kN、流值為38（0.1mm）；根據(jù)不同油石比對(duì)應(yīng)的體積性能指標(biāo)和規(guī)范的要求范圍可知，4.1%時(shí)的油石比為最佳油石比。

2 熱再生瀝青混合料性能驗(yàn)證

根據(jù)規(guī)范要求，分別采用30%的回收舊料、11%的再生劑用量和4.1%的油石比，室內(nèi)成型相應(yīng)的試件進(jìn)行再生瀝青混合料的高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性能。其試驗(yàn)結(jié)果為：水穩(wěn)定性試驗(yàn)時(shí)，用浸水馬歇爾試驗(yàn)檢驗(yàn)再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性能，試驗(yàn)結(jié)果表明殘留穩(wěn)定度為96.1%，滿足大于80%的技術(shù)要求，用劈裂抗拉強(qiáng)度比檢驗(yàn)再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性能，試驗(yàn)結(jié)果表明，劈裂抗拉強(qiáng)度比為85.2%，滿足大于75%的技術(shù)要求。高溫性能試驗(yàn)時(shí)，成型30cm×30cm×5cm的車轍試件，并在60℃、0.7MPa試驗(yàn)條件下完成車轍試驗(yàn)，檢驗(yàn)再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能，動(dòng)穩(wěn)定度為1719次/mm，符合不小于1000次/mm的要求。對(duì)車轍試件脫模完成室內(nèi)滲水試驗(yàn)，測(cè)得的滲水系數(shù)僅為0ml/min，滿足滲水系數(shù)小于120ml/min的技術(shù)要求。低溫性能試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定破壞時(shí)的梁底最大彎拉應(yīng)變值為3946，滿足大于2000的技術(shù)要求。

3 舊瀝青路面材料的處理與儲(chǔ)存

在國(guó)道312線養(yǎng)護(hù)維修中，最為關(guān)鍵的因素是如何對(duì)舊瀝青路面材料進(jìn)行處理和儲(chǔ)存，當(dāng)這些問(wèn)題解決后，即可根據(jù)相應(yīng)的摻配率、再生劑用量和最佳油石比進(jìn)行廠拌混合料的設(shè)計(jì)和施工，這些工藝與常規(guī)的熱拌瀝青混合料相差不大。故本文僅對(duì)舊瀝青路面材料的處理和儲(chǔ)存要求進(jìn)行闡述。

3.1 舊瀝青路面材料的回收與預(yù)處理

傳統(tǒng)回收方法過(guò)程中很難實(shí)現(xiàn)面層材料、基層材料及連接層材料的完全分離。若混合料中混入部分舊料中的雜質(zhì)物，那么再生瀝青混合料的性能將受到影響。為了進(jìn)一步加工回收舊料，首先必須將成塊或成團(tuán)的刨碎料放入破碎機(jī)內(nèi)對(duì)其進(jìn)行破碎。從經(jīng)濟(jì)方面考慮選擇采用冷法銑刨或熱法銑刨。若要使拌和廠直接能獲得使用材料可選用冷法銑刨，該方法取料不易凝聚，故這種舊料回收方法是經(jīng)濟(jì)易行的回收方法。

3.2 舊瀝青路面材料的破碎與篩分

對(duì)于取回的舊料進(jìn)行破碎，然后對(duì)其進(jìn)行篩分分級(jí)，并將原含有的塵土、石粉去除，這一過(guò)程即稱為預(yù)處理過(guò)程。對(duì)于板結(jié)或大塊狀的舊瀝青混凝土或者需改善級(jí)配瀝青混凝土，均應(yīng)對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。為防止瀝青老化加快，一般不對(duì)其提早破碎，在需要使用舊料時(shí)才對(duì)其進(jìn)行破碎，這樣還能防止粉塵的產(chǎn)生。

3.3 舊瀝青路面材料的儲(chǔ)存與質(zhì)量檢測(cè)

在堆放期間，舊瀝青混合料容易發(fā)生結(jié)塊和離析現(xiàn)象。故要嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)回收的瀝青路面廢料，回收料的組成和性能應(yīng)及時(shí)掌握，這就需對(duì)回收料堆進(jìn)行較頻的試驗(yàn)測(cè)試，確保粒度和性能較均勻的回收料用于再生瀝青混合料生產(chǎn)。因此采用恰當(dāng)?shù)墓芾矸桨笇?duì)回收堆和料廢料堆進(jìn)行管理，為防止舊料的結(jié)塊與離析、瀝青老化，應(yīng)其采取合理措施以確保舊料免受污染及保持干燥。廢料的堆放管理、回收料的堆放管理、加強(qiáng)對(duì)回收料堆的試驗(yàn)檢驗(yàn)都是常見的銑刨回收廢料的管理方向及方法。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：湯靜]