二次就地?zé)徙娕賀AP料對再生混合料影響試驗(yàn)探究

吳鐘良 卜胤 余榮斌

（江西省天馳高速科技發(fā)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(jìn)行過第一次就地?zé)嵩偕?jīng)過5年荷載作用，該路段出現(xiàn)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(jù)目前國家提倡的環(huán)保資源節(jié)約意識，對該路段實(shí)施二次就地?zé)嵩偕こ?，?shí)現(xiàn)舊瀝青混合料路面的100%現(xiàn)場再生利用。

在實(shí)施二次就地?zé)嵩偕^程中，由于瀝青混合料在第一次再生熱銑刨過程中，級配發(fā)生過一定程度的細(xì)化、破碎，又經(jīng)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(jìn)一步細(xì)化，導(dǎo)致粗料數(shù)量減少、粉料增多現(xiàn)象。因此，做好二次就地?zé)嵩偕鸀r青混合料級配選擇是關(guān)鍵，確定最優(yōu)級配后，再進(jìn)行二次再生混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及耐久性等路用性能試驗(yàn)。

一、RAP料調(diào)查與試驗(yàn)分析

（一）RAP 料級配細(xì)化分析

通過調(diào)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(shù)據(jù)，并與二次就地?zé)徙娕賀AP料級配數(shù)據(jù)進(jìn)行對比試驗(yàn)分析。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 RAP抽提篩分結(jié)果

從篩分結(jié)果可以看出，原設(shè)計級配在經(jīng)過第一次熱銑刨的情況下，整體變化不大，但在經(jīng)過5年行車荷載作用后，又進(jìn)行二次就地?zé)徙娕?，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(fā)生磨耗和破碎，二次熱銑刨后級配有一定程度的細(xì)化，但級配仍然符合AC-13瀝青混合料級配控制的施工技術(shù)規(guī)范要求。

（二）RAP 集料的破碎程度分析

分形維數(shù)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(shù)分析RAP料再生后的粒度分形特征。分形維數(shù)D可以根據(jù)篩分試驗(yàn)的質(zhì)量-頻率關(guān)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(zhì)量和篩下累計質(zhì)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(shù)。

將上式兩邊同時取對數(shù)可得：

在lg[M(x)／MT]－lg（x／xm）所示的雙對數(shù)坐標(biāo)中，采用最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)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(shù)D。

通過對第一次就地?zé)徙娕賀AP與二次就地?zé)徙娕賀AP的破碎程度進(jìn)行分析，lg[M(x)／MT]－lg（x／xm）曲線如圖1所示。

圖1 兩次就地?zé)徙娕賀AP破碎程度曲線圖

通過表2和圖1可知，一次就地?zé)嵩偕鶵AP料和二次就地?zé)嵩偕鶵AP料篩下累計質(zhì)量的百分含量與篩孔尺寸在雙對數(shù)坐標(biāo)系中均呈良好的線性關(guān)系，說明RAP料在銑刨后破碎分布符合分形規(guī)律。二次就地?zé)嵩偕鶵AP料的分形維數(shù)為2.509，一次就地?zé)嵩偕鶵AP料的分形維數(shù)為2.363，由于分形維數(shù)表征的是RAP料破碎程度，分形維數(shù)越大，破碎程度越高，說明二次就地?zé)嵩偕鷮AP料具有一定程度的破碎和細(xì)化作用。

表2 不同RAP料破碎程度

二、級配優(yōu)化與工程實(shí)踐

在上行行車道k2775+000～k2779+750范圍中分別選取3個路段進(jìn)行再生級配對比優(yōu)選。其中新增加集料規(guī)格為11mm～16mm、6mm～11mm、0mm～3mm。再進(jìn)行設(shè)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(yàn)段施工并進(jìn)行工后質(zhì)量檢測，結(jié)果如表3所示。

表3 三個摻配級配工后質(zhì)量檢測結(jié)果

分析以上試驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合工程實(shí)際可知，采用1#級配二次就地?zé)嵩偕m然壓實(shí)度和滲水系數(shù)滿足要求，但是新的粗料摻配較少，級配較細(xì)，路面構(gòu)造深度不滿足規(guī)范要求。采用3#級配相比于2#級配經(jīng)過鋪裝碾壓后各項(xiàng)檢測參數(shù)均較好且滿足規(guī)范要求，鋪面效果良好。因此，工程實(shí)際采用的優(yōu)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?zé)嵩偕酚眯阅?/h2>

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

表4 抗水損害性能

表5 高溫穩(wěn)定性

表6 低溫抗裂性能

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，二次就地?zé)嵩偕鸀r青混合料殘留穩(wěn)定度MS的凍融劈裂強(qiáng)度比TSR的值滿足施工技術(shù)規(guī)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(wěn)定性依然高于常規(guī)的新瀝青混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，說明二次再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性好。破壞應(yīng)變值為2627με，高于新拌瀝青混合料技術(shù)規(guī)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(jié)語

通過對二次就地?zé)徙娕賀AP料進(jìn)行級配優(yōu)化設(shè)計，并結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行驗(yàn)證，其質(zhì)量滿足規(guī)范技術(shù)要求，鋪面效果良好。在最優(yōu)級配設(shè)計和實(shí)際工程驗(yàn)證基礎(chǔ)下，二次就地?zé)嵩偕鸀r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(biāo)等各項(xiàng)路用性能都能滿足施工技術(shù)規(guī)范要求。