瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)研究

葉俊，鄭平

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

0 引言

我國早期修建的高速公路經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用后產(chǎn)生了大量病害，大量路面需要進(jìn)行翻修，若合理利用廢棄瀝青混合料，將節(jié)約大量成本[1]。因此，對(duì)廢棄瀝青混合料的重新利用以及對(duì)其再生技術(shù)的研究具有重大意義。目前運(yùn)用最多的瀝青路面再生技術(shù)是就地?zé)嵩偕夹g(shù)，該技術(shù)在國外已經(jīng)相當(dāng)成熟，國內(nèi)起步較晚、研究較少[2]。本文將對(duì)瀝青路面就地再生技術(shù)涉及的性能指標(biāo)、工程應(yīng)用效果等進(jìn)行研究，為提高瀝青路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量和瀝青混合料廢料利用效率提供參考。

1 RAP技術(shù)性能指標(biāo)

應(yīng)用就地?zé)嵩偕夹g(shù)時(shí)需要對(duì)廢舊瀝青混合料（Reclaimed Asphalt Pavement, RAP）的各項(xiàng)性能進(jìn)行試驗(yàn)分析，判斷RAP 中老化瀝青的性能是否滿足就地?zé)嵩偕夹g(shù)的要求。我國《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG F41—2019）對(duì)于就地?zé)嵩偕鸀r青混合料的RAP檢測(cè)項(xiàng)目及質(zhì)量有明確的規(guī)定，如表1所示。

表1 就地?zé)嵩偕鶵AP檢測(cè)技術(shù)要求

1.1 舊瀝青性能分析

瀝青老化主要是因?yàn)樵陉柟?、水等外界因素和車輛荷載反復(fù)作用下，瀝青性能發(fā)生了不可逆的物理和化學(xué)變化，導(dǎo)致瀝青性能降低。瀝青老化對(duì)其使用性能有極大的影響。本文采用室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)瀝青三大指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表2所示。

表2 舊瀝青性能評(píng)價(jià)結(jié)果

由表2 可知，RAP 中舊瀝青的針入度、延度、軟化點(diǎn)具有一定的離散性，但差異并不是很明顯。其中，25°C 針入度平均值為30.9（0.1mm）且變異系數(shù)為9.6；5°C 延度平均值為11.4cm，最大值與最小值相差7cm，未出現(xiàn)脆斷；軟化點(diǎn)平均值為82.4°C。由此可知，本試驗(yàn)段選取的RAP中舊瀝青具良好的再生能力。

1.2 新舊集料性能試驗(yàn)分析

為了研究PRA 中的舊集料是否可以循環(huán)利用，本文根據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42—2005）對(duì)其進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)新舊料的洛杉磯磨耗值、石料壓碎值、針片狀含量等指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 粗集料性能對(duì)比

由表2可知，與新料相比，舊料的洛杉磯磨耗值高了7%，石料壓碎值高了8.8%，針片狀含量高了5.7%，這是由于瀝青路面經(jīng)過多年使用后，在車輛荷載等因素的作用下，集料發(fā)生破碎。但是集料各項(xiàng)性能均滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，說明RAP 中的集料本身物理性質(zhì)變化不大，可對(duì)集料重新利用。

1.3 礦粉性能分析

本文所采用的礦粉為石灰?guī)r礦粉，根據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42—2005）對(duì)礦粉進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，結(jié)果見表4。

表4 礦粉性能試驗(yàn)結(jié)果

由表3 可知，本試驗(yàn)所用的RAP，其親水率、表觀相對(duì)密度和親水系數(shù)均滿足質(zhì)量要求，說明RAP 中的礦粉仍可重新利用。

2 工程實(shí)踐

2.1 工程概況

本項(xiàng)目選取河南省某公路養(yǎng)護(hù)工程中的K268+000—K298+000 標(biāo)段，路線總體走向?yàn)樽詵|向西，采用雙車道，路基寬12m，路面寬8m，在多年行車荷載作用下，原路面結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重?？紤]當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件及損壞調(diào)查結(jié)果，決定采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)進(jìn)行全面修復(fù)。新舊路面結(jié)構(gòu)如表5、表6所示。

表5 原路面結(jié)構(gòu)

表6 再生路面結(jié)構(gòu)

2.2 施工工藝

（1）施工前準(zhǔn)備

為了保證施工安全，需要提前對(duì)施工路段采用封閉措施，清掃舊路面上的雜物和垃圾，使施工工作面潔凈、標(biāo)高一致。

（2）路面加熱

在進(jìn)行就地?zé)嵩偕┕r(shí)，應(yīng)根據(jù)施工時(shí)的環(huán)境溫度，嚴(yán)格把控加熱溫度。為滿足加熱要求，在加熱過程中可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增添或減少加熱設(shè)備，確保路面施工深度和預(yù)熱溫度，以達(dá)到施工質(zhì)量控制要求[3]。

（3）瀝青混合料的拌和與攤鋪

檢測(cè)瀝青混合料的各項(xiàng)指標(biāo)是否滿足施工要求是進(jìn)行拌和的前提。瀝青混合料拌和溫度應(yīng)大于18°C，均勻拌和以確保混合料的均勻性。拌和完成后進(jìn)行攤鋪。攤鋪過程中，攤鋪機(jī)需緩慢勻速行進(jìn)，速度保持在2.5m/min為宜。

（4）壓實(shí)

壓實(shí)是就地?zé)嵩偕┕ぶ凶钪匾沫h(huán)節(jié)，通常包括初壓、復(fù)壓和終壓三個(gè)階段，一般采用“緊跟、慢壓、高頻、地幅”的方式。為保證路面平整，壓路機(jī)在壓實(shí)過程中不得制動(dòng)[4]。

（5）開放交通

待施工結(jié)束后，為保證路面的平整性，仍需封閉交通。再生路面表層溫度低于50°C時(shí)，即可開放交通。

2.3 再生路面質(zhì)量檢測(cè)

（1）高溫穩(wěn)定性

采用車轍試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，以動(dòng)穩(wěn)定度DS 評(píng)價(jià)再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。動(dòng)穩(wěn)定度的計(jì)算公式如下：

式中：DS 為動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）；d1為對(duì)應(yīng)時(shí)間t1的變形量（mm）；d2為對(duì)應(yīng)時(shí)間t2的變形量（mm）；C1為修正系數(shù)，取1.0；C2為試件系數(shù)，取1.0；N為試件輪碾速度，取42次/min。

本文對(duì)采用3種不同的RAP摻配率的再生瀝青混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn)，結(jié)果見表7、圖1。

表7 3種再生瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果

圖1 RAP舊料摻配率與動(dòng)穩(wěn)定度關(guān)系圖

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，3種RAP 舊料的動(dòng)穩(wěn)定度均大于800，說明均符合規(guī)范要求。其中，80%摻配率的瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度最大，75%摻配率的瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度次之，70%摻配率的瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度最低?？梢?，RAP 舊料摻配率越高，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度越大，其高溫抗車轍性能越好。

（2）低溫抗裂性

瀝青路面的低溫抗裂性能是路面穩(wěn)定的重要指標(biāo)。再生瀝青混合料作為再生瀝青路面的面層材料，其低溫性能更加不容忽視。本文對(duì)RAP 摻量分別為20%,30%,40%,50%的混合料進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表8、圖2。

表8 低溫性能試驗(yàn)結(jié)果

圖2 RAP舊料摻配率與破壞勁度模量關(guān)系圖

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)RAP 摻量從20%增加到30%時(shí)，瀝青混合料的彎拉強(qiáng)度從8.15MPa 增加到10.64MPa，破壞應(yīng)變降低了99.88με，破壞勁度模量增加了887.23MPa；當(dāng)RAP摻量超過30%后，瀝青混合料的彎拉強(qiáng)度、破壞應(yīng)變和破壞勁度模量均隨著RAP 摻量的增加而減小，但都滿足規(guī)范要求。說明當(dāng)RAP 摻量不超過50%時(shí)，再生瀝青混合料滿足施工要求的低溫穩(wěn)定性，可用作施工材料。

3 結(jié)語

瀝青路面熱再生技術(shù)是將舊瀝青混合料進(jìn)行加工并達(dá)到一定的施工要求，重新鋪裝路面。該技術(shù)利用了大量的舊路廢料，節(jié)約了資源，降低了成本，同時(shí)提高了公路改造的技術(shù)含量。本文依托實(shí)際工程進(jìn)行了試驗(yàn)研究和試驗(yàn)路鋪筑，結(jié)果表明，RAP 舊料可以循環(huán)利用，并且綜合考慮施工路段的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，RAP推薦摻量為45%。