廠拌熱再生瀝青混合料質(zhì)量控制及應用

涂亮亮，白龍威，劉 忠，江 建

(1.深圳市市政工程總公司,深圳 518000；2.深圳市特區(qū)建工集團有限公司,深圳 518034)

道路建設(shè)對區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展影響深遠，也是我國“一帶一路”戰(zhàn)略中基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點領(lǐng)域。隨著政策利好地不斷落實，交通路網(wǎng)逐步完善，我國公路通車里程不斷增長。目前，很多早期鋪筑的瀝青路面已出現(xiàn)嚴重的裂縫、車轍、坑槽、松散等病害，上世紀建成的高速公路也陸續(xù)開始進入改擴建及大中修期[1]。在對原路面翻修和改建的過程中，將產(chǎn)生大量的廢舊瀝青混合料(RAP)，若不對其進行再生利用，不僅會占用大量的土地，污染周邊生態(tài)環(huán)境，同時也是對瀝青和石料等不可再生資源的一種巨大浪費[2,3]。

在此背景下，瀝青路面再生利用技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注和重視，廠拌熱再生目前發(fā)展較快，是現(xiàn)階段我國瀝青混合料再生技術(shù)研究的重點[4]。它是將回收的RAP材料運至攪拌站，經(jīng)破碎、篩分等處理工藝，以一定的比例與新集料、新瀝青、再生劑(必要時)等混拌成熱拌再生瀝青混合料鋪筑路面的技術(shù)[5]。我國廠拌熱再生技術(shù)在實際生產(chǎn)應用中，由于RAP的變異性及其性能不穩(wěn)定性，常常影響RAP的摻配率，目前我國廠拌熱再生瀝青混合料RAP摻配率一般控制在20%左右[6]。論文針對在不同RAP摻量下的廠拌熱再生瀝青混合料，進行配合比設(shè)計及路用性能評價。

1 RAP材料

1.1 RAP瀝青含量

RAP材料的瀝青含量對再生瀝青混合料配合比的設(shè)計起著至關(guān)重要的作用，直接影響再生瀝青混合料的最佳瀝青用量[7]。采用燃燒率法測定粗細兩檔RAP材料的瀝青含量，試驗結(jié)果如表1所示。可以看出，RAP的瀝青含量偏差不大，可取其檢測數(shù)據(jù)的平均值分別作為兩檔RAP材料的瀝青含量代表值。

表1 兩檔RAP材料瀝青含量檢測

1.2 RAP級配

對燃燒后兩檔RAP殘留物水洗烘干進行篩分，試驗結(jié)果如表2所示。

表2 兩檔RAP材料級配檢測

1.3 RAP性能

瀝青路面在長期服役過程中，受荷載及環(huán)境的綜合作用，混合料內(nèi)部集料可能出現(xiàn)不同程度上的損傷，加上銑刨、挖除及篩分等過程中的機械力作用，均會對集料的性能造成不可逆的影響[8]。

對兩檔RAP材料分別進行密度、壓碎值、針片狀含量及吸水率等指標的檢測，試驗結(jié)果如表3所示?？梢钥闯?，RAP材料的各項物理指標未發(fā)生較大的改變，其石料仍具有較大的再生利用價值。

2 再生瀝青混合料配合比設(shè)計

廠拌熱再生瀝青混合料主要用于道路的中底層，因此采用中面層常見的級配類型AC-20作為研究對象。根據(jù)廣東地區(qū)氣候條件、公路等級、交通特點、《公路工程瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)[9]推薦的級配范圍和《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG F41—2008)[10]中的相關(guān)要求，摻入RAP的合成級配如表4所示。

表4 AC-20瀝青混合料級配

為了對比廠拌熱再生瀝青混合料在不同的RAP摻量下混合料的性能差異，確定合理的RAP摻量，確保廠拌熱再生瀝青混合料的質(zhì)量得到有效控制，選取4個不同的RAP摻量(20%、30%、40%和50%)分別進行配合比試驗，不同RAP摻量下的AC-20合成級配如表5所示。

表5 不同RAP摻量下的AC-20合成級配

3 再生瀝青混合料性能評價

1)馬歇爾試驗

先將基質(zhì)瀝青加熱至155 ℃，兩檔RAP材料在110 ℃烘箱中預熱4 h，天然集料加熱至180 ℃，填料等其余材料及試驗方法與常規(guī)混合料拌合的方式相同，試件成型雙面擊實各75次。不同RAP摻量下的再生瀝青混合料體積參數(shù)如表6所示。由表6可以看出，RAP摻量為30%時，再生混合料的各項體積指標基本能滿足規(guī)范要求。

表6 不同RAP摻量再生瀝青混合料馬歇爾試件的性能檢測結(jié)果

2)高溫性能

采用車轍試驗來評價熱拌再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。車轍試驗的試件為300 mm×300 mm×50 mm的板塊試件，試驗溫度為60 ℃，輪壓為0.7 MPa，試驗結(jié)果如圖1所示。

從試驗結(jié)果可以看出，再生瀝青混合料的抗車轍能力優(yōu)于普通瀝青混合料，且隨著RAP摻量的增加，再生瀝青混合料的抗車轍能力增強，高溫穩(wěn)定性越好。

3)水穩(wěn)定性能

采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，分別測定不同RAP摻量下馬歇爾試件的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比TSR，以此評價再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性能，不同RAP摻量下的再生瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗結(jié)果如表7所示。

表7 不同RAP摻量再生瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗檢測結(jié)果

從表7可以看出，摻入RAP材料后再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性能均能滿足規(guī)范要求，且隨著再生瀝青混合料中RAP摻量的減少，混合料水穩(wěn)定性呈越來越好的趨勢。

4)肯塔堡飛散試驗

肯塔堡飛散試驗是用以評價瀝青用量不足或粘結(jié)性不足，在交通荷載作用下，路面表面集料脫落而散失的程度，是評價集料與瀝青膠結(jié)料粘結(jié)性的一個重要指標。將再生混合料馬歇爾試件冷卻后置于(20±0.5) ℃恒溫水槽中養(yǎng)生20 h，不加鋼球，以30～33 r/min的速度旋轉(zhuǎn)300轉(zhuǎn)，不同RAP摻量下再生瀝青混合料的飛散試驗結(jié)果如表8所示。

表8 不同RAP摻量再生瀝青混合料飛散試驗檢測結(jié)果

從表8可以看出，摻入RAP材料后，再生瀝青混合料的飛散損失率均在6%以下，且隨著RAP摻量的增加，再生混合料的飛散損失率呈逐漸增大的趨勢，表明隨著RAP摻量的增加，瀝青與集料之間的粘結(jié)性能逐漸減弱。

4 結(jié) 論

a.與普通瀝青混合料相比，摻入RAP材料后再生瀝青混合料體積性能變化不大，均能滿足規(guī)范要求。

b.再生瀝青混合料的抗車轍能力優(yōu)于普通瀝青混合料，且隨著RAP摻量的增加，再生瀝青混合料的抗車轍能力逐漸增強；隨著再生瀝青混合料中RAP摻量的減少，混合料水穩(wěn)定性愈來愈好。

c.再生瀝青混合料的飛散損失率均較低，且隨著RAP摻量增加，再生混合料的飛散損失率逐漸增大，瀝青與集料之間的粘結(jié)性能逐漸減弱。

d.綜合再生混合料的體積指標、高溫性能、水穩(wěn)定性及飛散損失試驗結(jié)果，結(jié)合實際應用中的可行性及質(zhì)量要求，建議RAP的摻入比例為30%。