泡沫沥青就地冷再生RAP性能分析与配合比设计研究

2017-01-19杜鹃

中华建设 2017年10期

杜鹃

我国高速公路通车总里程已经超过十万公里，经济快速发展，交通量猛增，车辆超载严重等问题，使得许多沥青路面在车辆荷载（尤其是重载交通）和自然环境等多种因素的综合作用下，沥青面层材料发生老化，路面结构逐渐疲劳，路面结构性能下降直至出现严重破坏，最终导致无法满足基本的使用要求，往往需要进行旧路改造。

而我国现阶段的公路养护技术还比较单一落后，目前主要采用翻挖重建的方案。该方案的缺点是产生大量废料，并且对废料的处理占用大量的土地资源。而再生路面可以较好解决这个问题，也起到了环境保护的作用。而不同的再生工作参数导致回收料级配不同，对配合比影响较大，所以开展回收料和配合比的研究是很有必要的。

一、再生机工作参数对RAP的影响分析

RAP在回收之前已长期处于外界自然环境的影响下，不同的环境情况下原材料存在一定差别，除了受自然环境的外部影响，再生机的工作参数不同也会对RAP料的级配产生较大影响，通过分析总结再生机工作参数对RAP料级配的影响规律，可以更好地控制铣刨料的技术性能，为RAP料的性能评价和混合料配合比设计提供依据。

1.铣刨机行进速度对RAP筛分结果的影响

为了分析再生机行进速度对RAP料筛分结果的影响规律，现场采用维特根WR4200型再生机对同一路段中的同一路面结构在不同行进速度下（4m/min、5m/min、6m/min）进行铣刨，其他工作参数不变，现场均匀取料回实验室进行筛分试验。其试验结果如表1所示：

根据试验结果可以看出：

（1）再生机行驶速度对RAP料的级配会产生一定的影响，随着铣刨机的速度不断加快，RAP料的级配逐渐偏粗，从4m/min提升至5m/min回收料各筛孔尺寸下级配均变粗，而从5m/min提升至6m/min时，2.36～19mm档内筛孔通过率降低较为明显。

表1 不同行驶速度下RAP料各重要筛孔通过率

（2）这就需要在施工配合比设计阶段提前考虑施工时铣刨速度，在合适范围内进行取料委托配合比设计，同时需在施工现场严格控制冷再生铣刨摊铺速度。

2. 铣刨层位对RAP筛分结果的影响

路面结构层不同，其材料类型和级配也不同，因此铣刨机铣刨深度的不同直接影响到RAP料的筛分结果，为了分析铣刨层位的影响，分别对沥青层和水稳层铣刨取料进行筛分，其结果如下：

表2 不同层位RAP料各筛孔通过率

根据表2可以看出：

（1）沥青层和水稳层回收料的总体曲线均成S型曲线，呈“中间多两头少”分布；

（2）沥青层回收料在2.36mm以上各筛孔通过率均大于水稳层回收料，粒径偏细；而2.36mm以下各筛孔通过率则均小于水稳层回收料。

上述研究表明：不同层位回收料的筛分具有一定的差异，这就导致铣刨层位的深度对回收料的粒径存在一定的影响，施工中配合比的控制需严格控制铣刨机的铣刨深度。

从表1可以看出，随着铣刨机行进速度的不断增大，P0.075有明显的下降趋势，铣刨机行进速度V与P0.075存在反比关系，即P0.075=a/V；而随着铣刨深度的增加，当铣刨深度至水稳碎石基层时，P0.075有明显的变大情况，因此，铣刨深度H与P0.075存在正比关系，即P0.075=bH，综上，P0.075与铣刨速度V、铣刨深度H的关系可以表示为P0.075=F（V，H）=aH/V+b，在对现场RAP料进行筛分试验过程中，可以通过调节铣刨机工作参数的方式对铣刨料级配进行一定的控制，但是工作参数的调整对整个RAP料的筛分结果都会产生影响，在控制关键筛孔通过率P0.075的同时，应考虑中档筛孔通过率的均匀性。

二、RAP技术性能评价

1.RAP材料级配

铣刨料（RAP料）是泡沫沥青冷再生混合料中最主要的原材料，根据路段内设计深度采用铣刨机铣刨后进行取料。从外观可以看出，RAP料最显著的特征是集料外均裹附着一层较厚的沥青胶结料，为研究RAP料的级配特征，在室内将RAP料风干后进行筛分试验，筛分试验结果见表3。

表3 RAP料筛分结果

由RAP料的筛分曲线结果可知RAP料主要集中在筛孔2.36～9.5mm之间，而0.075mm筛孔以下通过率仅为1.3%，根据《公路沥青路面再生技术规范》（JTGF41-2008）中相关要求，0.075mm筛孔以下通过率不小于6%。因此，在进行再生混合料配合比设计时，需添加适量的矿粉或石屑，增加0.075mm筛孔以下通过率，才能满足规范要求的级配范围。

2.沥青

回收RAP材料的沥青胶结料，并对回收沥青的三大指标进行试验分析，针入度为39.1（0.1mm），软化点为60.5℃，延度为18cm。

根据试验结果，回收沥青的针入度变化较大，延度降低较多，沥青老化严重，性能下降较多，已不适合再作为沥青胶结料使用。因此，在冷再生混合料配合比设计时通常将RAP材料直接作为集料使用。