沥青路面就地热再生技术研究

朱 志 远

(江苏扬子大桥股份有限公司，江苏 靖江 214521)

沥青路面就地热再生技术研究

朱 志 远

(江苏扬子大桥股份有限公司，江苏 靖江 214521)

为实现对旧沥青混合料的合理利用，依托实际工程项目，对再生剂的种类选择、混合料的配合比设计以及路用性能进行了研究与探讨，试验发现本项目得到的沥青混合料具有强度高、高温稳定性好的特点，实现了再生的目的。

就地热再生，再生沥青混合料，再生剂，温拌剂，配合比设计

沥青路面再生利用技术，是将需要翻修的或废弃的旧沥青(渣油)路面，经过翻挖、破碎、筛分，再和新集料、新沥青材料重新拌和，形成具有一定路用性能的再生沥青混合料[1]。沥青再生技术通过重复利用沥青混合料，对保护环境、减轻污染和节约资源均具有积极的促进作用，符合交通运输部提出的“绿色路面”的要求[2，3]。

本文以工程项目为依托，对热再生技术进行研究，主要内容如下：1)旧沥青混合料的选取及评价分析；2)就地热再生沥青混合料的级配设计及性能研究：a.设计再生沥青混合料级配;b.确定再生剂的类型和用量;c.确定最佳沥青用量;d.再生沥青混合料室内试验性能检测。

1 旧沥青路面材料性能分析与评价

旧沥青路面中沥青混合料的品质对整个再生路面进行重新设计具有十分重要的基础作用。而在光照雨水等严酷的自然条件以及重复的行车荷载共同作用下，沥青路面在使用过程中会发生不可逆转的物理与化学变化,加速了沥青路面的老化，使得沥青面层变脆、与集料的粘结性能下降，沥青混合料的低温抗裂性与高温稳定性均发生不同程度的衰减，最终导致了整体路面的变形与破坏，严重影响了行车舒适性与安全性[4,5]。因此，针对上述情况，对旧沥青路面混合料性能进行重新评价，并通过再生设计，还原其路用性能具有显著的经济效益与社会效益。

1.1 旧沥青路面材料的回收和抽提

芯样选择原则：对于同一种路况的三组芯样必须保证其横向位置相同，而且为对比分析试验结果的准确性，应优先选择上面层厚度基本相同(选择相对较深的)、车辙病害相近的芯样(厚度以非轮迹带处的芯样为准)。根据对原路面的调查与分析，确定旧料回收的地点为K28+000～K30+000,K221+000～K219+000和K171+000～K173+000,K172+000～K169+000,K127+000～K129+000,K150+000～K152+000，共计五段。通过全自动沥青离心抽提仪对选取的芯样进行抽提检测，得到旧沥青路面中混合料的平均油石比为5.32%。

1.2 旧集料的筛析与级配分析

旧集料的物理指标、力学指标、级配也是再生技术适用性评价不可忽视的因素。根据JTG E20—2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程中规定的沥青混合料中矿料级配检测方法，对旧沥青路面中的集料组成和矿料级配进行分析评价。

以路面状态划分，芯样可分成微表处填补车辙后未罩面AK-13，填补后微表处直接罩面AK-13，未养护路段AK-13以及填补后微表处直接罩面轮迹带SMA-13四大类。对四类芯样，分别选取轮迹带、非轮迹带、硬路肩三个地点的芯样进行抽提试验。由于轮迹带处受到车轮荷载的影响最大，因此以此为参照依据，并将这四个芯样的级配绘制成四个级配图，以便更直观地观测。只列出一种情况级配，其他级配类似，见图1。

根据级配图可以清楚地看到，相比原级配，芯样中提取的矿料在粒径为2.36 mm，4.75 mm和9.5 mm处的通过率均有明显提升，而且4.75 mm和9.5 mm处的通过率均已超过规范中规定的级配上限。由此说明，在行车荷载的重复作用下，粗集料发生碾压破坏，细化程度增加；同时由于粗集料破碎，使得颗粒之间的接触点增加，接触应力减小，路面抵抗车辙变形的能力下降。为此，原有路面就地热再生技术应从旧沥青路面的级配设计出发，增加矿料中的粗集料比例，提高路面的抗剪能力，改善路用性能。

2 就地热再生沥青混合料的级配设计及性能研究

2.1 再生沥青混合料级配设计

通过对旧沥青路面中矿料级配的重新检测与评价，可知，沥青路面在光照雨水等严酷的自然条件以及重复的行车荷载共同作用下，路面中的集料会发生不同程度的破损与细化。因此，在进行再生沥青混合料的级配设计中，必须考虑重新添加新集料以调整级配，使之满足不同路况、不同混合料的级配要求。现将再生沥青混合料级配设计列于表1。

表1 再生沥青混合料级配计算表

表1中再生沥青混合料的合成级配的各个筛孔通过率都贴近于级配中值，所得合成级配符合AC-13混合料级配要求。

2.2 确定再生剂的类型和用量

由于再生剂的种类和生产还未实现规范化，目前国内外还没有公认的再生剂评价标准和评价方法，因此根据工程经验，依据国内外推荐的技术指标，选取三种常用且性能良好的再生剂进行分析比较，从而实现对再生剂类型的合理选取[6-8]。为了使数据更有参考价值，未添加任何再生剂的旧沥青也做一组试验。试验结果列于表2。根据各项指标的相互比较，考虑各项综合性能，最后我们决定采用2号再生剂作为本项目所采用的再生剂。

表2 再生剂试验

2.3 再生沥青混合料室内试验性能检测

根据JTG E20—2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程，对路面进行钻芯取样，分析沥青路面的空隙率大小和高温性能；对现场取回的热再生沥青混合料进行室内马歇尔试验，分析沥青混合料的强度[9,10]。相关试验数据如下：1)芯样的体积参数。分析表3可知，路面芯样的空隙率比设计值略微偏大。2)室内马歇尔试验。使用标准击实法双面击实75次成型试件，并测试沥青混合料的体积参数及马歇尔稳定度和流值，试验结果见表3。分析表4可知，试件空隙率符合设计要求，稳定度和流值也都满足规范要求。虽然现场得到的芯样空隙率偏高，但室内马歇尔试验测试的结果满足要求，说明这是由于施工现场压实度不够引起的，通过调整压实组合和压实次数，可以保证空隙率在设计要求范围内。3)动态蠕变试验。使用单轴动态蠕变试验来评价芯样的高温性能。试验条件为：0.7 MPa轴压，60 ℃温度。芯样的蠕变试验曲线见图2。将芯样的动态蠕变试验数据的第二阶段采用：Y=AX+B线形方程进行回归分析，采用回归方程的斜率A评价各种类型沥青混合料的高温性能，回归方程各系数如表5所示。分析表5可知，试验段所取芯样具有优异的高温稳定性。而且结合表3可以发现，随着空隙率的增加，芯样的高温稳定性有一定程度下降。

表3 路面芯样空隙率

表4 试件空隙率及马歇尔稳定度结果

表5 芯样动态蠕变试验结果

芯样桩号K132+200K132+400K132+600A2.55222.68334.6737B284753239329534R20.99800.99890.9957

3 实验结论

本文以高速公路的现场热再生技术研究为依托，着重对未养护路段的普通沥青混合料进行了详细研究，主要结论如下：1)采用全自动沥青离心抽提仪，得到旧沥青中混合料的级配及油石比，为再生沥青混合料的级配设计提供依据。2)在自然环境和行车荷载的重复作用下，原有路面中的粗集料会发生破碎和细化，2.36 mm,4.75 mm和9.5 mm处的通过百分率明显增大。3)选取三种再生剂对老化沥青进行不同掺量的性能恢复试验，测试针入度、软化点及延度三大指标，得出2号再生剂的再生效果最好。4)对现场取来的再生沥青混合料分别进行空隙率测定、室内马歇尔试验和动态蠕变试验，发现混合料的强度较高，而且具有优异的高温稳定性，再生后的路面完全满足路用性能的要求，达到了再生的目的。

[1] J.A.Epps．Guidelines for Recycling Asphalt Pavements[J].Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists，1980：12-13.

[2] 吕伟民，严家汲.沥青路面再生技术[M].北京：人民交通出版社，1989.

[3] 吴 琰.基于均匀设计的冷再生混合料研究[J].交通科技与经济，2005(3)：1-2.

[4] 沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社，2001.

[5] 拾方治，孙大权，吕伟民.沥青路面再生技术简介[J].石油沥青，2004，18(5):56-59.

[6] 韩世新，纪 宏.旧沥青路面再生利用可行性分析[J].辽宁交通科技，1997，20(5):30-32.

[7] 沈国印.沥青混凝土路面再生利用试验分析[J].公路，2003(5):107-110.

[8] 熊 巍.热再生沥青混合料路用性能试验研究[J].公路，2006(10)：191-194.

[9] 赵永宽.沥青路面再生利用技术的研究[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版)，2005，13(2)：61-64.

[10] 邱 健.再生沥青混合料组成设计与应用研究[D].武汉：武汉理工大学硕士学位论文，2007.

Reserchonhotin-placerecyclingofasphaltpavementtechnology

ZhuZhiyuan

(JiangsuYangtzeBridgeCo.,Ltd,Jingjiang214521,China)

In order to realize the reasonable utilization of old asphalt mixture, referring to the engineering project, the type of recycling agent, the mix design and the road performance of the mixture were studied and discussed. Results showed that the asphalt mixture obtained by this project had great characteristic of high strength and high temperature stability, achieving the purpose of regeneration.

hot in-place recycling, recycled asphalt mixture, recycling agent, warm mixed agent, mix design

1009-6825(2017)23-0152-02

2017-06-08

朱志远(1987- )，男，硕士，工程师

U416.217

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