温拌剂在旧沥青路面就地热再生中的应用研究

张俊昌

(保定市交通运输局顺平县养路工区 保定 072250)

旧沥青路面就地热再生工艺需要在施工过程中进行高热处理，由于工作环境及设备条件限制，往往会造成能源的大量消耗与浪费，造成环境污染。更重要的是在加热过程中还会造成沥青老化，影响再生质量。因此需在沥青混合料热拌环节适量加入温拌剂以降低施工温度。

京赞线顺平路段因多处出现裂缝、车辙等，影响通行安全，亟待维修养护。该路段车流量较大，为提高施工效率、尽量减少对车辆通行的影响,推动节能低碳发展,强化生态保护和污染防治，推进资源集约节约利用，该路段修缮工程使用就地热再生施工工艺。

该路段地处北方地区，冬季温度偏低，而工期又主要集中在冬季，低温环境成为影响施工质量的最主要因素。在道路施工过程中，尝试添加温拌剂，以降低搅拌温度，保证低温环境下的施工质量。

1 路面使用材料及温拌剂选择

1.1 路面材料分析

据设计资料可知，该段路面集料为辉绿岩等，使用SBS改性沥青，再生后平均集料配比见表1，使用的沥青再生剂为RA102型，油石比5.3%，施工过程中添加旧沥青质量4%的再生剂。

表1 再生料的级配

由表1可见，该路段再生混合料级配满足JTG F41-2008 《公路沥青路面再生技术规范》要求，后续试验及数据具有参考价值。

1.2 温拌剂的筛选

温拌剂可降低旧沥青路面热再生的温度，并可有效保证施工质量，目前常用温拌剂主要有以下几种。

1) 矿物质添加。在混合料中添加可使沥青发泡的沸石粉末，使泡沫充当集料的润滑剂，提高混合料的流动性，达到降低拌和温度的作用[1]。

2) 有机溶剂添加。在混合料中添加可降低沥青黏度的有机物，从而提高沥青的裹覆性，降低拌和温度。

3) 使用表面活性剂。在混合料中添加具有表面活性功能的化学物质，该物质可有效降低集料与沥青表面的摩擦阻力，使集料更容易拌和，降低拌和温度。

4) 添加泡沫沥青。将泡沫沥青添加到混合料,增强其流动性降低稠度，可降低拌和温度。

温拌剂的选择主要是结合施工环境及条件、添加成本、再生混合料的特性等进行综合考量。综合上述条件，本研究选择Sasobit(有机温拌剂)、Evotherm(表面活性温拌剂)2种温拌剂进行比较。Sasobit温拌剂的基本性能指标为：闪点293 ℃、熔点101 ℃、针入度(25 ℃)<1 mm、黏度(135 ℃)12 mPa·s；Evotherm温拌剂的基本性能指标：密度1.01 g/cm3、沸点100 ℃、有效含量8.8%、pH值7.2、胺值172.7。温拌剂的添加量为工程常用的旧沥青质量的4%。

2 温拌剂对沥青混合料指标测试

2.1 主要指标测试

将RAP(旧沥青混合料)从施工现场取回，按照JTG E20-2011 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0726-2011、T0727-2011法抽提出沥青，将沥青分为3组，即：沥青+再生剂+Sasobit温拌剂、沥青+再生剂+Evotherm温拌剂、沥青+再生剂3种沥青组合，进行试验，对比实验结果见表2。

表2 沥青组合指标测试结果统计表

由表2可见，3种沥青混合料的性能均能满足JTG F40-2017 《公路沥青路面施工技术规范》要求，且加入温拌剂的2种沥青的针入度均小于未加入温拌剂的再生沥青，但差距不大，30 ℃时Evotherm温拌剂组的针入度仅比未加入温拌剂的再生剂组小0.67 mm。软化点、延度的改变情况基本一致，加入温拌剂比不加入的均有所降低，但仍远远高于施工技术规范要求。

2.2 沥青黏度测试

温拌剂的主要作用是使沥青混合料在较低温度下保持较低的黏度，进而在保证施工质量的同时，保证低温下道路施工的顺利进行[2]。相当于“润滑剂”的温拌剂能够保证较低温度下沥青混合料的流动性，保证道路施工的压实效果，所以需要探讨温度变化对沥青混合料黏度的影响。本研究使用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0619-2011法测验运动黏度，其变化见图1。

图1 运动黏度变化趋势图

由图1可见，温拌剂的加入对沥青的高温性能有一定的提高，100 ℃左右时加入温拌剂的再生沥青组黏度开始低于不添加组，而到180 ℃左右时3组沥青的黏度差距不大，组间最大差值仅为0.2 Pa·s。高于100 ℃后，Sasobit组黏度较Evotherm组更低，可知Sasobit温拌剂可更有效地降低沥青黏度。

3 路用性能测试

路用性能是检验温拌剂性能的重要指标，需考察温拌剂再生混合料的高、低温稳定性，水稳定性等[3]。通过车辙试验测试其动稳定系数，使用小梁弯曲试验检测其低温性能，通过马歇尔浸水试验测稳定性。

本研究试验设计方案为，将现场回收的旧料添加30%新沥青、4%再生剂，温拌剂添加量为4%。Sasobit组、Evotherm组和无添加组分别制成混合料，并按试验规程制成试验件。温拌剂组拌和温度为120 ℃，无添加组拌和温度为150 ℃。

3.1 再生混合料体积指标

路用性能检测前，首先检验各组混合料的体积指标，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》要求检测混合料的稳定度、毛体积密度等,检测结果统计见表3。

表3 马歇尔试验统计结果

由表3可见，3组指标均符合技术规范要求，Sasobit温拌剂组稳定度明显优于其他2组，温拌剂组飞散损失小于热拌组。

3.2 高温性能测试

车辙试验按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》要求试件成型，热拌组温度150 ℃，温拌组120 ℃，使用车辙仪测量试件动稳定度，对比温、热拌工艺的稳定性差异。

孔隙率检测统计结果见表4，车辙试验统计结果见表5。

表4 车辙试验孔隙率检测统计结果

表5 车辙试验结果统计

由表4可见，温拌剂组除了成型温度低外，高温稳定性也较热拌组高，且Sasobit温拌剂组比Evotherm温拌剂组稳定系数更高，3组高温稳定性均能满足技术规范要求。

由表5可见，在60 ℃时，Sasobit温拌剂组黏度值最高，所以沥青与集料之间的作用力强，其动稳定性也就越高。

3.3 低温性能测试

按上述要求试件成型后，将试件切割制成弯曲试验小梁，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0715-2011法检测3种混合料的低温性能。数据统计结果见表6。

表6 低温性能测试结果统计

由表6可见，3组混合料均能满足技术规范要求，低温弯拉应力远高于技术要求，且热拌组低温性能更好。温拌组中，Sasobit温拌剂组低温性能较Evotherm温拌剂组稍好。

3.4 水稳定性测试

混合料的水稳定性至关重要，关系到路面质量及使用寿命，因此按规范要求制成试件后，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行水稳定性测试，数据统计结果见表7。

表7 浸水马歇尔试验结果统计

由表7可见，3组水稳定性均能满足技术规范要求，且Sasobit温拌剂组水稳定性在3组中较为突出。

4 温拌剂路面施工与质量检测

根据上述实验结果，本研究使用添加量为4%的Sasobit 温拌剂，现场施工拌和温度120 ℃，严格按照施工流程就地热再生施工，而后检验施工结果。选取路段为ZK11+900-ZK12+400，施工时间为初冬，温度较低。

4.1 现场施工工艺与质量监控

对试验路段进行路面清理加热后铣刨，在搅拌阶段加入再生剂和温拌剂，在温拌阶段将温度严格控制在(120±5) ℃，根据路面情况及时调整再生剂、温拌剂的使用量，同时严格控制器械速度。

4.2 外观与压实度检测

使用温拌剂施工工艺的就地热再生路面施工完成后，试验路段表面平整无开裂，路面沥青无烧灼、无明显颗粒、无离析现象[4-5]。

在就地热再生施工路段进行取样，将样芯带回实验室测量毛体积密度，而后烘散，检测最大理论相对密度，并计算压实度。

实测试验路段压实度平均值为95%，最高98%，最低93%，优于92%的道路施工规程要求。

4.3 渗水性检测

为了解现场热再生施工路段的密实性和渗水性，在试验路段选取5个采样点，渗水系数见表8。

表8 渗水试验

由表8可见，渗水系数在1～2 mL·min-1之间，最大值2 mL·min-1，最小值1 mL·min-1，平均值0.8 mL·min-1，均优于道路施工规程要求(≤300 mL·min-1)，符合施工要求。

综上，温拌剂的使用在较低的环境温度下，改善了再生混合料的物理特性，降低了施工温度，保证了施工质量。

5 结论

1) 温拌剂的加入使再生后旧沥青的各项指标均达到了路面施工技术规范要求。60 ℃时Sasobit温拌剂组沥青的运动黏度较其他组大，随着温度的升高，温拌剂组沥青运动黏度均小于再生剂组。

2) 从室内路用性能试验的结果可知，温拌剂组沥青混合料均能满足路面施工技术规范要求，Sasobit温拌剂再生混合料施工路面温度适应范围大，故建议使用Sasobit作为旧沥青再生混合料温拌剂。

3) 从现场测试的数据可知，使用Sasobit作为就地热再生施工工艺的温拌剂，不仅能有效降低现场施工温度(约30 ℃)，且再生后路面的各项检测均符合JTG F80/1-2017 《公路工程质量检验评定标准》要求。