厂拌热再生沥青混合料AC-13C在遂回高速公路路面维修处治的应用

陈 丽

(四川省交通勘察设计研究院有限公司, 四川成都 610041)

沥青路面在使用一定时间后，其整体性能将不能满足路用要求，但作为路用材料仍有很高的利用价值。我国早期修筑的沥青道路大部分已经进入修补阶段，因此产生了大量的废旧路面材料。随着人们对环保的持续关注，沥青路面再生利用技术越来越受到重视。通过路面再生，可以使所谓的废旧路面材料重新满足路用性能要求，既可节省大量材料资源和资金，也可避免环境污染，实现循环经济发展模式和可持续发展[1]。沥青路面再生，就是采用专用机械设备对旧沥青路面或者回收沥青路面材料(RAP)进行处理，并掺加一定比例的新集料、新沥青、再生剂(必要时)等形成路面结构层的技术。发达国家沥青路面再生利用率很高，我国在20世纪80年代曾经不同程度地利用过旧沥青混合料修路，但一般只用于轻交通路面、路面垫层和非机动车道等。近年来，为适应建设资源节约型、环境友好型社会的要求，沥青路面再生技术在我国公路建设和养护中已大范围推广应用。

本文针对厂拌热再生AC-13C沥青混合料在遂回高速公路路面维修处治工程中的应用，对沥青路面再生技术进行更深入的研究和学习。厂拌热再生，即将回收沥青路面材料(RAP)运至沥青拌和厂(场、站)，经破碎、筛分，以一定的比例与新集料、新沥青、再生剂(必要时)等拌制成热拌再生混合料铺筑路面[1]。本文通过室内试验检测了遂回高速公路RAP的含水率、沥青含量、砂当量、级配，RAP中沥青的针入度、软化点、延度，RAP中集料的压碎值、密度、水洗法小于0.075颗粒含量，根据检测结果加入一定比例的新集料、新沥青，对厂拌热再生AC-13C沥青混合料进行目标配合比设计，得出RAP材料的适宜掺量，并对最终配比的再生沥青混合料路用性能进行验证，为实际工程提供指导。

1 厂拌热再生沥青混合料目标配合比设计步骤

厂拌热再生混合料配合比设计时，回收沥青路面材料(RAP)从预处理后的RAP料堆取样。厂拌热再生混合料一般采用马歇尔设计方法进行配合比设计。配合比设计流程：

(1)确定工程设计级配范围：根据公路等级、气候条件、交通特点，充分借鉴成功经验，确定工程设计级配范围。工程设计级配范围符合现行JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》规定的相应热拌沥青混合料级配范围。

(2)确定RAP掺配比例。

(3)选择新沥青标号和再生剂用量。

(4)材料取样、试验。

(5)估算新沥青用量及其占总沥青用量的比例。

(6)矿料级配设计。

(7)确定最佳新沥青用量。

(8)配合比设计检验。

2 原材料

本次厂拌热再生沥青混合料AC-13C目标配合比设计的原材料包括70#A级道路石油沥青、再生2#仓的RAP(5～15)mm、再生1#仓的RAP(0～5)mm、原生3#热料仓的(9.5～13.2)mm碎石、原生2#热料仓的(4.75～9.5)mm碎石、原生1#热料仓的(0～2.36)mm石屑、填料矿粉。

2.1 70#A级道路石油沥青

为改善RAP中旧沥青的性能，选用新沥青70#A级道路石油沥青，由四川国创兴路沥青材料有限公司供应，性能试验结果见表1。

2.2 回收沥青混合料(RAP)

沥青路面在使用过程中由于环境和汽车荷载等各种因素作用下，混合料中的沥青发生了老化，混合料的集料也发生了改变，因此RAP要重新利用到再生混合料的生产中需要对其各项性能指标(RAP的级配、含泥量、含水率、砂当量等)进行检测，以判断其是否满足重复再利用的要求。将现场处理后的RAP筛分成两档，再生2#仓的RAP(5～15)mm

表1 70#A级道路石油沥青指标试验结果

和再生1#仓的RAP(0～5)mm，试验结果见表2。

从RAP试验结果可知，旧沥青软化点明显升高，而针入度和延度明显减小，说明旧沥青老化较严重，变硬变脆，需要对旧沥青进行再生处理后方可利用。对RAP级配进行分析，发现粗骨料较少，细集料较多，这可能跟旧料的处理过程和沥青路面在长期使用过程中承受的荷载有关。旧集料的物理、化学性能满足施工要求，可用于厂拌热再生。

2.3 新集料

原生3#热料仓的(9.5～13.2)mm碎石、原生2#热料仓的(4.75～9.5)mm碎石、原生1#热料仓的(0～2.36)mm石屑、填料矿粉，集料由遂宁金桥鑫鑫建材厂供应，矿粉由四川富敏矿业供应，试验结果见表3～表5。

表2 回收沥青混合料(RAP)指标试验结果

表3 新粗集料指标试验结果

表4 新细集料指标试验结果

表5 矿粉指标试验结果

2.4 再生沥青

委托方提供再生剂掺量为旧沥青质量的6.5 %，在此掺量下再生沥青的性能指标能达到新沥青的相应指标，满足厂拌热再生沥青混合料对再生剂用量的使用要求而不至于过度软化再生混合料(表6)。

表6 再生沥青指标试验结果

3 厂拌热再生沥青混合料生产配合比设计方法

3.1 初选级配

根据原材料的筛分结果，在设计级配范围内选择三组粗(级配乙)、中(级配丙)、细(级配甲)，根据经验和沥青用量的估算结果进行标准马歇尔试验[2]，并根据体积指标、力学指标等初选级配，试验结果见表7。级配甲矿料配比为原生3#仓：原生2#仓：原生1#仓：再生2#仓：再生1#仓：矿粉=25.0 %：25.0 %：17.0 %：19.0 %：11.0 %：3.0 %；级配乙矿料配比为原生3#仓：原生2#仓：原生1#仓：再生2#仓：再生1#仓：矿粉=29.0 %：28.0 %：10.0 %：20.0 %：10.0 %：3.0 %；级配丙矿料配比为原生3#仓：原生2#仓：原生1#仓：再生2#仓：再生1#仓：矿粉=26.0 %：28.0 %：13.0 %：19.5 %：10.5 %：3.0 %(图1)。

表7 初选矿料级配试验结果

注：表中油石比为新加沥青与新加矿料和RAP料之和的比值。

图1 矿料合成级配曲线

从体积指标来看，级配乙的饱和度较差，级配甲和丙均满足技术要求；从性能来看，级配丙的动稳定度最大，抗车辙性能最佳，因此选用级配丙作为设计目标级配。

3.2 确定最佳油石比

按以矿料掺配比例预估的油石比为中值，以0.5 %间隔的不同油石比进行马歇尔试验(成型双面击实各75次)，理论最大相对密度按JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》(B.5.6-1)要求用真实法实测，试验结果见表8。

根据毛体积相对密度、空隙率、稳定度和沥青饱和度确定最佳沥青用量，得到最佳油石比为4.2 %。

表8 马歇尔试验物理-力学指标试验结果

3.3 配合比设计检验

按确定的最佳油石比对热再生混合料进行路用性能(高温稳定性、水稳定性、渗水系数)的检验，检验结果见表9～表12。

表9 冻融劈裂试验结果

表10 残留稳定度试验结果

表11 车辙试验结果

表12 车辙试验结果 mL·min-1

通过混合料级配调试和相关验证试验，表明所设计的厂拌热再生沥青混合料AC-13C的抗水损害性能、高温稳定性能均满足设计要求，生产配合比设计所得结果可用于指导现场施工。

4 结束语

本文设计的厂拌热再生沥青混合料AC-13C采用了马歇尔试验方法，经过合理设计的再生沥青混合料的马歇尔技术指标、抗水损害性能和高温稳定性能均能满足设计要求。通过添加再生剂，旧沥青的性能也得到了一定改善。

由于试验条件、时间的限制，再生改性沥青混合料的抗疲劳性、耐老化性没有加以研究，望在今后的试验中进行相关研究。分档后的RAP各档性能不一，各档RAP料以什么比例添加路用性能最佳，最佳的经济效益也可以进行进一步研究。