就地热再生13型沥青混合料组成设计及应用

2019-09-10梁高荣欧锦石罗桂银

西部交通科技 2019年5期

梁高荣欧锦石罗桂银

摘要：为促进广西高速公路旧沥青路面就地热再生技术的可持续发展，文章采用离心分离法对旧沥青路面SAM-13、KH-13进行抽提试验，对回收沥青添加0%、3%、5%、7%再生剂后的再生沥青及其混合料进行了评价，旧SAM-13的RAP与新拌沥青混合料按70%∶30%的比例设计，旧KH-13的RAP与新拌沥青混合料按80%∶20%的比例设计。结果表明：再生剂掺量为5%时，再生沥青及混合料的性能得到较好的改善，在再生SMA-13（KH-13）中4.75 mm、2.36 mm、0.075 mm的通过率分别约为33%、25%、10%（42.5%、32%、7%），再生SMA-13（KH-13）的最佳油石比为6.1%（5.0%），其高温稳定性检验均>6 000次/mm、冻融劈裂试验强度比均>90%，就地热再生SMA-13（KH-13）的现场空隙率≤6%，沥青路面性能良好。

关键词：道路工程;就地热再生;级配;空隙率;动稳定度

In order to promote the sustainable development of hot inplace regeneration technology of the old asphalt pavement in Guangxi expressways，this article uses the centrifugal separation method to extract the old asphalt pavement SAM13 and KH13，and evaluates the recycled asphalt after adding 0%，3%，5% and 7% regenerant and its mixtures，then，the old SAM13 RAP and fresh asphalt mixture are designed according to 70%∶30% ratio，and the old KH13 RAP and fresh asphalt mixtures are designed according to 80%∶20% ratio.The results show that the performance of recycled asphalt and mixture is better improved when the amount of regenerant is 5%，the pass rates of 4.75 mm，2.36 mm and 0.075 mm in regenerated SMA13（KH13） are respectively about 33%，25%，and 10% （42.5%，32%，7%），the best oilstone ratio of regenerated SMA13（KH13） is 6.1% （5.0%），and its hightemperature stability test is all greater than 6000 times/mm，the intensity ratio of freezethaw splitting test is all greater than 90%，the onsite void ratio of hot inplace regenerated SMA13（KH13） does not exceed 6%，and the performance of asphalt pavement is good.

Road engineering;Hot inplace regeneration;Gradation;Void ratio;Dynamic stability

0 引言

瀝青路面再生利用技术，是将需要翻修或者废弃的旧沥青路面，经过翻挖、回收、破碎、筛分，再和新集料、新沥青材料适当配合，重新拌合成为具有良好路用性能的再生沥青混合料，用于铺筑路面面层或基层的整[JP+1]套工艺技术。美国、日本、欧洲等国家和地区20世纪90年代已经能够将全部废旧沥青路面材料加以再生利用。就地热再生技术是利用专用设备加热旧沥青路面，然后将处于高温状态的旧沥青路面进行松耙，并添加再生剂，通过翻松、就地拌合，接着添加再生剂，并提升至专用拌合设备与新料进行拌合，最后摊铺、碾压成型的技术。就地热再生技术不损伤旧沥青路面的碎石，旧沥青路面材料可以100%再生利用，热再生混合料级配可进行匀质性设计及摊铺[1-5]。

柳州至南宁高速公路凤凰试验路于2005年1～4月在旧混凝土上加铺了约120 mm厚沥青层，其中，沥青路面表面层厚40 mm，右幅采用SMA-13、左幅采用KH-13。为促进广西高速公路旧沥青路面再生技术的提升，本文依托2017年柳州至南宁高速公路改扩建工程凤凰段旧沥青路面表面层就地热再生试验路，设计了两种不同级配的热再生沥青混合料，就地热再生沥青路面的现场空隙率≤6%，其芯样骨架和密实性均不错。

1 原材料

1.1 沥青

新拌沥青混合料采用中航路通实业有限公司提供的SBS（I-D）改性沥青，其试验结果见表1。

1.2 集料及填料

新拌沥青混合料采用的矿料分为三挡规格，田东岩相山辉绿岩1#料（10～15 mm）、2#料（5～10 mm），来宾穿山镇石灰岩3#料（0～5 mm）的机制砂。填料为广西联壮科技有限公司生产的矿粉。集料及填料的试验结果见表2、表3。

1.3 旧路面材料

在南宁至柳州方向（K1305+000～K1310+000段）旧沥青路面中随机选取较有代表性段落（K1306+000右幅SMA-13硬路肩、K1306+000左幅KH-13硬路肩）现场取样。采用离心分离法进行沥青混合料的抽提试验，其油石比测试结果分别为6.3%、5.1%。矿料级配见表4。

1.4 再生剂及其掺量

再生剂采用江苏省沥青路面热再生工程技术研究中心生产的Freetech-F0110再生剂。从抽提液回收沥青，并对添加0%、3%、5%、7%再生剂后的再生沥青进行三大指标试验，试验结果见表5。

分别对掺入沥青质量的0%、5%、7%再生剂的沥青混合料进行马歇尔击实试验，试验结果见表6、表7，其中，马歇尔试件成型温度为150 ℃～155 ℃。

从表5～7可知，再生剂掺量为5%时，回收沥青性能指标基本恢复到SBS（I-D）沥青的水平，沥青混合料的性能得到较好改善。

1.5 木质素纤维

木质素纤维生产厂家为天津中创同盛建材实业有限公司。其密度为1.13 g/cm3，再生沥青混合料SMA-13木质素纤维掺量为混合料质量的0.4%。

2 就地热再生13型沥青混合料的组成设计及应用

2.1 目標配合比的组成设计及性能验证

根据K1306+000段右幅SMA-13、K1306+000段左幅KH-13的RAP及新矿料试验结果，拟采用新拌沥青混合料与右幅SMA-13的RAP比例为30%∶70%、新拌沥青混合料与左幅KH-13的RAP比例为20%∶80%。新拌沥青混合料及再生混合料的级配设计见表8～10。

油石比按0.3%～0.4%的间隔成型马歇尔试件。试验时矿料的加热温度为185 ℃，沥青的加热温度为165 ℃，沥青混合料的拌合温度为180 ℃，击实温度为150 ℃～155 ℃。拌合时先将掺量为沥青质量5%的再生剂与RAP材料搅拌均匀，然后再与新拌混合料搅拌均匀。再生沥青混合料马歇尔试验体积参数见表11、表12。

由表11可知，再生沥青混合料SMA-13取与目标空隙率4.1%对应的油石比6.1%作为最佳油石比。从表12可知，再生沥青混合料KH-13取与目标空隙率4.5%对应的油石比4.9%作为最佳油石比。

再生沥青混合料水稳定性与高温稳定性验证等试验结果如表13～15所示。

2.2 生产配合比设计

根据热料仓筛分结果进行新拌沥青混合料生产配合比设计。其中，热料仓的矿料分为四档规格，分别为5#料（11～16 mm）、6#料（6～11 mm）、7#料（3～6 mm）、8#料（0～3 mm）。新拌沥青混合料设计级配见表16，再生沥青混合料生产配合比设计结果见表17～19。其中，再生沥青混合料SMA-13的油石比为6.1%，再生沥青混合料KH-13的油石比为5.0%。

2.3 生产配合比验证

就地再生沥青混合料施工配合比的矿料组成设计见表20。

就地热再生沥青路面试验路压实度、厚度检测结果见表21、表22。

2.4 试验结果及分析

从表7～22可知：

（1）就地热再生旧沥青路面材料掺配比例高，其中，旧SMA-13、KH-13的RAP用量为80%、70%。

（2）设计的就地热再生SMA-13、KH-13混合料的高温稳定性能、水稳定性能良好。

（3）为控制新拌沥青混合料的析漏，在施工时，新拌沥青混合料采用4.5%的油石比，在旧SMA-13材料中增加旧料RAP质量0.4%的热沥青，以保证合成油石比达到设计油石比的6.1%。

3 结语

（1）就地热再生沥青路面的级配设计宜接近原沥青混合料的矿料组成设计，旧沥青路面就地热再生宜采用与其相应的级配。

（2）柳南路就地热再生SMA-13、KH-13试验路压实度代表值≥94%、密实不渗水，芯样骨架嵌挤稳定，沥青路面性能良好。

参考文献：