二次就地热铣刨RAP料对再生混合料影响试验探究

2021-11-22吴钟良卜胤余荣斌

中国公路 2021年19期

吴钟良卜胤余荣斌

（江西省天驰高速科技发展有限公司，江西南昌 330103）

大广高速公路武吉北段k2775+000～k2779+750路段在2015年进行过第一次就地热再生，经过5年荷载作用，该路段出现了沥青老化、集料剥落、纵向疲劳裂缝等病害，为改善路面使用性能、保证行车安全舒适、延长路面使用寿命,依据目前国家提倡的环保资源节约意识，对该路段实施二次就地热再生工程，实现旧沥青混合料路面的100%现场再生利用。

在实施二次就地热再生过程中，由于沥青混合料在第一次再生热铣刨过程中，级配发生过一定程度的细化、破碎，又经过5年行车荷载的长期作用，二次再生路面热铣刨再次对再生沥青混合料级配进一步细化，导致粗料数量减少、粉料增多现象。因此，做好二次就地热再生沥青混合料级配选择是关键，确定最优级配后，再进行二次再生混合料的高温稳定性、低温抗裂性及耐久性等路用性能试验。

一、RAP料调查与试验分析

（一）RAP 料级配细化分析

通过调查和收集上行行车道k2775+000～k2779+750的最原始路面沥青混合料级配（AC-13）及2015年第一次热铣刨后的再生混合料级配数据，并与二次就地热铣刨RAP料级配数据进行对比试验分析。试验结果如表1所示。

表1 RAP抽提筛分结果

从筛分结果可以看出，原设计级配在经过第一次热铣刨的情况下，整体变化不大，但在经过5年行车荷载作用后，又进行二次就地热铣刨，级配变化较大，4.75mm、9.5m通过率比第一次热铣刨后提高16.3%、12.9%，可以表明，骨料发生磨耗和破碎，二次热铣刨后级配有一定程度的细化，但级配仍然符合AC-13沥青混合料级配控制的施工技术规范要求。

（二）RAP 集料的破碎程度分析

分形维数可以表征具有自相似性的物体几何特征，为了量化RAP集料的破碎程度，本文采用分形维数分析RAP料再生后的粒度分形特征。分形维数D可以根据筛分试验的质量-频率关系求得，破碎分布方程如式1所示。

式中:MT、M(x) 分别表示碎块的总质量和筛下累计质量；x、xm分别表示碎块的粒径和最大粒径；D为碎块分布的分形维数。

将上式两边同时取对数可得：

在lg[M(x)／MT]－lg（x／xm）所示的双对数坐标中，采用最小二乘法进行数据拟合，拟合直线的斜率即为(3-D)，从而得到RAP料破碎程度的分形维数D。

通过对第一次就地热铣刨RAP与二次就地热铣刨RAP的破碎程度进行分析，lg[M(x)／MT]－lg（x／xm）曲线如图1所示。

图1 两次就地热铣刨RAP破碎程度曲线图

通过表2和图1可知，一次就地热再生RAP料和二次就地热再生RAP料筛下累计质量的百分含量与筛孔尺寸在双对数坐标系中均呈良好的线性关系，说明RAP料在铣刨后破碎分布符合分形规律。二次就地热再生RAP料的分形维数为2.509，一次就地热再生RAP料的分形维数为2.363，由于分形维数表征的是RAP料破碎程度，分形维数越大，破碎程度越高，说明二次就地热再生对RAP料具有一定程度的破碎和细化作用。

表2 不同RAP料破碎程度

二、级配优化与工程实践

在上行行车道k2775+000～k2779+750范围中分别选取3个路段进行再生级配对比优选。其中新增加集料规格为11mm～16mm、6mm～11mm、0mm～3mm。再进行设计掺配合成级配为1#：5.0%、5.0%、3.0%、铣刨增加量87%；2#：5.0%、8.0%、2.0%、铣刨增加量85%；3#：5.0%、11.0%、4.0%、铣刨增加量80%。采用3个掺配级配在试验段施工并进行工后质量检测，结果如表3所示。

表3 三个掺配级配工后质量检测结果

分析以上试验结果并结合工程实际可知，采用1#级配二次就地热再生虽然压实度和渗水系数满足要求，但是新的粗料掺配较少，级配较细，路面构造深度不满足规范要求。采用3#级配相比于2#级配经过铺装碾压后各项检测参数均较好且满足规范要求，铺面效果良好。因此，工程实际采用的优化级配为11mm～16mm:6mm～11mm:0mm～3mm=5.0%:11.0%:4.0%，铣刨料添加量为80%。

三、二次就地热再生路用性能

为了验证二次再生沥青混合料的路用性能，采用检测数据和铺装效果较好的3#级配比例分别进行了浸水马歇尔、冻融劈裂、高温车辙和低温弯曲梁试验，具体试验结果如表4、表5和表6所示。

表4 抗水损害性能

表5 高温稳定性

表6 低温抗裂性能

从试验结果可以看出，二次就地热再生沥青混合料残留稳定度MS的冻融劈裂强度比TSR的值满足施工技术规范要求，说明二次再生沥青混合料抵抗水损害的能力较良好，高温稳定性依然高于常规的新沥青混合料技术标准，说明二次再生沥青混合料高温稳定性好。破坏应变值为2627με，高于新拌沥青混合料技术规范要求,可以综合评价二次再生沥青混合料的低温抗裂性能良好。