厂拌热再生沥青混合料质量控制及应用

2022-10-20涂亮亮白龙威

建材世界 2022年5期

涂亮亮，白龙威，刘忠，江建

(1.深圳市市政工程总公司,深圳 518000；2.深圳市特区建工集团有限公司,深圳 518034)

道路建设对区域经济的发展影响深远，也是我国“一带一路”战略中基础设施建设的重点领域。随着政策利好地不断落实，交通路网逐步完善，我国公路通车里程不断增长。目前，很多早期铺筑的沥青路面已出现严重的裂缝、车辙、坑槽、松散等病害，上世纪建成的高速公路也陆续开始进入改扩建及大中修期[1]。在对原路面翻修和改建的过程中，将产生大量的废旧沥青混合料(RAP)，若不对其进行再生利用，不仅会占用大量的土地，污染周边生态环境，同时也是对沥青和石料等不可再生资源的一种巨大浪费[2,3]。

在此背景下，沥青路面再生利用技术越来越受到人们的关注和重视，厂拌热再生目前发展较快，是现阶段我国沥青混合料再生技术研究的重点[4]。它是将回收的RAP材料运至搅拌站，经破碎、筛分等处理工艺，以一定的比例与新集料、新沥青、再生剂(必要时)等混拌成热拌再生沥青混合料铺筑路面的技术[5]。我国厂拌热再生技术在实际生产应用中，由于RAP的变异性及其性能不稳定性，常常影响RAP的掺配率，目前我国厂拌热再生沥青混合料RAP掺配率一般控制在20%左右[6]。论文针对在不同RAP掺量下的厂拌热再生沥青混合料，进行配合比设计及路用性能评价。

1 RAP材料

1.1 RAP沥青含量

RAP材料的沥青含量对再生沥青混合料配合比的设计起着至关重要的作用，直接影响再生沥青混合料的最佳沥青用量[7]。采用燃烧率法测定粗细两档RAP材料的沥青含量，试验结果如表1所示。可以看出，RAP的沥青含量偏差不大，可取其检测数据的平均值分别作为两档RAP材料的沥青含量代表值。

表1 两档RAP材料沥青含量检测

1.2 RAP级配

对燃烧后两档RAP残留物水洗烘干进行筛分，试验结果如表2所示。

表2 两档RAP材料级配检测

1.3 RAP性能

沥青路面在长期服役过程中，受荷载及环境的综合作用，混合料内部集料可能出现不同程度上的损伤，加上铣刨、挖除及筛分等过程中的机械力作用，均会对集料的性能造成不可逆的影响[8]。

对两档RAP材料分别进行密度、压碎值、针片状含量及吸水率等指标的检测，试验结果如表3所示。可以看出，RAP材料的各项物理指标未发生较大的改变，其石料仍具有较大的再生利用价值。

2 再生沥青混合料配合比设计

厂拌热再生沥青混合料主要用于道路的中底层，因此采用中面层常见的级配类型AC-20作为研究对象。根据广东地区气候条件、公路等级、交通特点、《公路工程沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)[9]推荐的级配范围和《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41—2008)[10]中的相关要求，掺入RAP的合成级配如表4所示。

表4 AC-20沥青混合料级配

为了对比厂拌热再生沥青混合料在不同的RAP掺量下混合料的性能差异，确定合理的RAP掺量，确保厂拌热再生沥青混合料的质量得到有效控制，选取4个不同的RAP掺量(20%、30%、40%和50%)分别进行配合比试验，不同RAP掺量下的AC-20合成级配如表5所示。

表5 不同RAP掺量下的AC-20合成级配

3 再生沥青混合料性能评价

1)马歇尔试验

先将基质沥青加热至155 ℃，两档RAP材料在110 ℃烘箱中预热4 h，天然集料加热至180 ℃，填料等其余材料及试验方法与常规混合料拌合的方式相同，试件成型双面击实各75次。不同RAP掺量下的再生沥青混合料体积参数如表6所示。由表6可以看出，RAP掺量为30%时，再生混合料的各项体积指标基本能满足规范要求。

表6 不同RAP掺量再生沥青混合料马歇尔试件的性能检测结果

2)高温性能

采用车辙试验来评价热拌再生沥青混合料的高温稳定性。车辙试验的试件为300 mm×300 mm×50 mm的板块试件，试验温度为60 ℃，轮压为0.7 MPa，试验结果如图1所示。

从试验结果可以看出，再生沥青混合料的抗车辙能力优于普通沥青混合料，且随着RAP掺量的增加，再生沥青混合料的抗车辙能力增强，高温稳定性越好。

3)水稳定性能

采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，分别测定不同RAP掺量下马歇尔试件的残留稳定度和冻融劈裂强度比TSR，以此评价再生沥青混合料的水稳定性能，不同RAP掺量下的再生沥青混合料水稳定性试验结果如表7所示。

表7 不同RAP掺量再生沥青混合料水稳定性试验检测结果

从表7可以看出，掺入RAP材料后再生沥青混合料的水稳定性能均能满足规范要求，且随着再生沥青混合料中RAP掺量的减少，混合料水稳定性呈越来越好的趋势。

4)肯塔堡飞散试验

肯塔堡飞散试验是用以评价沥青用量不足或粘结性不足，在交通荷载作用下，路面表面集料脱落而散失的程度，是评价集料与沥青胶结料粘结性的一个重要指标。将再生混合料马歇尔试件冷却后置于(20±0.5) ℃恒温水槽中养生20 h，不加钢球，以30～33 r/min的速度旋转300转，不同RAP掺量下再生沥青混合料的飞散试验结果如表8所示。