高掺量富油RAP厂拌热再生技术应用研究

叶治军，陶毅荣，梁叶云，郑松松，董冠男，张启鑫

(1.葛洲坝湖北襄荆高速公路有限公司，湖北 荆门 448000；2.葛洲坝集团交通投资有限公司，湖北 武汉 430000；3.中南安全环境技术研究院股份有限公司，湖北 武汉 430000)

0 引言

随着交通运输部印发的《“十四五”公路养护管理发展纲要》中提出要大力推进废旧路面材料的再生利用，沥青路面厂拌热再生技术也因此受到更多的关注。厂拌热再生技术是将废旧沥青混合料(RAP)破碎、筛分等预处理后，添加一定比例的新集料、新沥青(再生剂)进行加热拌和，使RAP能够再次铺筑利用的工艺，再生后路用性能可以与热拌沥青混合料相媲美[1-2]。厂拌热再生技术是响应国家发展循环经济和节能减排要求的绿色公路技术，具有良好的推广应用价值。

但受RAP变异性影响，厂拌热再生沥青混合料的级配往往难以保证，再生混合料的质量变异性大，难以应用到高等级公路上。而研究发现[3]，对RAP进行破碎分档预处理可大幅降低其变异性，级配控制更有保证，目前一般将RAP分成两档(0 mm～5 mm RAP，≥5 mm RAP)或者三档(0 mm～5 mm RAP，5 mm～10 mm RAP,≥10 mm RAP)。通过抽提试验可知，RAP中沥青主要分布于0 mm～5 mm粒径中，可称为富油RAP，具有极高的再生价值，若能全部将其再生利用，可节约大量的新沥青、降低公路的养护成本。但通过调查发现，在实际工程应用中对富油部分RAP利用率较低，较多的0 mm～5 mm RAP被废弃[4-7]。本文依托湖北襄荆高速路面专项养护项目，将RAP分为(0 mm～8 mm，≥8 mm)两档，并只采用富油RAP(0 mm～8 mm)对高掺量RAP再生混合料的配合比设计、施工工艺及路用性能进行研究，以期为高掺量富油RAP厂拌热再生的应用提供技术参考。

1 工程概况

襄阳至荆门高速公路全长185.415 km，于2004年6月26日正式通车。其北起襄阳市贾家州，经襄阳、荆门、荆州三市八县(市、区)，南止于荆州市龙会桥，是国家规划建设的二连浩特至广州高速主干线的重要组成部分。随着十数年的服役以及不断增长的交通量，襄荆高速沥青路面随之出现大量病害，本项目是在襄荆高速公路2022年路面养护专项工程K1686+500～K1687+000段采用高掺量富油RAP再生沥青混合料进行试验段铺筑，对高掺量富油RAP厂拌热再生技术进行研究。

本试验段路面处治方案为分层铣刨原路面4 cm sup-13上面层+6 cm AC-20中面层，填补6 cm AC-20再生混合料中面层+4 cm AC-13再生混合料上面层。

2 原材料及配合比设计

2.1 原材料

1)RAP。上面层铣刨料中0 mm～8 mm RAP占比大，含油量也更高，检测指标如表1所示，故试验段采用的0 mm～8 mm RAP均来自上面层铣刨料。

表1 0 mm～8 mm RAP各项技术指标

2)沥青。经调查旧沥青为改性沥青，且再生路面用于高速公路，因此试验段上、中面层采用的新沥青类型为SBS(I-D)改性沥青，其技术指标见表2。

表2 改性沥青各项指标检测结果

3)再生剂。本试验段的再生混合料只掺配0～8 mm RAP，且掺配比例较高，旧沥青占比大，因此必须要加入再生剂来恢复旧沥青性能，以此保证再生混合料的质量。根据旧沥青再生试验确定再生剂掺量为4%，所用再生剂指标如表3所示。

表3 再生剂技术指标

2.2 配合比设计

根据各档石料和RAP(0 mm～8 mm)的筛分结果，选定上、中面层RAP掺量分别为30%,40%，其合成级配如表4,表5所示。并通过室内马歇尔试验方法确定上、中面层再生混合料最佳沥青用量为2.5%和1.5%。

3 施工工艺

3.1 RAP预处理

1)在对旧路面状况充分调查、收集旧路面原始资料以及修补、养护记录的基础上，提前计算试验段所需RAP数量，试验段所用RAP采用连续段落铣刨获得的铣刨料。

2)RAP上、中面层分层进行铣刨，上面层铣刨速度控制在10 m/min～12 m/min，中面层铣刨速度控制在8 m/min～10 m/min。

3)RAP团聚粒径大于26.5 mm时，采用颚式破碎机进行破碎，并将破碎后的RAP筛分成0 mm～8 mm，8 mm～26 mm两档，分档后的粗细料分开堆放，用彩条布覆盖。

表4 上面层再生混合料级配设计

表5 中面层再生混合料级配设计

3.2 拌合工艺

拌合中，新集料加热至190 ℃，通过热料仓筛分、计量进入间歇式拌缸干拌5 s～10 s，加入加热至165 ℃～170 ℃的新沥青，湿拌40 s～45 s；然后与在再生机中加热至130 ℃的RAP拌和10 s～15 s；最后喷入再生剂拌和均匀出料。

3.3 摊铺工艺

1)摊铺前对工作面进行清扫，并撒布粘层油。

2)摊铺机开工前提前0.5 h预热熨平板不低于100 ℃。

3)现场摊铺温度控制在165 ℃～170 ℃，摊铺速度控制在1 m/min～4 m/min。

4)摊铺过程中，由专人检查铺筑厚度、平整度及离析状况，发现局部离析、拖痕等问题应及时处理。

3.4 压实工艺

压实过程分为初压、复压与终压。初压和终压采用双钢轮振动压路机，复压采用胶轮式压路机，现场压实参数如表6所示。

表6 压实参数

4 路用性能

4.1 室内留样试验结果

1)高温稳定性。

由于车辙是沥青路面高温稳定性好坏的实际体现，加之车辙试验操作方便，其在一定程度上模拟了车辆轮胎在道路上的行驶情况，因此，室内试验采用车辙试验对上、中面层抗车辙能力进行检验，检测结果如图1所示。

由图1可知，两种再生混合料的DS值均远大于规范要求值2 800次/mm，这说明富油RAP的掺加能显著提高再生混合料的动稳定度。这是由于富油RAP中沥青含量高且老化严重，导致再生混合料的整体模量增大，进而表现为再生混合料动稳定度提高，抗车辙能力增强。

2)水稳定性。

采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验分别测试热水浸泡及冻融循环作用条件下水对再生混合料产生的影响。检测结果如图2所示。

结合图2结果可知，两种富油RAP再生混合料的水稳定性较好，这说明在再生剂作用下，旧沥青性能得以恢复，新旧沥青融合效果好，再生沥青与集料的黏附性好，进而表现为再生混合料的水稳定性好。

3)低温抗裂性。

低温小梁弯曲试验方法容易、操作简单、可以得到混合料在受到三点弯曲时的最大应力及相应变形量，能较好评价混合料的低温抗裂性能，检测结果如图3所示。

由图3结果可知，两种富油RAP再生混合料的弯拉应变均满足规范(JTG F40—2004)中改性沥青不小于2 500 με的要求。

4.2 施工质量检测

1)马歇尔稳定度。

对铺筑完成的试验段路面进行钻芯取样，对芯样按上、中面层进行切割，并分别进行马歇尔稳定度测试，结果如表7所示，全部满足规范要求。

2)平整度。

按照规范要求选择测试地点，利用3 m直尺测定最大间隙，从而反映试验路的平整度，检测结果如表7所示。

3)压实度。

路面压实度是衡量路面施工质量以及路面本身质量的一项重要指标，压实度对路面路用性能尤其是路面的耐久性起到关键作用。对试验段上、中面层现场钻芯取样得到的芯样进行毛体积密度测试，并根据最大理论密度计算得出路面的压实度。结果如表7所示。

4)渗水系数。

采用渗水仪法对试验路段进行抗渗性能测试，以评价路面的抗水损害性，试验结果如表7所示。

表7 试验路面质量检测结果

5 结论

本文结合襄荆高速公路路面专项养护工程，对高掺量富油RAP厂拌热再生技术进行了系统介绍，保证再生混合料质量的前提下，提高了富油部分RAP的利用率。试验段再生沥青路面质量良好，综合路用性能优异，经济效益高，具有良好的推广应用前景。