RAP廠拌熱再生中廢舊瀝青混合料性能重塑研究

蔣林志

(重慶交通大學(xué))

我國每年路面改建過程中，都有大量的廢舊瀝青混合料產(chǎn)生，這些廢舊瀝青混合料大部分都使用了十年左右，如果通過廠拌熱再生的方式將這些廢舊瀝青混合料回收并重復(fù)利用，這將每年為我國公路行業(yè)建設(shè)節(jié)省相當(dāng)大的一筆費(fèi)用，同時(shí)還能夠保護(hù)環(huán)境走可持續(xù)發(fā)展之路。

廠拌熱再生法是先將舊瀝青混凝土路面銑刨后運(yùn)回工廠，通過破碎、篩分，并根據(jù)舊料中的瀝青含量、老化程度、碎石級(jí)配和性能指標(biāo)，摻入一定量的新集料、瀝青和再生劑(必要時(shí))進(jìn)行拌和，使混合料達(dá)到規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)，按照與新瀝青混凝土路面完全相同的方法重新鋪筑。廠拌熱再生具體工藝流程如圖1所示。

圖1 RAP廠拌熱再生工藝流程圖

1 廢舊瀝青混合料(RAP)中礦料級(jí)配的調(diào)整

瀝青路面廠拌熱再生技術(shù)通過將廢舊瀝青混合料(RAP)從破損的路面以銑刨的方式回收廢料，由于廢舊瀝青混合料(RAP)回收路源不同，不同路面回收的廢舊瀝青混合料(RAP)的老化程度不同，存在一定的變異性，變異性的存在將直接影響到再生混合料的路用性能，所以要將不同的廢舊瀝青混合料(RAP)進(jìn)行評(píng)價(jià)然后分類堆放，這樣才能對廢舊瀝青混合料(RAP)進(jìn)行質(zhì)量控制，從而保證再生后混合料的質(zhì)量要求。

由于不同的廢舊瀝青混合料(RAP)的性能都會(huì)不同，需要對廢舊瀝青混合料(RAP)進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，其中包括含水率、抽提后RAP中礦料級(jí)配、瀝青含量。通過這些評(píng)價(jià)就可以了解所回收的廢舊瀝青混合料(RAP)的各方面性能，包括骨料被細(xì)化的程度，為摻加新礦料提供依據(jù)。

以重慶市政道路銑刨的廢舊瀝青混合料(RAP)為依托，將塊狀的廢舊瀝青混合料(RAP)破碎后攪拌均勻后，進(jìn)行了五組抽提試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)抽提后的礦料級(jí)配明顯發(fā)生了細(xì)化，這也驗(yàn)證了廢舊瀝青混合料(RAP)由于多年汽車荷載的反復(fù)碾壓，使粗礦料在外力反復(fù)作用下，發(fā)生了破碎，導(dǎo)致廢舊瀝青混合料(RAP)發(fā)生了細(xì)化。為了改變廢舊瀝青混合料(RAP)中礦料的細(xì)化現(xiàn)象，需要加入一定級(jí)配區(qū)間的新礦料，使這些廢料具有和新拌瀝青混合料一樣的礦料級(jí)配。本次研究選用目標(biāo)摻配率為50%，以AC-16I為目標(biāo)混合料，由于舊料中4.75 mm以下的礦料較多，不需要在新料中繼續(xù)添加，所以新料中只需添加10～20 mm的礦料，通過各篩孔的通過率以及AC-16I中級(jí)配范圍中值，發(fā)現(xiàn)再生混合料中礦料的級(jí)配在上限與下限之間，符合要求。通過對礦料級(jí)配的重組，保證了再生混合料的礦料要求，只需再將廢舊瀝青混合料(RAP)中老化性能進(jìn)行重塑，同時(shí)添加新瀝青，再生混合料的性能就會(huì)滿足規(guī)范要求。

2 廢舊瀝青混合料(RAP)中老化瀝青性能重塑

2.1 瀝青的老化過程

瀝青的老化是一個(gè)物理變化和化學(xué)變化的過程，它與熱、氧、光等外界條件相關(guān)，新瀝青混凝土路面在攤鋪的時(shí)候?yàn)r青混合料溫度達(dá)160℃，而瀝青的溫度也達(dá)到了160℃以上，瀝青在180℃左右時(shí)就會(huì)很快的老化，因此，瀝青在加熱鋪筑過程的老化也是最劇烈的老化方式。另外，新瀝青混凝土路面在鋪筑以后，在行車載荷、其他自然因素的作用下，它的路用性能會(huì)不斷的下降，路面就會(huì)失去一定的柔軟性，變脆變硬，病害的破損也會(huì)相繼的出現(xiàn)。這說明瀝青路面在使用過程中，瀝青也在逐漸老化。通過對回收的廢舊瀝青的化學(xué)組分和新瀝青材料相比較，發(fā)現(xiàn)廢舊瀝青的組分和性能有了明顯的變化，具體表現(xiàn)為油分減少、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)增加;其路用技術(shù)指標(biāo)表現(xiàn)為粘度增大、針入度降低、軟化點(diǎn)上升，延度降低。這也就是說，瀝青越老化，其油分越少，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)越多，粘度、軟化點(diǎn)越高，針入度、延度越低。

2.2 老化瀝青再生試驗(yàn)

從廢舊瀝青混合料(RAP)中提取老化瀝青難度較大，可以通過模擬老化的試驗(yàn)方法來了解老化瀝青的性能，采用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱將新瀝青進(jìn)行模擬老化。本研究采用70#基質(zhì)瀝青作為原樣瀝青進(jìn)行老化試驗(yàn)，70#基質(zhì)瀝青實(shí)測三大指標(biāo)如表1所示。

表1 70#瀝青實(shí)測三大指標(biāo)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中對旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)規(guī)定的方法步驟，進(jìn)行老化一個(gè)周期的試驗(yàn)，本再生劑最佳摻配量為5%，與老化后的瀝青在室溫條件下進(jìn)行7 h的反應(yīng)，反應(yīng)后進(jìn)行再生瀝青的三大指標(biāo)試驗(yàn)，數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

表2 老化及加入再生劑后三大指標(biāo)

通過試驗(yàn)可以看出，加入再生劑后，再生瀝青的三大指標(biāo)達(dá)到了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，說明廢舊瀝青混合料(RAP)在添加再生劑后可以達(dá)到新瀝青的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在進(jìn)行廠拌熱再生過程中再添加一定量的新基質(zhì)瀝青，在一定的摻配率的情況下，廢舊瀝青混合料(RAP)可以完全達(dá)到新拌和瀝青混合料的性能要求。

3 總結(jié)

瀝青混合料廠拌熱再生是一種即能夠節(jié)省原材料又可以保護(hù)環(huán)境的路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)。在進(jìn)行廠拌熱再生時(shí)，對回收的廢舊瀝青混合料(RAP)進(jìn)行分類篩分堆放，并通過對廢舊瀝青混合料(RAP)中礦料級(jí)配和老化瀝青的研究分析，依照回收廢料的實(shí)際情況，確定合理的摻配率，可以對廢舊瀝青混合料(RAP)性能進(jìn)行重塑的，并且再生后的瀝青混合料性能不低于新拌瀝青混合料。這一技術(shù)的不斷成熟和完善，將會(huì)為我國公路建設(shè)節(jié)省一大筆成本費(fèi)用。

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［1］劉先淼，朱戰(zhàn)良，王欣，等.廠拌熱再生瀝青技術(shù)在廣佛高速公路路面大修工程的應(yīng)用［J］.公路，2004，(11).

［2］張登良.瀝青與瀝青混合料［M］.北京：人民交通出版社，1993.25-80.

［3］中華人民共和國交通部.公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范(JTG F41-2008)［S］.北京：人民交通出版社，2008.

［4］中華人民共和國交通部.公路瀝青路面施工技術(shù)(JTG F40-2004)［S］.北京：人民交通出版社，2004.