高舊料摻量廠拌熱再生瀝青混合料在大中修工程中的應(yīng)用

徐 斌,劉黎萍,邵慧君

(1.上海奉賢建設(shè)發(fā)展(集團(tuán))有限公司,上海市 201400；2.同濟(jì)大學(xué),上海市 200092)

高舊料摻量廠拌熱再生瀝青混合料在大中修工程中的應(yīng)用

徐 斌1,劉黎萍2,邵慧君2

(1.上海奉賢建設(shè)發(fā)展(集團(tuán))有限公司,上海市 201400；2.同濟(jì)大學(xué),上海市 200092)

結(jié)合“瀝青路面材料再生利用技術(shù)研究和工程示范”課題,論文開展了高舊料摻量廠拌熱再生瀝青混合料設(shè)計及工程應(yīng)用研究,包括廢舊瀝青混合料的性能評價、新瀝青及新集料的選擇、廠拌熱再生混合料組成設(shè)計及性能評價、再生混合料質(zhì)量控制、試驗路工程觀測與評價等幾方面。為保障高舊料摻量廠拌熱再生瀝青混合料在大中修工程中的應(yīng)用質(zhì)量,有關(guān)經(jīng)驗可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

瀝青路面；廠拌熱再生；高舊料摻量；路用性能

0 引言

路面在使用過程中,由于氣象環(huán)境與交通荷載的綜合作用,會逐漸衰變、老化,進(jìn)而養(yǎng)護(hù)、維修并產(chǎn)生大量的廢舊瀝青混合料。這些舊瀝青混合料雖然其整體性能不能滿足路用要求,但作為路用材料仍有很高的利用價值。據(jù)初步統(tǒng)計與估算,通過瀝青路面再生利用,僅高速公路翻修工程,我國年平均節(jié)省材料投資可達(dá)近百億元,足以形成一個符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的產(chǎn)業(yè)鏈。因此,瀝青路面再生利用技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注和重視,成為高速公路建設(shè)領(lǐng)域亟待深入研究的關(guān)鍵實用技術(shù)。

在我國,瀝青路面再生技術(shù)主要有廠拌冷再生技術(shù)、就地冷再生技術(shù)、廠拌熱再生技術(shù)、就地?zé)嵩偕夹g(shù)。在所有的再生技術(shù)中,廠拌熱再生瀝青混合料具有經(jīng)濟(jì)效益明顯、混合料性能較好等優(yōu)勢,日益廣泛應(yīng)用于市政、公路工程中。但由于技術(shù)、管理、控制仍缺乏經(jīng)驗,再生混合料的性能往往較全新瀝青混合料差,且再生混合料的差異性較大,加上施工方面的原因,造成廠拌熱再生混合料的舊料摻量較低,一般為30%左右,且多用于道路的中下面層。但舊料摻配率越高,其經(jīng)濟(jì)效益越顯著,因此,本文主要針對高舊料摻量的廠拌熱再生瀝青混合料在大中修工程中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 廢舊瀝青混合料的評價

瀝青路面在長期使用的過程中,在行車荷載和環(huán)境因素的作用下會不斷發(fā)生老化,瀝青混合料的老化主要表現(xiàn)為瀝青的老化和集料的細(xì)化,不同來源的舊瀝青混合料,其性能差異很大,因此室內(nèi)首先將回收的瀝青路面材料進(jìn)行破碎、篩分、預(yù)處理,分為0～11 mm以及11～30 mm兩檔,對舊瀝青混合料進(jìn)行篩分試驗,測定舊料抽提后的篩分?jǐn)?shù)據(jù),結(jié)果見表1。然后采用三步法高保真瀝青回收系統(tǒng),對回收獲得的舊瀝青進(jìn)行三大指標(biāo)試驗,結(jié)果見表2。

從表2試驗數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出,舊瀝青的針入度減小,軟化點升高,而15℃下延度發(fā)生脆斷,表明舊瀝青的老化程度比較嚴(yán)重,因此當(dāng)舊料摻量較高時,需要同步添加新瀝青及再生劑對其進(jìn)行再生。

2 實驗設(shè)計

針對課題高舊料摻量熱再生混合料的設(shè)計目標(biāo),結(jié)合工程實際,室內(nèi)研究選用了兩種常用的瀝青混合料類型 AC-13C及 AC-25C型。其中AC-13C型再生混合料用作面層,新瀝青采用SBS I-D,新集料采用0～5 mm及5～15 mm石灰?guī)r,舊料摻量為40%、50%；AC-25C型再生混合料用作下面層,新瀝青采用70#A級基質(zhì)瀝青,新集料采用0～5 mm、5～15 mm、15～25 mm、25～31.5 mm石灰?guī)r,舊料摻量為50%,再生劑采用反序脫蠟工藝,可以做到再生劑中完全不含蠟且流點低,具有更好的低溫性能與粘附性能,同時具有優(yōu)秀的天然溶解力,易滲透、熔合,可與瀝青回收料很好的融合。填料采用石灰石細(xì)磨礦粉。原材料技術(shù)指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40與課題對原材料的要求。試驗頻率滿足《道路、排水管道成品與半成品施工及驗收規(guī)程》DG/TJ08-87中的要求。

表1 舊瀝青混合料抽提后篩分試驗結(jié)果

表2 舊瀝青三大技術(shù)指標(biāo)

3 廠拌熱再生混合料配合比設(shè)計及路用性能評價

廠拌熱再生混合料的配合比設(shè)計經(jīng)過目標(biāo)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比驗證、試拌4個階段。采用馬歇爾體積法,根據(jù)舊料瀝青的含量添加新瀝青、再生劑。經(jīng)過一系列的試驗,確定最佳瀝青含量以及再生劑摻量。設(shè)計的三種再生混合料在最佳瀝青含量下的各項路用性能實驗結(jié)果見表3～表5。

表3 50%舊料摻量的AC-25C再生混合料各項性能實驗結(jié)果

表4 40%舊料摻量的AC-13C再生混合料各項性能實驗結(jié)果

表5 50%舊料摻量的AC-13C再生混合料各項性能實驗結(jié)果

在試驗過程中發(fā)現(xiàn),熱再生瀝青混合料的動穩(wěn)定度普遍較高,分析認(rèn)為主要是舊瀝青老化變硬的結(jié)果。同時由于舊瀝青變硬、變脆,熱再生混合料的低溫抗裂性能較普通熱拌混合差,但是仍然能滿足規(guī)范要求。因此在混合料的組成設(shè)計時,可考慮將目標(biāo)空隙率降低,著重關(guān)注再生混合料的低溫抗裂性能。

4 再生混合料質(zhì)量控制

再生混合料中由于含有舊料,且舊料經(jīng)過簡單的分檔后,其抽提后的篩分?jǐn)?shù)據(jù)仍然會存在較大的差異,從而導(dǎo)致再生混合料的級配存在一定的不穩(wěn)定性,因此拌合樓應(yīng)結(jié)合實際條件盡可能的對舊料進(jìn)行多檔分級,當(dāng)條件不允許時,舊料也至少應(yīng)分為兩檔。同時應(yīng)加強(qiáng)舊料的分類管理,不同道路來源,不同使用年限的舊料應(yīng)分類堆放,且應(yīng)配備防雨防曬棚,防止舊料在環(huán)境作用下進(jìn)一步老化。同時生產(chǎn)過程中對同一來源每一預(yù)處理批次的舊料應(yīng)進(jìn)行舊瀝青含量及舊瀝青混合料級配的監(jiān)測,加強(qiáng)預(yù)處理好的舊料的試驗數(shù)據(jù)采集頻率,有效實時掌握舊料的變異情況,根據(jù)變異情況調(diào)整生產(chǎn)配合比,有效控制再生瀝青混合料的質(zhì)量。

廠拌熱再生的拌合設(shè)備與普通熱拌混合料的不同,其必須具備獨立的舊料稱量與加熱裝置,同時應(yīng)具有較大的拌合功率,實現(xiàn)再生混合料的均勻拌合。課題研究中拌合樓采用瑞士安邁3000型瀝青混合料攪拌設(shè)備,4000型熱再生系統(tǒng),采用高位平行滾筒加熱舊料,回收料動態(tài)分級喂料系統(tǒng)。各施工環(huán)節(jié)溫度控制見表6。

表6 廠拌熱再生生產(chǎn)各環(huán)節(jié)溫度控制

為有效控制廠拌熱再生瀝青路面的施工質(zhì)量,混合料按500噸/批次的檢驗頻率進(jìn)行質(zhì)量檢驗。檢驗混合料的級配及瀝青用量。生產(chǎn)過程中應(yīng)注意：再生混合料生產(chǎn)過程中所需添加的新瀝青較普通熱拌混合料少,因此當(dāng)新集料最大粒徑偏大時,往往無法被瀝青完全裹覆,導(dǎo)致再生混合料中出現(xiàn)花白料的現(xiàn)象。此時絕不能增加瀝青用量,而應(yīng)增加拌合時間,否則將導(dǎo)致攤鋪現(xiàn)場混合料經(jīng)膠輪壓路機(jī)碾壓后出現(xiàn)泛油現(xiàn)象。

5 現(xiàn)場試驗路

針對課題研究的高舊料摻量廠拌熱再生混合料類型AC-13C型及AC-25C型,分別在上海市不同公路中修工程中攤鋪了試驗路。具體情況見表7。

表7 現(xiàn)場試驗路情況匯總

上述試驗路攤鋪壓實后約一周左右時間,分別測試了其平整度、滲水系數(shù)、構(gòu)造深度、摩擦系數(shù),同時現(xiàn)場鉆取了芯樣,進(jìn)行壓實度的評價。試驗路現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)見表8～表10。

三條試驗路施工結(jié)束后路面質(zhì)量良好。截至目前,路面使用狀況良好,未出現(xiàn)任何病害。之后,課題組將對試驗路進(jìn)行后續(xù)的跟蹤觀測。

表8 四平公路現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)

表9 團(tuán)青公路現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)

表10 新林公路上面層現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)

6 結(jié)論

結(jié)合“瀝青路面材料再生利用技術(shù)研究和工程示范”課題,論文開展了高舊料摻量廠拌熱再生瀝青混合料設(shè)計及工程應(yīng)用研究,將舊料摻量提高至50%,且鋪筑了相應(yīng)的試驗路。試驗路檢測結(jié)果表明,通過合理評價舊料的性能,加強(qiáng)舊料的處置管理,控制再生混合料的拌合生產(chǎn)過程,所設(shè)計生產(chǎn)的廠拌熱再生瀝青混合料的舊料摻量可提高至50%,且再生混合料的性能滿足路用性能要求。研究成果為高舊料摻量廠拌熱再生技術(shù)提供了可借鑒的經(jīng)驗。

U414

A

1009-7716(2015)09-0226-03

2015-06-12

徐斌(1987-),男,上海人,助理工程師,從事瀝青混合料的試驗、生產(chǎn)和研究工作。