原创《探析公路沥青路面热再生试验检测》
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许学燕/ 正平路桥建设股份有限公司
【摘 要】伴随着我国科技技术不断的发展,公路大修工程中的沥青路面为研究对象,通过对旧沥青混合料、再生沥青混合料试验,在分析了旧料及回收沥青的基本性能的基础上,确定了再生混合料中旧料掺配率、再生剂比例及最佳沥青用量,最后分析了再生沥青混合料的水稳性、高温稳定性及低温性能.结果表明：再生混合料的各项性能指标基本上达到普通沥青的混合料的性能,可以作为一种新的混合料在路面施工中广泛应用.
【关键词】沥青路面；现场热再生施工；再生沥青混合料；再生剂
引言
沥青混凝土路面热再生通过工艺控制将新沥青、再生剂、矿粉等混溶于旧沥青粘结剂中, 进而通过粘结剂组分间的相容调配和大分子间的链接键合等改善旧沥青的性能, 使旧沥青粘结剂得以“再生”.
一、旧沥青混合料试验分析
(一)旧沥青混合料级配及油石比
首先在八达岭高速公路2 号标段选取出现车辙、泛油等病害的典型地段,用铣刨机铣刨路面,深度为5cm 左右,尽量保证所取得旧料为路面的上层.在实验室内采用离心抽提法与溶剂分离法相结合的方法回收沥青.具体方案是：选取部分旧料过4.75mm的筛孔,从筛上剩余旧料中选取3 份试样,加热破碎后进行抽提试验.通过各筛孔的通过率取3 次试验的平均值.旧料的级配曲线为S 形,部分已经超出下限,说明旧料严重细化,已达不到设计的级配要求,必须掺入新的沥青混合料才能满足要求.旧料的油石比直接关系到再生沥青混合料的最佳沥青用量,抽提10 组混合料的油石比结果如表1 所示.
根据表1 计算,确定油石比均值为3.82％,方差为0.0042,说明油石比的偏差很小,所以,可以用旧料油石比的均值作为油石比的代表值.
(二)旧沥青三大指标
对回收的旧沥青脱三氯乙烯、脱水过滤后测定其三大指标（针入度为25℃时的值,延度为15℃时的值,软化点为环球法测定的值）,试验结果如表2 所示.
回收沥青与当年修路时用的沥青相比,针入度与延度明显减小,软化点明显升高,这说明旧沥青已严重老化并变硬,回收沥青的物理力学性质已不能满足路用要求,须要对就沥青进行再处理后才能应用.
二、再生沥青混合料试验分析
(一)再生沥青试验
恢复旧沥青的路用性能有两种常用方法,一是用低标号的新沥青与旧沥青混合；另一种是用再生剂与旧沥青混合.通过对比,选取加入再生剂的方法恢复沥青性能.要求再生沥青的性能达到AH-90 型号沥青的性能.试验中分别以2% 至5% 的比例加入再生剂,再生沥青三大指标（针入度为25℃时的值,延度为15℃时的值,软化点为环球法测定的值）的试验结果, 再生剂含量越大,老化沥青的性能越好.当再生剂含量为4% 时,旧沥青混合料中的沥青性能达到AH-90 型号沥青的要求.用添加再生剂的方法恢复路用沥青性能在技术上是可行的.
(二)再生沥青混合料级配
再生沥青混合料级配曲线标准采用我国规范规定的普通沥青混合料级配标准,采用计算机程序法来计算新矿料的比例与新骨料的级配.根据以往的经验和研究成果,结合八达岭高速公路的实际情况,采用旧料掺和率为50%,并掺入10 ～ 20mm 碎石16%,石屑18%,中砂14%,新料的级配曲线在规定值内,接近规范曲线的上下限中值,这证明旧料掺和率为50% 时,级配能满足要求.
三、再生添加剂扩散渗透的试验设计
根据前面分析, 影响再生沥青粘结剂组分间混溶渗透的3 个主要因素是温度、浓度梯度和时间.据此设计模拟试验, 以该3 个因素为变量, 实际测试它们对粘结剂形成的影响程度, 以揭示沥青粘结剂热再生机理, 指导沥青混凝土路面再生工艺设计.
(一)试验设计方法
在热再生沥青混合料形成后, 要将旧料表面沥青粘结剂薄膜分为内外两层, 测试其性状差异、验证其混溶均匀程度相对比较困难.考虑到如果设计试验测得旧集料表面内层与外层沥青膜内矿粉与沥青的比例的差异, 也可以从一方面反映再生沥青粘结剂的混溶差异程度.具体来讲, 将掺拌了新沥青( 再生剂)、但未掺加矿粉的旧沥青料( 含旧矿粉) 与较高温度的石料自然、充分拌和, 此时新添石料表面获得的沥青粘结剂显然主要由旧沥青料外层的沥青膜组成, 测试其中矿粉与沥青比例, 将该比例与理论上完全混溶下应有的比例比较, 即可在很大程度上反映原拌和工序和条件下旧沥青料表面粘结剂的混溶状况.在试验室内模拟工程条件制备旧沥青混合料, 并尽可能按照热再生施工过程中的温度状况和再生条件进行新旧料拌和, 以推测实际工程中可能出现的状况.本试验采用的材料如下: 矿料为石灰岩集料(9.5mm 和2.36mm 两种粒径), 表观密度为2.71g/cm3; 矿粉为石灰石粉, 表观密度为2.64g/cm3; 兰炼130 号基质沥青, 短期和长期老化的壳牌70 号沥青, 为简化旧沥青混合料的制备和便于新旧料的分离, 本试验仅采用单一粒径的集料掺加合适用量的矿粉模拟路面旧集料, 然后直接拌和长期老化沥青来模拟路面的旧沥青混合料.取用0.5kg2.36mm 集料、5.5g 老化沥青与5.5g 矿粉( 沥青和矿粉用量按沥青膜厚约9μm 计算), 按普通沥青混合料拌制工艺拌和而成, 以模拟旧沥青混合料相关情况.新沥青采用兰炼130 号沥青, 用量同样为5.5g, 这样从总体上, 再生沥青粘结剂中矿粉与沥青质量比为0.5.新添石料取用0.4kg, 加热至200℃ , 采用的单一粒径的9.5mm 集料, 以利于与旧料分开.
(二)试验工艺条件
根据对菲克定律的分析, 考虑到热再生过程中常见的工序条件, 将旧料的再生条件分为以下4 种情况进行分析:
1. 旧料常温温度, 不加再生剂;
2. 旧料预热110℃ , 不加再生剂;
3. 旧料常温温度, 掺加R1100 再生剂;
4. 旧料预热110℃ , 掺加R1100 再生剂.
同时, 上面每一种情况按拌和时间再分为1min 和3min 两种情形.掺加再生剂时, 为了保证结合料总量不变, 即再生剂与沥青量的总和仍是11g, 同时考虑到该再生剂对旧沥青性能的作用情况取用掺加率为10%( 占旧沥青结合料比例), 所以旧沥青量调整为5g,再生剂用量为0.5g, 新沥青量仍为5.5g.在掺加新沥青前, 依据实际拌制工艺, 先掺拌再生剂, 时间均为0.5min, 总拌和时间不变.
四、结束语
通过沥青路面旧沥青混合料的试验分析可知,旧沥青混合料已老化,骨料己细化.沥青混合料的路用性能已达不到要求,必须进行再生后方能使用.试验表明,在老化沥青中加入再生剂可使旧沥青的路用性能得到明显改善,针入度及延度提高,软化点降低.再生混合料中添加不同比例的旧料与再生剂后,级配曲线、油石比,最佳沥青用量均有明显变化,当旧料含量为50%,再生剂占旧料含量4‰时,再生沥青混合料能较好地满足路用性能要求.
参考文献：
[1] 张文会. 沥青路面厂拌热再生技术研究[D]. 西安：长安大学,2004.
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[3] 韩慧仙. 沥青路面现场热再生技术的研究[D]. 西安：长安大学,2005
沥青路面论文参考资料：
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