高旧料掺量厂拌热再生沥青混合料在大中修工程中的应用

徐 斌,刘黎萍,邵慧君

(1.上海奉贤建设发展(集团)有限公司,上海市 201400；2.同济大学,上海市 200092)

高旧料掺量厂拌热再生沥青混合料在大中修工程中的应用

徐 斌1,刘黎萍2,邵慧君2

(1.上海奉贤建设发展(集团)有限公司,上海市 201400；2.同济大学,上海市 200092)

结合“沥青路面材料再生利用技术研究和工程示范”课题,论文开展了高旧料掺量厂拌热再生沥青混合料设计及工程应用研究,包括废旧沥青混合料的性能评价、新沥青及新集料的选择、厂拌热再生混合料组成设计及性能评价、再生混合料质量控制、试验路工程观测与评价等几方面。为保障高旧料掺量厂拌热再生沥青混合料在大中修工程中的应用质量,有关经验可供相关专业人员参考。

沥青路面；厂拌热再生；高旧料掺量；路用性能

0 引言

路面在使用过程中,由于气象环境与交通荷载的综合作用,会逐渐衰变、老化,进而养护、维修并产生大量的废旧沥青混合料。这些旧沥青混合料虽然其整体性能不能满足路用要求,但作为路用材料仍有很高的利用价值。据初步统计与估算,通过沥青路面再生利用,仅高速公路翻修工程,我国年平均节省材料投资可达近百亿元,足以形成一个符合循环经济模式的产业链。因此,沥青路面再生利用技术越来越受到人们的关注和重视,成为高速公路建设领域亟待深入研究的关键实用技术。

在我国,沥青路面再生技术主要有厂拌冷再生技术、就地冷再生技术、厂拌热再生技术、就地热再生技术。在所有的再生技术中,厂拌热再生沥青混合料具有经济效益明显、混合料性能较好等优势,日益广泛应用于市政、公路工程中。但由于技术、管理、控制仍缺乏经验,再生混合料的性能往往较全新沥青混合料差,且再生混合料的差异性较大,加上施工方面的原因,造成厂拌热再生混合料的旧料掺量较低,一般为30%左右,且多用于道路的中下面层。但旧料掺配率越高,其经济效益越显著,因此,本文主要针对高旧料掺量的厂拌热再生沥青混合料在大中修工程中的应用进行研究。

1 废旧沥青混合料的评价

沥青路面在长期使用的过程中,在行车荷载和环境因素的作用下会不断发生老化,沥青混合料的老化主要表现为沥青的老化和集料的细化,不同来源的旧沥青混合料,其性能差异很大,因此室内首先将回收的沥青路面材料进行破碎、筛分、预处理,分为0～11 mm以及11～30 mm两档,对旧沥青混合料进行筛分试验,测定旧料抽提后的筛分数据,结果见表1。然后采用三步法高保真沥青回收系统,对回收获得的旧沥青进行三大指标试验,结果见表2。

从表2试验数据结果可以看出,旧沥青的针入度减小,软化点升高,而15℃下延度发生脆断,表明旧沥青的老化程度比较严重,因此当旧料掺量较高时,需要同步添加新沥青及再生剂对其进行再生。

2 实验设计

针对课题高旧料掺量热再生混合料的设计目标,结合工程实际,室内研究选用了两种常用的沥青混合料类型 AC-13C及 AC-25C型。其中AC-13C型再生混合料用作面层,新沥青采用SBS I-D,新集料采用0～5 mm及5～15 mm石灰岩,旧料掺量为40%、50%；AC-25C型再生混合料用作下面层,新沥青采用70#A级基质沥青,新集料采用0～5 mm、5～15 mm、15～25 mm、25～31.5 mm石灰岩,旧料掺量为50%,再生剂采用反序脱蜡工艺,可以做到再生剂中完全不含蜡且流点低,具有更好的低温性能与粘附性能,同时具有优秀的天然溶解力,易渗透、熔合,可与沥青回收料很好的融合。填料采用石灰石细磨矿粉。原材料技术指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40与课题对原材料的要求。试验频率满足《道路、排水管道成品与半成品施工及验收规程》DG/TJ08-87中的要求。

表1 旧沥青混合料抽提后筛分试验结果

表2 旧沥青三大技术指标

3 厂拌热再生混合料配合比设计及路用性能评价

厂拌热再生混合料的配合比设计经过目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证、试拌4个阶段。采用马歇尔体积法,根据旧料沥青的含量添加新沥青、再生剂。经过一系列的试验,确定最佳沥青含量以及再生剂掺量。设计的三种再生混合料在最佳沥青含量下的各项路用性能实验结果见表3～表5。

表3 50%旧料掺量的AC-25C再生混合料各项性能实验结果

表4 40%旧料掺量的AC-13C再生混合料各项性能实验结果

表5 50%旧料掺量的AC-13C再生混合料各项性能实验结果

在试验过程中发现,热再生沥青混合料的动稳定度普遍较高,分析认为主要是旧沥青老化变硬的结果。同时由于旧沥青变硬、变脆,热再生混合料的低温抗裂性能较普通热拌混合差,但是仍然能满足规范要求。因此在混合料的组成设计时,可考虑将目标空隙率降低,着重关注再生混合料的低温抗裂性能。

4 再生混合料质量控制

再生混合料中由于含有旧料,且旧料经过简单的分档后,其抽提后的筛分数据仍然会存在较大的差异,从而导致再生混合料的级配存在一定的不稳定性,因此拌合楼应结合实际条件尽可能的对旧料进行多档分级,当条件不允许时,旧料也至少应分为两档。同时应加强旧料的分类管理,不同道路来源,不同使用年限的旧料应分类堆放,且应配备防雨防晒棚,防止旧料在环境作用下进一步老化。同时生产过程中对同一来源每一预处理批次的旧料应进行旧沥青含量及旧沥青混合料级配的监测,加强预处理好的旧料的试验数据采集频率,有效实时掌握旧料的变异情况,根据变异情况调整生产配合比,有效控制再生沥青混合料的质量。

厂拌热再生的拌合设备与普通热拌混合料的不同,其必须具备独立的旧料称量与加热装置,同时应具有较大的拌合功率,实现再生混合料的均匀拌合。课题研究中拌合楼采用瑞士安迈3000型沥青混合料搅拌设备,4000型热再生系统,采用高位平行滚筒加热旧料,回收料动态分级喂料系统。各施工环节温度控制见表6。

表6 厂拌热再生生产各环节温度控制

为有效控制厂拌热再生沥青路面的施工质量,混合料按500吨/批次的检验频率进行质量检验。检验混合料的级配及沥青用量。生产过程中应注意：再生混合料生产过程中所需添加的新沥青较普通热拌混合料少,因此当新集料最大粒径偏大时,往往无法被沥青完全裹覆,导致再生混合料中出现花白料的现象。此时绝不能增加沥青用量,而应增加拌合时间,否则将导致摊铺现场混合料经胶轮压路机碾压后出现泛油现象。

5 现场试验路

针对课题研究的高旧料掺量厂拌热再生混合料类型AC-13C型及AC-25C型,分别在上海市不同公路中修工程中摊铺了试验路。具体情况见表7。

表7 现场试验路情况汇总

上述试验路摊铺压实后约一周左右时间,分别测试了其平整度、渗水系数、构造深度、摩擦系数,同时现场钻取了芯样,进行压实度的评价。试验路现场检测数据见表8～表10。

三条试验路施工结束后路面质量良好。截至目前,路面使用状况良好,未出现任何病害。之后,课题组将对试验路进行后续的跟踪观测。

表8 四平公路现场检测数据

表9 团青公路现场检测数据

表10 新林公路上面层现场检测数据

6 结论

结合“沥青路面材料再生利用技术研究和工程示范”课题,论文开展了高旧料掺量厂拌热再生沥青混合料设计及工程应用研究,将旧料掺量提高至50%,且铺筑了相应的试验路。试验路检测结果表明,通过合理评价旧料的性能,加强旧料的处置管理,控制再生混合料的拌合生产过程,所设计生产的厂拌热再生沥青混合料的旧料掺量可提高至50%,且再生混合料的性能满足路用性能要求。研究成果为高旧料掺量厂拌热再生技术提供了可借鉴的经验。

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1009-7716(2015)09-0226-03

2015-06-12

徐斌(1987-),男,上海人,助理工程师,从事沥青混合料的试验、生产和研究工作。