馬 濤，王 真，趙永利，黃曉明

(東南大學(xué) 交通學(xué)院，210096南京，mataoseu@163.com)

2008年我國(guó)推出第1部公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范[1]，標(biāo)志著瀝青路面再生利用在我國(guó)受到越來(lái)越廣泛的重視和應(yīng)用.針對(duì)我國(guó)瀝青路面的使用狀況和病害特點(diǎn)，就地?zé)嵩偕夹g(shù)能夠直接就地一次性完成路面修復(fù)，不僅達(dá)到了舊料的全部利用，無(wú)需舊料的廢棄運(yùn)輸，具有節(jié)約成本，環(huán)保的特點(diǎn)，同時(shí)還具有施工速度快，工期短，開(kāi)放交通早，交通干擾小等優(yōu)勢(shì)，因此，是路表功能性病害修復(fù)的最直接有效的技術(shù)方式[2－3].目前，關(guān)于就地?zé)嵩偕夹g(shù)的研究與應(yīng)用越來(lái)越廣泛[4－5]，但是相比于新鋪瀝青路面，其施工質(zhì)量仍然存在很大的不穩(wěn)定性[6].而影響其質(zhì)量不穩(wěn)定的關(guān)鍵因素之一就是其工藝拌和效果.瀝青路面就地?zé)嵩偕^(guò)程中原路面混合料的良好拌和分散性是保障整個(gè)就地?zé)嵩偕┕すに囐|(zhì)量的最關(guān)鍵前提條件[7]，因此，急需一種簡(jiǎn)單可行的室內(nèi)試驗(yàn)方法能夠?qū)ζ溥M(jìn)行評(píng)價(jià)分析，從而為就地?zé)嵩偕夹g(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與成功實(shí)施提供基礎(chǔ)保障.

1 就熱再生拌和質(zhì)量問(wèn)題分析

集料在與瀝青拌和后，在瀝青的膠結(jié)作用下會(huì)產(chǎn)生一定的粘結(jié)聚集現(xiàn)象，從而形成不同大小的瀝青混合料膠團(tuán)，并以一種特定的內(nèi)在分散狀態(tài)而存在，可以稱為瀝青混合料的分散性[8].在施工過(guò)程中，混合料必須具有良好的分散性，才能夠保證混合料均勻順暢地?cái)備亯簩?shí)，形成質(zhì)地均勻的連續(xù)相瀝青路面[9].但是這種分散性在混合料生產(chǎn)過(guò)程中是很難測(cè)試獲得的，目前還沒(méi)有相關(guān)的測(cè)試分析方法.

相比于新拌瀝青混合料的工廠拌和生產(chǎn)，就地?zé)嵩偕蔷偷貙⒙访孢M(jìn)行加熱，破碎后補(bǔ)充再生劑及新瀝青混合料等新材料，進(jìn)而拌和獲取再生瀝青混合料[10].可以看出，加熱破碎拌和后的原路面材料能否達(dá)到合理的分散狀態(tài)是影響再生混合料質(zhì)量的首要因素.如果就地?zé)嵩偕^(guò)程中舊路面材料無(wú)法拌和達(dá)到良好的分散狀態(tài)，不僅會(huì)導(dǎo)致原瀝青路面材料分布不均勻，還會(huì)使得新老材料的拌和不均勻，最終導(dǎo)致形成的再生路面質(zhì)量不良.瀝青路面就地?zé)嵩偕^(guò)程中容易產(chǎn)生的表面質(zhì)量缺陷，如圖1所示.舊路面瀝青混合料由于無(wú)法達(dá)到良好的拌和分散狀態(tài)，導(dǎo)致再生瀝青混合料中出現(xiàn)明顯的混合料塊狀結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，如圖2所示.

圖1 再生混合料拌和分散不良造成的路表缺陷

2 試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)

圖2 再生混合料拌和分散不良造成的混合料結(jié)塊

由于新拌瀝青混合料已經(jīng)形成了非常成熟的拌和生產(chǎn)技術(shù)，其應(yīng)用性也已經(jīng)得到了工程實(shí)踐驗(yàn)證，因此以新拌瀝青混合料的分散性作為理想的對(duì)比基準(zhǔn)，將就地?zé)嵩偕韬凸に嚝@得的舊瀝青混合料分散狀態(tài)與其進(jìn)行對(duì)比，若二者能夠達(dá)到相同或近似的分散狀態(tài)，則表明就地?zé)嵩偕^(guò)程中原瀝青路面混合料具有良好的分散性.因此，本文基于大量室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種室內(nèi)拌和篩分試驗(yàn)，重點(diǎn)解決熱拌松散狀態(tài)下的再生瀝青混合料的分散狀態(tài)的評(píng)價(jià)指標(biāo)問(wèn)題，其基本技術(shù)方案如下.

1)首先利用室內(nèi)混合料拌和機(jī)，模擬新拌瀝青混合料的生產(chǎn)條件拌和生產(chǎn)新拌瀝青混合料，充分拌和后的新拌瀝青混合料的分散性可以認(rèn)為是一種理想的基準(zhǔn)分散狀態(tài).

2)采用以上方法獲取的新拌瀝青混合料根據(jù)T0734－2000熱拌瀝青混合料加速老化方法[11]獲取老化瀝青混合料，并成型車轍板用以模擬舊瀝青路面.

3)利用室內(nèi)混合料拌和機(jī)模擬就地?zé)嵩偕韬凸に嚄l件對(duì)車轍板進(jìn)行拌和，獲取反應(yīng)具體就地?zé)嵩偕韬凸に嚪稚⑿Ч木偷責(zé)嵩偕旌狭?拌和溫度和拌和時(shí)間均按照就地?zé)嵩偕鷮?shí)際工藝條件選取，并視需要確定是否添加再生劑.

4)為了能夠通過(guò)篩分試驗(yàn)來(lái)確定處于熱拌狀態(tài)的瀝青混合料的膠團(tuán)的分散狀態(tài)，向處于熱拌狀態(tài)的瀝青混合料中加入礦粉，礦粉與混合料質(zhì)量比為1∶1，沒(méi)有粘附性的礦粉可以迅速包裹處于分散狀態(tài)的不同大小的瀝青混合料膠團(tuán)，從而將其分散成類似于集料的不同粒徑大小的組成部分，待其冷卻后，即可進(jìn)行篩分試驗(yàn)以獲取此時(shí)的瀝青混合料膠團(tuán)級(jí)配，而這一篩分級(jí)配即可在一定程度上反映瀝青混合料熱拌狀態(tài)下的分散性.

5)由于新拌瀝青混合料和就地?zé)嵩偕旌狭暇哂邢嗤某跏技霞?jí)配，因此若就地?zé)嵩偕に嚹軌蜻_(dá)到與新拌瀝青混合料生產(chǎn)工藝相同的拌和效果，其拌和后的再生混合料分散狀態(tài)應(yīng)與新拌瀝青混合料相同，也就意味著二者的篩分級(jí)配應(yīng)較為接近，因此將模擬就地?zé)嵩偕韬凸に嚝@取的就地?zé)嵩偕旌狭虾Y分級(jí)配與新拌瀝青混合料篩分級(jí)配進(jìn)行對(duì)比，即可以評(píng)估其分散性，進(jìn)而評(píng)價(jià)就地?zé)嵩偕に嚨暮侠硇?

6)為了能夠量化瀝青混合料的分散性評(píng)價(jià)指標(biāo)，借鑒瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范對(duì)新拌瀝青混合料生產(chǎn)時(shí)，相同設(shè)計(jì)礦料級(jí)配變異性檢驗(yàn)的規(guī)定[12]:當(dāng)篩孔i≤2.36 mm 時(shí)，應(yīng)滿足ΔP≤5% ，當(dāng)篩孔i≥4.75 mm時(shí)，應(yīng)滿足ΔP≤6%，以此作為原路面瀝青混合料進(jìn)行就地?zé)嵩偕a(chǎn)時(shí)應(yīng)達(dá)到的拌和分散性量化指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn).其中ΔP為相同集料設(shè)計(jì)級(jí)配的瀝青混合料不同批次生產(chǎn)時(shí)，各篩孔篩余百分率與設(shè)計(jì)值之間的差值.

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

選擇AC13混合料進(jìn)行上述設(shè)計(jì)試驗(yàn).影響就地?zé)嵩偕韬唾|(zhì)量的3個(gè)關(guān)鍵工藝條件為:舊瀝青混合料預(yù)熱溫度θ，舊瀝青混合料拌和時(shí)間t，以及有利于拌和分散的再生劑(R)的使用.目前的就地?zé)嵩偕に?，其通常的預(yù)熱溫度一般為100～120 ℃，拌和時(shí)間通常在 1 ～2 min[12].因此，為對(duì)比分析不同的就地?zé)嵩偕┕すに嚄l件，在室內(nèi)模擬就地?zé)嵩偕韬凸に嚂r(shí)設(shè)計(jì)了5種不同的工藝條件以進(jìn)行對(duì)比分析.1)110－1:θ=110℃，t=1 min，無(wú) R;2)120－1:θ=120℃，t=1 min，無(wú) R;3)120－2:θ=120 ℃，t=2 min，無(wú)R;4)120－1－R:θ=120℃，t=1 min，使用R;5)120－2－R:θ=120℃，t=2 min，使用R.經(jīng)過(guò)滿足前述試驗(yàn)條件的設(shè)計(jì)試驗(yàn)后獲取的再生瀝青混合料篩分級(jí)配分別記為:110－1;120－1;120－2;120－1－R;120－2－R，并與新拌瀝青混合料試樣在標(biāo)準(zhǔn)拌和生產(chǎn)條件下獲取的篩分級(jí)配(記為新料)進(jìn)行對(duì)比分析.不同瀝青混合料試樣的篩分級(jí)配(對(duì)應(yīng)于不同粒徑i的篩余百分率P)以及就地?zé)嵩偕旌狭细髟嚇拥暮Y分級(jí)配與新料篩分級(jí)配的差值(對(duì)應(yīng)于不同粒徑i的篩余百分率差值ΔP)如表1和圖2所示.

結(jié)合表1的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，就地?zé)嵩偕鸀r青混合料試樣篩分結(jié)果(110－1，120－1，120－2，120－1－R，120－2－R)與新拌瀝青混合料試樣篩分結(jié)果(新料)相比，篩分曲線明顯偏粗，也即粗集料篩余百分率偏大，細(xì)集料篩余百分率偏小，說(shuō)明就地?zé)嵩偕韬凸に嚪稚⑿Ч跤谛掳铻r青混合料拌和生產(chǎn)效果，與實(shí)體工程經(jīng)驗(yàn)基本相符.就地?zé)嵩偕韬凸に囀菍⒁呀?jīng)成型的瀝青路面混合料翻松拌和，且其拌和溫度相對(duì)偏低，因此，容易出現(xiàn)較大的瀝青混合料膠團(tuán)無(wú)法分散的現(xiàn)象，驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)方法的可行性.

表1 不同瀝青混合料試樣的拌和篩分試驗(yàn)結(jié)果

從110－1再生混合料試樣和120－1再生混合料試樣與新料的篩余級(jí)配差值對(duì)比可以看出，當(dāng)舊料加熱溫度從110℃提高到120℃時(shí)，再生混合料試樣與新料的篩余級(jí)配差值明顯減小，說(shuō)明舊料加熱溫度的提高有助于提高舊料和就地?zé)嵩偕旌狭系陌韬头稚⑿?

從120－1再生混合料試樣和120－2再生混合料試樣與新料的篩余級(jí)配差值對(duì)比可以看出，當(dāng)拌和時(shí)間從1 min提高至2 min時(shí)，120－2再生混合料試樣與新料的級(jí)配差值相比于120－1再生混合料試樣明顯降低，說(shuō)明延長(zhǎng)拌和時(shí)間有助于改善舊料和就地?zé)嵩偕旌狭系陌韬头稚⑿?

從120－1再生混合料試樣和120－1－R再生混合料試樣與新料的篩余級(jí)配差值對(duì)比可以看出，當(dāng)使用再生劑時(shí)，120－1－R再生混合料試樣與新料的級(jí)配差值相比于120－1再生混合料試樣同樣明顯降低，從而有力說(shuō)明，再生劑的使用能夠良好地改善舊料和就地?zé)嵩偕旌狭系陌韬头稚⑿?

從110－1再生混合料試樣和120－2－R再生混合料試樣與新料篩余級(jí)配差值的對(duì)比可以看出，目前就地?zé)嵩偕に囁苓_(dá)到的最佳工藝條件(拌和溫度120℃，拌和時(shí)間2 min，使用再生劑)獲取的120－2－R再生瀝青混合料試樣與新料的最大級(jí)配差值低于3%，滿足之前方法設(shè)計(jì)中提出的最大級(jí)配差值標(biāo)準(zhǔn)，可以認(rèn)為就地?zé)嵩偕旌狭弦呀?jīng)達(dá)到了良好的分散性.也再次解釋了目前實(shí)體工程中當(dāng)就地?zé)嵩偕_(dá)到理想運(yùn)行條件時(shí)能夠取得良好的再生效果的重要原因.

上述試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了就地?zé)嵩偕夹g(shù)的成功實(shí)施應(yīng)盡量保障3個(gè)有利施工條件:較高的施工溫度，較長(zhǎng)的拌和時(shí)間以及具有良好降粘分散作用的再生劑的使用.本文設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方法不僅一定程度上解釋了就地?zé)嵩偕に囆Ч霈F(xiàn)波動(dòng)的原因，同時(shí)也為檢驗(yàn)就地?zé)嵩偕に囆Ч?，進(jìn)行合理的就地?zé)嵩偕┕すに嚄l件選擇和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了簡(jiǎn)便可行的檢驗(yàn)方法.

4 結(jié)論

1)就地?zé)嵩偕┕み^(guò)程中，舊路面瀝青混合料的拌和分散性是影響就地再生瀝青混合料質(zhì)量的重要因素.而舊料加熱溫度，拌和時(shí)間以及再生劑的使用與否是影響舊瀝青混合料拌和分散性的關(guān)鍵因素.提高舊料的加熱溫度，延長(zhǎng)舊料的拌和時(shí)間，添加能夠良好軟化舊料的再生劑是提高舊料分散性，保障就地?zé)嵩偕鸀r青混合料施工質(zhì)量的重要措施.

2)設(shè)計(jì)的室內(nèi)拌和篩分方法能夠有效地評(píng)價(jià)舊料與就地?zé)嵩偕鸀r青混合料的拌和分散性，以及各種施工因素對(duì)舊料拌和分散性的影響.

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