胡宇霖

（福建省高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，福州 350100）

當(dāng)前，我國(guó)的高速公路項(xiàng)目整體已由建設(shè)期進(jìn)入養(yǎng)護(hù)期，許多服役公路已進(jìn)入大中修階段。 瀝青路面在進(jìn)行大中修銑刨作業(yè)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生舊瀝青混合料即RAP（Recycled Asphalt Pavement）。 廠拌熱再生技術(shù)是一項(xiàng)在瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程中逐漸推廣應(yīng)用的技術(shù)，可對(duì)銑刨舊料加以利用，節(jié)約大量集料、瀝青等資源， 緩解天然集料緊缺和RAP 存放利用的問題[1-3]。 實(shí)踐表明，若RAP 摻量越高，其環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益越顯著，但受到再生瀝青混合料性能及工藝等因素的制約， 國(guó)內(nèi)再生瀝青混合料RAP實(shí)際摻量普遍較少， 福建省采用的RAP 摻量一直小于20%。 高摻量RAP 的再生瀝青混合料應(yīng)用效果是否可行， 如何進(jìn)一步提高實(shí)體工程中的RAP的摻量，都是各方關(guān)注的重點(diǎn)[4-6]。

本文結(jié)合廈漳高速公路路面大中修工程中摻入30%RAP 的AC-20 再生瀝青混合料應(yīng)用情況，以混合料配合比設(shè)計(jì)和混合料性能及工程應(yīng)用情況為切入點(diǎn)進(jìn)行研究， 以期為RAP 摻量的提高和現(xiàn)場(chǎng)施工提供參考和借鑒。

1 項(xiàng)目概況

廈漳漳州段是國(guó)家高速公路網(wǎng)沈海高速公路和海西高速網(wǎng)“一縱”的重要組成部分，主線全長(zhǎng)25.712 km（K2324+486～K2351+893），于2001 年1月1 日正式通車運(yùn)營(yíng)，并于2009 年5 月進(jìn)行擴(kuò)建。廈漳高速公路采用半剛性基層建設(shè)方案， 經(jīng)過18年的通車運(yùn)營(yíng)，路面狀況和技術(shù)指標(biāo)逐漸降低。 為了進(jìn)一步提高路面質(zhì)量和行車舒適度，滿足當(dāng)前交通出行需要， 于2019 年度對(duì)廈漳高速公路路面進(jìn)行大中修。

廈漳高速公路漳州段路面現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)如圖1 所示：

①原路面：4 cmAK-16A+5 cmAC-25I+6 cmAC-30II+50 cm 水泥穩(wěn)定碎石基層；

②橋面鋪裝：4 cmAK-16A+5 cmAC-25I；

③老路加鋪微表處路面：1 cm 微表處罩面+4 cm AK-16A+5 cmAC-25Ⅰ+6 cmAC -30II+50 cm 水泥穩(wěn)定碎石基層。

廈漳高速公路漳州段路面病害的主要類型有：橫、縱向裂縫、坑槽修補(bǔ)及路面松散，此4 類病害占比為99.8%，龜裂、泛油等其他病害占比極少（圖2）。

圖2 廈漳高速公路漳州段典型病害折算面積統(tǒng)計(jì)

基于廈漳高速公的路面結(jié)構(gòu)和病害形式，處理方式采用銑刨4 cmAK-16、5 cmAC-25， 及微表處罩面。 銑刨后重鋪中下面層， 并加鋪4 cmSMA-13上面層。 若采用廠拌熱再生AC-20 作為中下面層，既可以提高經(jīng)濟(jì)性，又可以節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。

2 廠拌熱再生混合料配合比設(shè)計(jì)

2.1 RAP 的性質(zhì)及級(jí)配組成

為了保證再生混合料級(jí)配的穩(wěn)定，回收的舊銑刨料按0～8～12～20 mm 篩網(wǎng)，分3 檔進(jìn)行篩分。對(duì)3檔RAP 分別進(jìn)行檢測(cè)， 獲取其穩(wěn)定的性質(zhì)及級(jí)配組成，采用抽提試驗(yàn)來測(cè)定RAP 瀝青含量，同時(shí)利用篩分試驗(yàn)確定礦料級(jí)配， 得到表觀相對(duì)密度、毛體積相對(duì)密度、RAP 的瀝青含量和集料。 RAP 的通過級(jí)配，結(jié)果如表1 所示。 各檔礦料及3 檔RAP 的礦料級(jí)配篩分結(jié)果如表2 所示。 對(duì)抽提后的瀝青通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)獲取老化瀝青，瀝青回收過程如圖3 所示， 通過3 大指標(biāo)試驗(yàn)來測(cè)定老化瀝青性質(zhì)如表3所示。

表1 RAP 料的性質(zhì)

表2 RAP 料、集料的級(jí)配組成

圖3 舊瀝青回收過程

表3 老化瀝青性質(zhì)

依據(jù)表2 中RAP 級(jí)配和集料級(jí)配進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，得出初選配合比（表4）及混合料合成級(jí)配（表5）。 由于再生瀝青混合料的高溫性能較好，為了保證水穩(wěn)定性能和低溫性能，級(jí)配設(shè)計(jì)采用偏細(xì)的級(jí)配曲線。

2.2 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

瀝青目標(biāo)用量依經(jīng)驗(yàn)值取為4.8%，基于瀝青目標(biāo)用量取試驗(yàn)瀝青為4.0%～5.2%， 以0.3%為間隔，因此將試驗(yàn)瀝青用量（含再生劑）分為5 組，分別?。?.0%、4.3%、4.6%、4.9%、5.2%。根據(jù)產(chǎn)品使用說明和以往工程經(jīng)驗(yàn)，再生劑取RAP 重量比的1‰。依據(jù)上述設(shè)定條件，進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，計(jì)算再生瀝青混合料的最大理論密度、毛體積密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等，詳見表6，采用OAC 法對(duì)表6 數(shù)據(jù)計(jì)算的再生瀝青混合料的最佳瀝青用量為4.7%。

表4 初選配合比

表5 混合料合成級(jí)配

3 路用性能試驗(yàn)

3.1 低溫抗裂性能

為了研究AC-20 再生瀝青混合料的低溫抗裂能力，進(jìn)行再生瀝青混合料劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表7，此級(jí)配下的再生AC-20 的劈裂強(qiáng)度較高。

表6 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

表7 劈裂試驗(yàn)

3.2 水穩(wěn)定性能

本文選用浸水馬歇爾試驗(yàn)及凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)價(jià)AC-20 再生瀝青混合料水穩(wěn)定性能，試驗(yàn)結(jié)果如表8、9 所示。 由表8 可見，在4.7%的瀝青用量、1‰舊料質(zhì)量比的再生劑用量下，浸水殘留穩(wěn)定度滿足MS0≥85%的設(shè)計(jì)要求，凍融劈裂強(qiáng)度比滿足≥80%的設(shè)計(jì)要求。

表8 浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

表9 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

3.3 高溫穩(wěn)定性能

通過車轍試驗(yàn)， 得到再生瀝青混合料試件的動(dòng)穩(wěn)定度，測(cè)試結(jié)果如表10 所示。 一般來說，再生瀝青混合料的彈性模量普遍高于普通瀝青混合料， 所以再生混合料抵抗高溫變形的能力相對(duì)更強(qiáng)。 由表10 可見，再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度遠(yuǎn)高于規(guī)范要求。

表10 車轍試驗(yàn)結(jié)果

4 實(shí)體工程驗(yàn)證

4.1 拌合工藝

按30%RAP 摻量的再生AC-20 配合比進(jìn)行試驗(yàn)段的鋪設(shè)，試驗(yàn)段方案為銑刨舊路面后，中面層采用攤鋪厚度為10 cm 的再生AC-20 瀝青混合料。試驗(yàn)段鋪設(shè)位于廈漳高速BK2334+220～BK2334+020， 共200 m， 拌合過程集料加熱溫度為200℃～205℃，RAP 加熱溫度為130℃， 再生混合料出料溫度180℃。

試拌合階段采用2 種拌合時(shí)間進(jìn)行對(duì)比。 拌合工藝1 考慮與普通熱拌瀝青混合料的拌合總時(shí)長(zhǎng)一致，為45 s；拌合工藝2 適當(dāng)增加總時(shí)長(zhǎng)10～15 s。拌合工藝1 為：舊料+再生劑預(yù)拌5 s，加入新集料干拌5 s，加入新瀝青濕拌35 s，此工藝下出現(xiàn)花白料問題，如圖4 所示。 因此進(jìn)一步延長(zhǎng)拌合時(shí)間，采用拌合工藝2，即采用拌合舊料+再生劑預(yù)拌5 s，加入新集料干拌5～10 s，加入新瀝青濕拌45 s，由表11的試驗(yàn)結(jié)果可知， 此拌合工藝下混合料無異常，體積指標(biāo)滿足要求，水穩(wěn)定性明顯提高。

綜上所述，拌合工藝宜較普通熱拌瀝青混合料增加10～15 s，需增加預(yù)拌5 s 和干拌5～10 s，且保證濕拌時(shí)間。

表11 不同拌合工藝下的指標(biāo)

圖4 不同拌合工藝下的混合料

4.2 施工工藝

廠拌熱再生瀝青路面的施工工藝與普通瀝青路面相似，但壓實(shí)溫度有所提高。 比較《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG T 5521-2019）和《公路瀝青路面施工規(guī)范》（JTG F40），熱再生瀝青混合料對(duì)應(yīng)的壓實(shí)溫度較普通熱拌瀝青混合料的基礎(chǔ)上提高5℃～10℃。

試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)施工包括原瀝青路面銑刨及清掃、撒布乳化瀝青作為粘層油、 再生瀝青混合料攤鋪、碾壓等關(guān)鍵工序。 現(xiàn)場(chǎng)施工中，采用14 km/h 的速度進(jìn)行銑刨，中下面層一起攤鋪AC20，厚度為9 cm。攤鋪速度為3 km/h，初壓速度為3 km/h，復(fù)壓速度為5 km/h。 初壓采用鋼輪壓路機(jī)碾壓2 遍， 復(fù)壓采用膠輪壓路機(jī)碾壓6 遍， 終壓采用鋼輪壓路機(jī)碾壓2遍。 各階段需控制的溫度為： 熨平板加熱溫度＞110℃， 出料溫度170℃～185℃， 攤鋪溫度165℃～170℃， 初壓溫度155℃～160℃， 復(fù)壓溫度110℃～120℃，終壓溫度90℃，開放交通溫度≤50℃。

4.3 試驗(yàn)段檢驗(yàn)

試驗(yàn)段檢驗(yàn)可檢驗(yàn)再生瀝青路面的鋪設(shè)質(zhì)量，為類似工程提供參考[7]。 對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行鉆芯取樣和壓實(shí)度檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表12 所示。 由表可知，測(cè)得其對(duì)理論最大相對(duì)密度壓實(shí)度代表值為94.4%，大于規(guī)范93%的要求， 再生AC-20 中下面層壓實(shí)度合格。

表12 芯樣壓實(shí)度

此外，對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行抗?jié)B性試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果見表13。 由表可知再生AC-20 滿足抗?jié)B性要求。

表13 滲水試驗(yàn)結(jié)果

綜上所述， 由30%RAP 摻量的再生AC-20 瀝青路面試驗(yàn)段可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行再生瀝青路面配合比設(shè)計(jì)，并對(duì)路面施工工藝進(jìn)行控制后，路面壓實(shí)度和抗?jié)B性能均滿足要求， 實(shí)體工程驗(yàn)證可行，RAP高摻量再生瀝青路面中下面層可進(jìn)行推廣應(yīng)用。

5 結(jié)論

（1） 考慮到我國(guó)的高速公路現(xiàn)狀和環(huán)保政策，廠拌熱再生技術(shù)既可以節(jié)約大量的原材料，又可以將廢舊的瀝青銑刨料加以循環(huán)利用，具有很大的應(yīng)用前景。

（2）廠拌熱再生瀝青混合料在配合比設(shè)計(jì)過程中，需測(cè)試篩分后的RAP 料的性質(zhì)，進(jìn)行有針對(duì)性的配合比設(shè)計(jì)。 由配合比試驗(yàn)結(jié)果和路用性能結(jié)果可知，再生混合料的高溫、低溫、水穩(wěn)定性能均較好，符合工程需求。

（3）廠拌熱再生的拌合工藝宜較普通熱拌瀝青混合料增加10～15 s，需增加預(yù)拌5 s 和干拌5～10 s，且保證濕拌時(shí)間。 此拌合工藝拌合充分，可使再生瀝青混合料的力學(xué)性能和水穩(wěn)定性均有所提高。

（4）由實(shí)體工程驗(yàn)證可知，30%RAP 高摻量廠拌熱再生AC-20 在廈漳高速中的應(yīng)用效果較好，抗?jié)B性和壓實(shí)度均滿足規(guī)范要求，可進(jìn)一步推廣熱再生瀝青路面的應(yīng)用，為類似工程提供參考。