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摘 要：

論述了瀝青回收的改進(jìn)工藝，包括采用油浴加熱方式、持續(xù)加熱時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)化和空白瀝青標(biāo)定; 提出了考慮瀝青黏附與設(shè)備誤差的集料有效密度測(cè)量方法；以體積法設(shè)計(jì)大摻量的廠拌熱再生瀝青路面，并進(jìn)行了使用性能驗(yàn)證，為工程界提供具有可操作性的設(shè)計(jì)與施工方案。

關(guān)鍵詞: 廠拌熱再生瀝青路面；瀝青回收；集料密度；大摻量設(shè)計(jì)

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)的瀝青路面建設(shè)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。隨著使用年限的增長(zhǎng)，相當(dāng)一部分瀝青路面的路用性能已不能滿(mǎn)足使用要求，若對(duì)其銑刨并廢置填埋，則會(huì)造成較大的環(huán)境污染[1,2]瀝青網(wǎng)sinoasphalt.com。瀝青路面的再生利用技術(shù)可以節(jié)約資源并顯著降低公路建設(shè)成本[3]。廠拌熱再生瀝青是公認(rèn)的相對(duì)穩(wěn)定的再生利用技術(shù)，能夠?yàn)楣こ探缣峁┘皶r(shí)和具有良好性能的道路養(yǎng)護(hù)與修復(fù)。一般而言，舊瀝青混合料的摻量為 10%～30%。應(yīng)用的范圍包括道路路面、機(jī)場(chǎng)跑道等[4,5]。

廠拌熱再生瀝青路面作為多工序的單一工業(yè)產(chǎn)品，其質(zhì)量必定受到多種因素的影響[6,7]：包括舊回收料（又稱(chēng) RAP 材料、舊瀝青混合料，英文全稱(chēng)為 Reclaimed Asphalt Pavement）、新集料、瀝青、設(shè)計(jì)方法、拌合工藝、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、自然環(huán)境等。為了提高廠拌熱再生瀝青路面的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量可靠性，本文指出了瀝青回收試驗(yàn)、集料密度試驗(yàn)的具體方法，并設(shè)計(jì)舊回收料產(chǎn)量比例為 50%的瀝青混合料，提出了施工技術(shù)要點(diǎn)，具有較為明顯的方法創(chuàng)新性和工程實(shí)用性。

2 改進(jìn)的舊瀝青回收工藝

在進(jìn)行廠拌熱再生瀝青路面設(shè)計(jì)時(shí)，需要明確舊瀝青的路用性能，進(jìn)而為新舊瀝青摻配比例和選用新瀝青等級(jí)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前，常用的瀝青回收試驗(yàn)方法為阿布森法，主要是通過(guò)蒸發(fā)溶劑（三氯乙烯等）來(lái)回收瀝青，儀器簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，其主要問(wèn)題是溶劑不能徹底清除。采用油浴加熱代替加熱套加熱，可以提高清除效率。同時(shí)，采用空白瀝青標(biāo)定的方法來(lái)明確回收溶劑對(duì)瀝青性能的影響，比較原狀瀝青與回收瀝青的針入度等指標(biāo)差異。

由表 1 可知，與原狀瀝青相比，回收瀝青的針入度偏大、軟化點(diǎn)較低、密度減少、黏度降低。說(shuō)明三氯乙烯溶劑沒(méi)有完全蒸發(fā)。

針對(duì)以上問(wèn)題，改進(jìn)了試驗(yàn)步驟，適當(dāng)延長(zhǎng)加熱時(shí)間，檢查二氧化碳通氣量是否充足。最佳的持續(xù)加熱時(shí)間為 25～30min，瀝青質(zhì)量與溶劑質(zhì)量比值為 1:6，選取兩個(gè)不同的試驗(yàn)人員和設(shè)備，進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。

由表 2 可知，在持續(xù)加熱時(shí)間為 25min，保證二氧化碳通氣量的穩(wěn)定和持續(xù)的條件下,兩個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果較為類(lèi)似，其中，編號(hào)為 4 的瀝青試驗(yàn)出現(xiàn)了測(cè)量誤差。可見(jiàn)，該方法是有效可靠的，因此，推薦采用以上方法進(jìn)行瀝青回收試驗(yàn)。

3 集料有效密度試驗(yàn)

瀝青路面是由瀝青膠漿、集料和空氣等組分構(gòu)成。不同規(guī)格的集料級(jí)配在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，這就使得目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比之間存在差異。換言之，集料的級(jí)配波動(dòng)和質(zhì)量不穩(wěn)定是造成瀝青路面施工質(zhì)量控制困難的重要因素之一。同時(shí)，舊回收料的來(lái)源、瀝青含量、原材料質(zhì)量要比新集料更加復(fù)雜，因此，又進(jìn)一步加大了再生瀝青混合料的質(zhì)量控制難度。

集料有效密度 ρe 是準(zhǔn)確設(shè)計(jì)瀝青用量的關(guān)鍵參數(shù)，也是瀝青混合料體積設(shè)計(jì)方法的基本指標(biāo)。所謂的集料有效密度是指在規(guī)定的條件下集料的單位有效體積的質(zhì)量。有效體積為集料的閉口孔隙、未被填充的開(kāi)口孔隙和實(shí)體體積。

本文論述了 1 種集料有效密度測(cè)量的改進(jìn)方法，主要試驗(yàn)步驟為：（1）在 25℃條件下，測(cè)量瀝青的相對(duì)密度；（2）對(duì)容器 + 鋼制攪拌勺的空中質(zhì)量和水中質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量，分別記為m1 和 m1'；（3）選取有代表性的各檔粒徑集料 1 200g 左右，稱(chēng)量其烘干后的質(zhì)量 m，然后，和攪拌勺一起加熱至 160℃；（4）取兩份瀝青，分別加熱至 160℃和 120℃；（5）取出裝有集料的容器置于加熱電爐上，滴入 160℃的瀝青 5g，用鋼勺攪拌均勻，重復(fù) 5 次左右，直到瀝青攪拌均勻、無(wú)花白料和多余瀝青沉積在容器底部，鋼勺留置在容器內(nèi)；（6）在室溫條件下將瀝青混合料溫度降至 120℃，加入大量溫度為 120℃的瀝青，均勻攪拌 3min，用吹風(fēng)機(jī)將氣泡清除干凈；（7）冷卻至室溫，測(cè)量瀝青混合料試樣（瀝青 + 集料）+ 容器 + 攪拌鋼勺的空氣質(zhì)量 m；（8）在水中恒重 2h，測(cè)量瀝青混合料試樣（瀝青 + 集料）+ 容器 + 攪拌鋼勺的水中質(zhì)量 M'；集料有效密度的改進(jìn)計(jì)算方法如下：

式中, ρw 為 25℃條件下水的密度；ρ b 為 25℃條件下瀝青相對(duì)水的密度。

按下式計(jì)算改進(jìn)后的集料毛體積密度：

式中，m2 為瀝青 + 容器 + 攪拌鋼勺的空氣中質(zhì)量；m′2 為瀝青+ 容器 + 攪拌鋼勺的水中質(zhì)量。

在上述試驗(yàn)方法中，分次、分溫度（160℃和 120℃）加入瀝青，是為了確保氣體的順利排出，保證流動(dòng)性，減少試驗(yàn)步驟，降低系統(tǒng)性誤差。試驗(yàn)結(jié)果如表 3 所示。

采用真空法測(cè)量的集料有效密度更為接近真實(shí)值，能夠最大限度地將集料表面和開(kāi)口孔隙中的空氣抽除干凈。因此，可將其作為基準(zhǔn)值。以 A 混合料為例，其真空法測(cè)得的最大理論密度為 2.74 g/cm3，表干法測(cè)得的最大理論密度為 2.726g/cm3，相差了 0.014 g/cm3，改進(jìn)后的密度試驗(yàn)方法測(cè)得值為2.736 g/cm3，可見(jiàn)，與真空法實(shí)測(cè)值更為接近。需要說(shuō)明的是，改進(jìn)后的密度試驗(yàn)方法適用于多孔隙或少孔隙的各種集料類(lèi)型。這樣，也就從原理上保證了廠拌熱再生瀝青混合料設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。

 4 大摻量的廠拌熱再生瀝青路面設(shè)計(jì)

本文以馬歇爾設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了大摻量（舊回收料）的廠拌熱再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)步驟為：（1）選取有代表性的舊瀝青混合料；（2）試驗(yàn)室分析。確定舊瀝青混合料的組成與性能，新舊瀝青混合料的摻配比例，選擇新瀝青、新集料，在試驗(yàn)室試配、拌和、壓實(shí)與性能驗(yàn)證（; 3）確定廠拌熱再生瀝青混合料的最佳配合比。

瀝青為 AH-70（密度為 1.05g/cm3），新集料為石灰?guī)r。1號(hào) ,2 號(hào) ,3 號(hào) ,4 號(hào) 和 5 號(hào)集料的毛體 積密度分別為2.691g/cm3，2.69g/cm3，2.688g/cm3，2.66g/cm3 和 2.649g/cm3，表4 為集料的篩分試驗(yàn)結(jié)果。

粗銑刨料和細(xì)銑刨料的油石比分別為 1.8%和 6.2%，采用改進(jìn)的有效密度試驗(yàn)方法測(cè)量其毛體積密度，對(duì)于粗銑刨料，粒徑大于 4.75mm 的舊回收料有效密度為 2.71g/cm3，粒徑小于 4.75mm 的舊回收料有效密度為 2.714g/cm3。對(duì)于細(xì)銑刨料，粒徑大于 4.75mm 的舊回收料有效密度為 2.723g/cm3，粒徑小于 4.75mm 的舊回收料有效密度為 2.729g/cm3。

通過(guò)對(duì)摻加舊回收料的瀝青混合料進(jìn)行試配，得到表 5的級(jí)配，對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)配合比為：1 號(hào)集料、2 號(hào)集料、3 號(hào)集料、4號(hào)集料、5 號(hào)集料、粗銑刨料、細(xì)銑刨料的百分比分別為15,11,7,12,5,25,25。油石比為 3.8%。

對(duì)成型后的瀝青混合料試樣進(jìn)行體積指標(biāo)測(cè)定，試驗(yàn)結(jié)果均能滿(mǎn)足技術(shù)要求。測(cè)得的馬歇爾殘留穩(wěn)定度為 89%（技術(shù)要求為大于 80%），凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果為 86%（技術(shù)要求為大于 75%），動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果為 2 132 次 /mm（技術(shù)要求為大于 1000 次 /mm）。表 6 是瀝青混合料體積性質(zhì)指標(biāo)。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)廠拌熱再生瀝青路面全過(guò)程設(shè)計(jì)與施工的研究，在對(duì)舊瀝青回收、集料密度測(cè)量進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了舊回收料大摻量的再生瀝青混合料設(shè)計(jì)研究，結(jié)論如下：

1）針對(duì)瀝青回收方法對(duì)其性能和新舊瀝青混合比例有著重要影響，采用空白瀝青標(biāo)定、規(guī)范加熱方式與時(shí)間，能夠提供較為穩(wěn)定的試驗(yàn)結(jié)果。

2）為了準(zhǔn)確測(cè)量集料的有效密度，采用考慮試驗(yàn)設(shè)備的密度測(cè)量方法，并給出了計(jì)算公式，通過(guò)與真空法對(duì)比，改進(jìn)后的密度測(cè)量結(jié)果與實(shí)測(cè)值更為接近。

3） 設(shè)計(jì)了舊回收料摻量比例為 50%的廠拌熱再生瀝青混合料，明確了相應(yīng)的級(jí)配、油石比、設(shè)計(jì)控制指標(biāo)和體積指標(biāo)，經(jīng)過(guò)性能試驗(yàn)證明，可以滿(mǎn)足實(shí)際工程要求。

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