沥青路面现场热再生技术研究

刘琳

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，河北 石家庄 050000）

0 引言

随着我国早期已建成高速公路逐渐出现不同程度的病害，公路养护与维修的重要性日益凸显。相关数据表明，我国每年有15%的路面需要铣刨重铺，而铣刨下来的旧沥青混合料每年高达300 多万t，这些旧混合料若得不到有效利用，将造成极大的砂石和胶结料等建筑资源浪费。另外，废旧混合料若得不到适当的处理，作为建筑垃圾将造成严重的环境污染[1]。沥青路面就地热再生技术通过将铣刨废料进行处理后与再生剂和新沥青再次重新拌和，可实现废旧混合料的再利用，同时节约资源、保护环境。

1 再生剂特性与掺量确定

1.1 再生剂的作用

再生剂的作用主要体现如下：在废旧沥青混合料中加入再生剂后，可以对原来老化沥青组分起到调整作用，以保证各组分相匹配；再生剂可以调节老化沥青黏度，进而可以和新加入的沥青和集料更好地融合；再生剂与老化沥青融合后，通过溶解多余的沥青质来改善老化沥青的胶体结构，使沥青拥有更好的流变性能。

再生剂应具有良好的相容性和流变特性，以便与旧沥青很好地融合，同时要严格控制蜡含量和含水量，且应注意再生剂的加入不能对沥青中有效成分产生影响[2]。再生剂的选择要视具体情况而定，其中原沥青老化状况、PAP 掺量和沥青含量等都是应当考虑的因素，如旧沥青含量高、沥青严重老化时，应选择小标号和低黏度的再生剂。本研究选用RA102 型再生剂，具体技术指标见表1。

表1 再生剂技术指标

1.2 再生剂用量

再生剂用量关系着再生沥青的品质，首先在现场热再生路段对旧路进行取样，取样深度为40mm，取样点应为有代表性的路面。然后，在实验室抽提旧沥青混合料，即把沥青与集料分离开来。最后，对回收旧沥青进行3大指标试验，并与该施工路段所用沥青性能进行对比，以判别沥青的老化程度，表2为回收旧沥青的各项检测指标。

表2 旧沥青技术指标

由表2可知，老化后的旧沥青针入度、延度有所下降，软化点有所上升，在路用性能上即表现为沥青变硬变脆，抗疲劳破环和抗温度裂缝能力下降。

随后，将不同掺量的再生剂加入旧沥青中充分搅拌，保证再生剂与沥青混合均匀，本文选取再生剂掺量分别占旧沥青质量的3.5%,4.5%,5.5%，并测试再生后沥青的3大指标。检测结果见表3。

表3 再生后沥青技术指标

从表3可以看出，随着再生剂掺量的增加，再生沥青的3 大指标发生了显著变化，3 种掺量的再生剂对旧沥青的性能产生不同程度的改善。当再生剂掺量为3.5%时，延度和软化点满足70 号沥青规范值，而针入度未满足要求；当再生剂掺量为4.5%时，3 大指标均满足规范要求，且针入度较再生剂掺量为3.5%时提升了24.6%，延度提升了32.6%；继续增大再生剂掺量至5.5%，尽管3 大指标性能变好，但相较于掺量为4.5%时，针入度、延度仅提升了6.5%和10.7%，增长幅度不大，综合考虑经济性，选用4.5%的再生剂掺量。

2 工程实践

2.1 工程概况

某高速公路全长20km，设计时速120km/h，设计车道为双向六车道，现已运营多年。经调查勘测发现，随着交通量的增加尤其是大型车辆数量的增加，该条高速的部分路段有路面破损及车辙病害出现，影响行车安全与舒适性。为了考虑废旧资源的再利用，拟对4cm 的细粒式沥青混凝土铣刨后进行现场热再生，再生后的沥青混合料级配为AC-16，施工完成后恢复路面标线。

2.2 原材料检测

（1）沥青

本研究针对现场热再生沥青混合料进行检测以获取良好的高低温性能，具体对原道路设计时所选用的胶结料SBS改性沥青各项指标进行检测，结果见表4。

表4 SBS改性沥青性能检测

表4（续）

（2）集料

对于现场热再生混合料，新加粗集料应选择强度高、表面洁净、棱角性好、耐磨的集料[3]。本研究选用某石料厂加工生产的玄武岩作为集料，对其各项指标进行检验，结果如表5所示。

表5 玄武岩性能指标检测结果

选用的矿粉为石灰岩磨细制备的粉料，矿粉要求洁净、干燥，且不能有明显的结团现象，检测结果如表6所示。

表6 矿粉性能指标

2.3 再生沥青混合料级配设计

对于铣刨下来的旧沥青混合料，对其矿料级配进行分析，加入新的矿质集料将沥青混合料的级配调整至设计级配范围内。通过旧沥青混合料筛分试验后，发现混合料4.5～9.5mm 粒径的集料基本未发生损坏，矿粉含量减少，但总体级配曲线仍在中值曲线附近，表明旧沥青混合料的骨架架构良好。为保证再生沥青混合料的高温抗车辙及低温抗裂性能，应使级配曲线呈S形，既有一定量的粗骨料形成骨架，又有相当的细集料填充骨架空隙。为此重新加入碎石、石屑和矿粉。调整后的级配见表7，级配曲线如图1所示。

表7 再生矿料的通过百分率及合成级配

图1 合成级配图

2.4 路用性能检验

（1）平整度检测

对热再生路面通车半年后的平整度进行检测，并与施工前原路面进行对比，即将3m 直尺沿道路纵向摆在待测路面，以连续10尺为1测量组，记录每1尺与路面的最大间隙，计算10尺最大间隙的平均值和标准差，测试结果见表8。

表8 沥青路面平整度检测

由表8 可知，施工前每10 尺最大间隙平均值在1.6mm 以上，且标准差偏大，表明路面的平整度不好；经现场热再生后，路面的最大间隙平均值降至1.1mm以内，标准差也显著降低，路面平整度得到改善

（2）路面抗滑性能检测

对于高速公路路面的抗滑性能，本文利用摆式摩擦仪测试路面抗滑摆值（BPN），以评价施工前后路面抗滑能力的改善情况，其检测结果见表9。

表9 沥青路面摩擦系数测试结果

抗滑摆值原理是橡胶条在路面划过固定距离后得到BPN 值，可以较为直观地反应路表的抗滑性能。由表9可知，施工前该路段路面的摆值在50左右，路面的抗滑性能较差，经就地热再生后再次测其摩擦系数，BPN 值有了明显提升且最高达87.5，表明现场热再生技术可以大幅改善路表抗滑能力。

3 结语

针对目前高速公路翻修过程中废旧混合料利用率低，砂石资源浪费严重等问题，本文研究了沥青路面现场热再生技术。首先，确定再生剂用量，综合考虑经济性因素，发现再生剂掺量为4.5%时旧沥青性能得以大幅改善。然后，对废旧集料进行筛分处理，并加入新的骨料和矿粉，调整其级配以满足施工要求。最后，依托实际工程，对比分析再生前后沥青路面性能变化情况，结果表明，再生后沥青路面平整度和抗滑能力均有所提升。