沥青路面就地热再生技术研究

叶俊，郑平

（江西赣东路桥建设集团有限公司，江西 抚州 344000）

0 引言

我国早期修建的高速公路经过长时间的使用后产生了大量病害，大量路面需要进行翻修，若合理利用废弃沥青混合料，将节约大量成本[1]。因此，对废弃沥青混合料的重新利用以及对其再生技术的研究具有重大意义。目前运用最多的沥青路面再生技术是就地热再生技术，该技术在国外已经相当成熟，国内起步较晚、研究较少[2]。本文将对沥青路面就地再生技术涉及的性能指标、工程应用效果等进行研究，为提高沥青路面养护质量和沥青混合料废料利用效率提供参考。

1 RAP技术性能指标

应用就地热再生技术时需要对废旧沥青混合料（Reclaimed Asphalt Pavement, RAP）的各项性能进行试验分析，判断RAP 中老化沥青的性能是否满足就地热再生技术的要求。我国《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41—2019）对于就地热再生沥青混合料的RAP检测项目及质量有明确的规定，如表1所示。

表1 就地热再生RAP检测技术要求

1.1 旧沥青性能分析

沥青老化主要是因为在阳光、水等外界因素和车辆荷载反复作用下，沥青性能发生了不可逆的物理和化学变化，导致沥青性能降低。沥青老化对其使用性能有极大的影响。本文采用室内试验对沥青三大指标进行检测，结果如表2所示。

表2 旧沥青性能评价结果

由表2 可知，RAP 中旧沥青的针入度、延度、软化点具有一定的离散性，但差异并不是很明显。其中，25°C 针入度平均值为30.9（0.1mm）且变异系数为9.6；5°C 延度平均值为11.4cm，最大值与最小值相差7cm，未出现脆断；软化点平均值为82.4°C。由此可知，本试验段选取的RAP中旧沥青具良好的再生能力。

1.2 新旧集料性能试验分析

为了研究PRA 中的旧集料是否可以循环利用，本文根据《公路工程集料试验规程》（JTG E42—2005）对其进行室内试验，对新旧料的洛杉矶磨耗值、石料压碎值、针片状含量等指标进行对比分析，试验结果见表3。

表3 粗集料性能对比

由表2可知，与新料相比，旧料的洛杉矶磨耗值高了7%，石料压碎值高了8.8%，针片状含量高了5.7%，这是由于沥青路面经过多年使用后，在车辆荷载等因素的作用下，集料发生破碎。但是集料各项性能均满足规范标准，说明RAP 中的集料本身物理性质变化不大，可对集料重新利用。

1.3 矿粉性能分析

本文所采用的矿粉为石灰岩矿粉，根据《公路工程集料试验规程》（JTG E42—2005）对矿粉进行试验检测，结果见表4。

表4 矿粉性能试验结果

由表3 可知，本试验所用的RAP，其亲水率、表观相对密度和亲水系数均满足质量要求，说明RAP 中的矿粉仍可重新利用。

2 工程实践

2.1 工程概况

本项目选取河南省某公路养护工程中的K268+000—K298+000 标段，路线总体走向为自东向西，采用双车道，路基宽12m，路面宽8m，在多年行车荷载作用下，原路面结构损坏严重。考虑当地的地质条件及损坏调查结果，决定采用就地热再生技术进行全面修复。新旧路面结构如表5、表6所示。

表5 原路面结构

表6 再生路面结构

2.2 施工工艺

（1）施工前准备

为了保证施工安全，需要提前对施工路段采用封闭措施，清扫旧路面上的杂物和垃圾，使施工工作面洁净、标高一致。

（2）路面加热

在进行就地热再生施工时，应根据施工时的环境温度，严格把控加热温度。为满足加热要求，在加热过程中可根据实际情况适当增添或减少加热设备，确保路面施工深度和预热温度，以达到施工质量控制要求[3]。

（3）沥青混合料的拌和与摊铺

检测沥青混合料的各项指标是否满足施工要求是进行拌和的前提。沥青混合料拌和温度应大于18°C，均匀拌和以确保混合料的均匀性。拌和完成后进行摊铺。摊铺过程中，摊铺机需缓慢匀速行进，速度保持在2.5m/min为宜。

（4）压实

压实是就地热再生施工中最重要的环节，通常包括初压、复压和终压三个阶段，一般采用“紧跟、慢压、高频、地幅”的方式。为保证路面平整，压路机在压实过程中不得制动[4]。

（5）开放交通

待施工结束后，为保证路面的平整性，仍需封闭交通。再生路面表层温度低于50°C时，即可开放交通。

2.3 再生路面质量检测

（1）高温稳定性

采用车辙试验进行检测，以动稳定度DS 评价再生沥青混合料的高温稳定性。动稳定度的计算公式如下：

式中：DS 为动稳定度（次/mm）；d1为对应时间t1的变形量（mm）；d2为对应时间t2的变形量（mm）；C1为修正系数，取1.0；C2为试件系数，取1.0；N为试件轮碾速度，取42次/min。

本文对采用3种不同的RAP掺配率的再生沥青混合料进行车辙试验，结果见表7、图1。

表7 3种再生沥青混合料车辙试验结果

图1 RAP旧料掺配率与动稳定度关系图

从试验结果可以看出，3种RAP 旧料的动稳定度均大于800，说明均符合规范要求。其中，80%掺配率的沥青混合料动稳定度最大，75%掺配率的沥青混合料动稳定度次之，70%掺配率的沥青混合料动稳定度最低。可见，RAP 旧料掺配率越高，沥青混合料的动稳定度越大，其高温抗车辙性能越好。

（2）低温抗裂性

沥青路面的低温抗裂性能是路面稳定的重要指标。再生沥青混合料作为再生沥青路面的面层材料，其低温性能更加不容忽视。本文对RAP 掺量分别为20%,30%,40%,50%的混合料进行试验，结果见表8、图2。

表8 低温性能试验结果

图2 RAP旧料掺配率与破坏劲度模量关系图

从试验结果可以看出，当RAP 掺量从20%增加到30%时，沥青混合料的弯拉强度从8.15MPa 增加到10.64MPa，破坏应变降低了99.88με，破坏劲度模量增加了887.23MPa；当RAP掺量超过30%后，沥青混合料的弯拉强度、破坏应变和破坏劲度模量均随着RAP 掺量的增加而减小，但都满足规范要求。说明当RAP 掺量不超过50%时，再生沥青混合料满足施工要求的低温稳定性，可用作施工材料。

3 结语

沥青路面热再生技术是将旧沥青混合料进行加工并达到一定的施工要求，重新铺装路面。该技术利用了大量的旧路废料，节约了资源，降低了成本，同时提高了公路改造的技术含量。本文依托实际工程进行了试验研究和试验路铺筑，结果表明，RAP 旧料可以循环利用，并且综合考虑施工路段的高温稳定性和低温抗裂性，RAP推荐掺量为45%。