瀝青路面回收混合料RAP再生性能研究

瀝青路面回收混合料RAP再生性能研究

摘要：我國(guó)瀝青路面日益增多，處置瀝青路面維修改造工程中產(chǎn)生的大量舊瀝青路面廢料成為必須面對(duì)和解決的問(wèn)題。為了提高瀝青路面回收料（RAP）利用率，推廣廠拌熱再生技術(shù)需要進(jìn)行多方面的研究。本文從回收的舊瀝青性能以及舊集料的再生分析兩個(gè)方面進(jìn)行瀝青路面回收混合料再生性能分析，為RAP廠拌熱再生利用及相關(guān)規(guī)范的制定提供一定的技術(shù)支持。關(guān)鍵詞：瀝青路面;RAP;廠拌熱再生技術(shù);再生性能前言改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)交通事業(yè)發(fā)展迅速，至2011年底，高速公路總里程數(shù)已超8萬(wàn)公里。大規(guī)模發(fā)展的背后面臨著路面老化問(wèn)題，東部和中部高速公路陸續(xù)進(jìn)入維修期，瀝青路面維修工程不斷增多，舊瀝青路面材料的再生利用問(wèn)題得到廣泛的關(guān)注與重視，整體上我國(guó)的瀝青路面再生技術(shù)還處于發(fā)展初期。廠拌熱再生技術(shù)作為瀝青路面再生技術(shù)的一種，具有適應(yīng)性好實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的配合比調(diào)整能夠得到技術(shù)指標(biāo)不低于全部新料拌制瀝青混合料的再生瀝青混合料，而瀝青路面回收料（RAP）再生性能分析對(duì)廠拌熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)至關(guān)重要，影響著再生效果和再生混合料的性能，因此需要對(duì)瀝青路面回收料（RAP）再生性能開(kāi)展研究。1.RAP料中舊瀝青性能分析1.1材料來(lái)源RAP料是廠拌熱再生瀝青混合料的重要組成材料，本文所用RAP料來(lái)源于南京興建路銑刨的舊瀝青混合料。興建路位于南京市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)恒通大道、堯新大道和棲霞大道三大主要干道之間，周邊廠房林立，交通量中等，全長(zhǎng)1.4公里，全線是瀝青路面，該路改造重建后使用已經(jīng)有10年。但由于大型貨車和工程車較多，路面破壞嚴(yán)重。由于重載車輛較多，原路面主要有車轍、網(wǎng)裂、表面松散、坑槽、縱向裂縫等路面病害，所以對(duì)原路面改造必須要銑刨掉全部磨耗層和部分中面層，銑刨厚度在6～7cm。1.2RAP料中舊瀝青含量的測(cè)定RAP料中的舊瀝青的含量的測(cè)定方法有燃燒爐法、離心分離法、分別用這兩種方法測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表2.1、2.2。表2.1破碎粗料舊瀝青含量的測(cè)定結(jié)果表2.2破碎細(xì)料舊瀝青含量的測(cè)定結(jié)果可以清楚地從表2.1中看出，離心分離法測(cè)定的粗RAP料舊瀝青含量結(jié)果大于燃燒法測(cè)定值，取以上兩種方法的六次結(jié)果，取平均值，得出粗RAP料含油量為2.5%。同理，從表2.2中看出，細(xì)RAP料含油量為5.2%原瀝青路面面層含油量為5.3%，瀝青含量降低主要有以下原因：第一，RAP料在長(zhǎng)期的自然因素，如氧、溫度、水、紫外線和荷載等的作用，發(fā)生一系列氧化、聚合，乃至內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化造成瀝青含量降低；第二，一部分瀝青包裹在集料上，和集料粘結(jié)成一起，被集料吸附導(dǎo)致所測(cè)得的瀝青含量降低。2.3舊瀝青的性能回收后的老化瀝青的評(píng)價(jià)對(duì)廠拌熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)非常重要。目前，評(píng)價(jià)回收瀝青性能的主要指標(biāo)有：針入度、軟化點(diǎn)、延度、閃點(diǎn)、60℃動(dòng)力黏度。（1）針入度：針入度是表示瀝青軟硬程度和稠度、抵抗剪切破壞的能力，反映在一定條件下瀝青的相對(duì)黏度的指標(biāo)。針入度一定程度上能夠反映瀝青的溫度敏感性以及高溫性能，也就是瀝青的粘性，針入度越小，瀝青稠度越大，瀝青再生技術(shù)規(guī)范中規(guī)定（JTGF41-2008），對(duì)于舊瀝青混合料中回收的舊瀝青針入度＜20(0.1mm)的要盡量不予使用。這個(gè)一方面是針入度＜20（0.1mm）的話，瀝青老化很嚴(yán)重，這樣瀝青沒(méi)有很好的再生性，而且容易與舊集料裹附在一起，在進(jìn)行廠拌熱再生生產(chǎn)拌合的時(shí)，舊瀝青不容易與新瀝青融合，從而不容易與新添加集料很好的融合。（2）軟化點(diǎn)：瀝青的軟化點(diǎn)反映了瀝青的黏度，同時(shí)也反映了瀝青的溫度敏感性。溫度敏感性越好，瀝青的軟化點(diǎn)越高，回收的舊瀝青軟化點(diǎn)都比較高，熱穩(wěn)定性比較好，所以技術(shù)規(guī)范沒(méi)有對(duì)回收瀝青的軟化點(diǎn)作要求，只作實(shí)測(cè)。（3）延度：瀝青的延度（尤其是5℃延度）一定程度上能夠反映瀝青的柔韌性和低溫性能，延度越好，低溫抗裂性越好。瀝青延度與含蠟量有關(guān)，較高的蠟含量會(huì)降低瀝青的延度。舊瀝青混合料中回收的舊瀝青延度一般較低，一方面是瀝青的老化喪失了瀝青的柔韌性，另一方面回收的舊瀝青里面含有雜質(zhì)。（4）閃點(diǎn)：瀝青的閃點(diǎn)是指瀝青試樣在規(guī)定尺寸的盛器內(nèi)，在規(guī)定的加熱條件下，瀝青受熱后，其輕質(zhì)組分蒸發(fā)的氣體，與周圍的空氣組成可燃性的混合氣體，以火焰引之，在瀝青試樣表面發(fā)生一瞬即滅的閃光時(shí)的最低溫度，以℃表示。舊瀝青沒(méi)有對(duì)閃點(diǎn)作要求，通常情況下，舊瀝青的閃點(diǎn)都是超過(guò)360℃，超過(guò)規(guī)范要求的溫度計(jì)量程。（5）60℃動(dòng)力黏度：瀝青動(dòng)力粘度。一般認(rèn)為動(dòng)力粘度是反映瀝青在盛夏季節(jié)耐熱性能最理想的指標(biāo)。在我國(guó)，夏季瀝青路面的溫度可達(dá)60℃以上，動(dòng)力粘度可以真實(shí)地反映路面的實(shí)際使用情況，60℃是溫度條件。動(dòng)力粘度越小，低溫流動(dòng)性越好。本次研究做回收瀝青的60℃動(dòng)力黏度的目的是反映舊瀝青的工作性能，通過(guò)其能反映出舊瀝青混合料在生產(chǎn)拌合時(shí)舊瀝青能否很好地與新舊料融合。2回收舊集料再生分析瀝青路面舊礦料在再生瀝青混合料中貢獻(xiàn)的依然是級(jí)配和強(qiáng)度。因此，回收集料的級(jí)配和形狀同樣會(huì)影響到再生瀝青混合料的級(jí)配和性能?；谇笆龇治觯厥张f集料在基本性狀方面仍然具有良好的適用性，因此，本文重點(diǎn)分析回收集料的級(jí)配對(duì)再生針對(duì)性決策的影響。2.1不同地點(diǎn)回收舊料級(jí)配差異如圖2.1示，是三個(gè)不同的實(shí)體工程回收的舊料抽提篩分級(jí)配。圖2.1不同工程項(xiàng)目三種回收舊料抽提篩分結(jié)果可以看出，對(duì)于不同的工程項(xiàng)目，即使原始設(shè)計(jì)級(jí)配類型相同，由于其原始設(shè)計(jì)級(jí)配的差異，使用環(huán)境的差異都會(huì)導(dǎo)致回收舊料級(jí)配的較大差異。因此對(duì)于不同地點(diǎn)的回收舊料原則上應(yīng)分別回收利用。2.2不同年限回收舊料級(jí)配差異圖2.2～2.4是不同使用年限回收舊料的級(jí)配變化情況。從圖中的曲線對(duì)比結(jié)果可以看出，拋去初始設(shè)計(jì)級(jí)配差異的影響因素外，不同的使用年限也會(huì)造成級(jí)配細(xì)化的不同，因此，對(duì)回收路面材料進(jìn)行再生利用時(shí)，還必須考慮不同使用年限帶來(lái)的級(jí)配性能差異，當(dāng)差異較大時(shí)，也應(yīng)分別考慮回收利用。圖2.2使用4年的級(jí)配變化圖2.3使用6年的級(jí)配變化圖2.4使用8年的級(jí)配變化上述結(jié)果可以看出，瀝青混合料級(jí)配的細(xì)化與其使用年限有明顯關(guān)系，隨著使用年限的增加，級(jí)配細(xì)化明顯加劇，但是骨料中大粒徑的還具有一部分，舊集料還具有較好的性能，整個(gè)舊集料級(jí)配曲線整體而言還是較順滑，能夠較好地進(jìn)行廠拌熱再生瀝青混合料的配合比的設(shè)計(jì)。2.3不同車道不同層位的回收集料級(jí)配差異對(duì)實(shí)體工程不同車道和不同層位的回收集料進(jìn)行了篩分試驗(yàn)，其相應(yīng)的級(jí)配曲線結(jié)果分別如下圖2.5～2.7所示。圖2.5上面層不同車道級(jí)配圖2.6中面層不同車道級(jí)配圖2.7下面層不同車道級(jí)配從以上篩分?jǐn)?shù)據(jù)可以看出，車轍處及隆起處試件的級(jí)配均要細(xì)于停車道處，尤其是4.75～13.2mm篩孔的通過(guò)率變化比較明顯，說(shuō)明不同車道的級(jí)配會(huì)有一定的差異性。通常情況下，行車道的級(jí)配由于受車輛荷載的作用會(huì)產(chǎn)生一定的細(xì)化，而不同的車道由于設(shè)計(jì)級(jí)配的差異性和行車荷載的差異性會(huì)造成級(jí)配曲線細(xì)化程度不同，因此級(jí)配也會(huì)產(chǎn)生一定的差異。原則上來(lái)講，當(dāng)這些差異不明顯時(shí)可以不考慮車道之間的級(jí)配差異，但是在再生回收時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同車道進(jìn)行級(jí)配分析，當(dāng)級(jí)配差異明顯時(shí)，應(yīng)分車道進(jìn)行舊料回收。對(duì)于不同層位的回收集料級(jí)配，由于其本身的設(shè)計(jì)級(jí)配類型就有一定的差異，因此其級(jí)配曲線也就出現(xiàn)明顯的差異性。即使是相同的級(jí)配類型，由于所處的層位不同，受到的車輛荷載不同，因此級(jí)配細(xì)化情況也會(huì)出現(xiàn)一定的差異性。因此對(duì)于不同層位的路面舊料應(yīng)分層回收再生利用，當(dāng)確定級(jí)配類型相同且級(jí)配差異在許可范圍之內(nèi)時(shí)，可以考慮共同回收利用。2.4相同料堆不同部位舊料差異對(duì)同一回收舊料料堆從上而下分不同部位（上部，中部，下部）進(jìn)行取料了篩分試驗(yàn)，其相應(yīng)的級(jí)配曲線結(jié)果分別如下圖2.8所示。圖2.8同一料堆自上而下不同部位取料級(jí)配差異從圖2.8的級(jí)配曲線對(duì)比可以看出，即使是同一回收舊料料堆，不同取料部位所獲取的級(jí)配曲線也有存在一定的差異性。因此在進(jìn)行實(shí)際再生利用生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)注意分析不同料堆部位舊料的級(jí)配變異性，當(dāng)變異性較大時(shí)應(yīng)采取合理的處理措施對(duì)舊料進(jìn)行重新混合，或單獨(dú)進(jìn)行使用。結(jié)論本文通過(guò)對(duì)RAP料一系列的試驗(yàn)和可行性分析，根據(jù)JTGF41-2008《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》的要求，對(duì)RAP料的回收使用提出了一些建議。RAP料中的舊瀝青性能處于一個(gè)長(zhǎng)期老化后的狀態(tài)，針入度偏低，必須考慮添加再生劑來(lái)改善其性能以至于能提高廠拌熱再生瀝青混合料的長(zhǎng)期老化性能。在進(jìn)行RAP料回收再利用時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮設(shè)計(jì)級(jí)配、回收地點(diǎn)、使用年限等因素分批回收，同時(shí)注意分析不同料堆部位舊料的級(jí)配變異性，當(dāng)變異性