厂拌热再生技术在潭邵高速公路大修中的应用

摘 要

通过对掺33％与33％RAP材料的AC－20C普通沥青与改性沥青厂拌热再生混合料进行配合比设计与使用性能研究。在此研究过程中，两种混合料均不掺加再生剂与高标号沥青，观察其混合料能否满足于高速公路中下面层的使用性能要求，并与相应的热拌混合料进行性能对比，以及从施工质量控制与经济效益方面对厂拌热再生技术进行探讨。结果表明：在不掺加再生剂与高标号沥青的情况下，两种再生混合料的使用性能与对应的热拌混合料相近，满足路面中下面层使用性能的要求，施工质量得到很好的控制并获得了较好的经济效益。

关键词

厂拌热再生技术 | AC－20C再生混合料 | 施工质量控制 | 经济效益

到2017年底，中国高速公路通车里程已达13.5万ｋｍ，其中沥青路面占高速路面比例90％左右，因此沥青路面废旧材料（RAP）的再生利用已成为高速公路建设和养护的重要选择。厂拌热再生技术作为再生技术的一种，其技术已比较成熟，能在很大程度上对RAP材料进行再生利用。

该文依托湖南（湘）潭－邵（阳）高速公路Ｋ1100＋425～Ｋ1130＋000段，从原路面情况分析、RAP材料的性能、再生混合料的配比设计、路用性能、施工质量以及经济效益几个方面，对厂拌热再生技术在高速公路上的应用进行探讨。

工程概况

湖南潭邵高速公路Ｋ1100＋425～Ｋ1130＋000段全长29.58ｋｍ，原路面面层结构为上面层厚4ｃｍAK－13A，中面层厚5.5ｃｍAC－20Ｉ，下面层厚5.5ｃｍAC－20Ｉ，所用沥青皆为重交沥青AH－70＃。该高速公路于2002年通车，近5年来，该路段进行过铣刨重铺、微表处、就地热再生以及SMA－13加铺等中小修养护，由于原路面结构厚度不足、整体强度不够和交通量大、重载超载车严重以及高温多雨的气候条件导致该段路面出现大面积网状、局部沉陷、车辙等病害，急需进行大修养护。

RAP性能分析

由于上面层经过中小修养护与原路面设计材料已经有很大的不同，将上、中、下面层RAP材料分开堆放与分档破碎，RAP材料破碎筛分为0～8、８～15以及15～25ｍｍ3档，取上面层RAP材料进行改性热再生研究，中下面层RAP材料进行普通热再生研究，各档RAP试验结果及其抽提筛分结果如表1、2所示，回收的旧沥青性能指标见表3。由表3可得：旧沥青的针入度指标均大于20（0.1ｍｍ），RAP材料符合再生利用的条件，具有很好的再生利用价值。

原材料

文中热再生混合料为AC－20C型级配，采用“东海牌”50＃ 新沥青与国产高SBA掺量改性沥青，其中SBA掺量为4.5％左右，集料采用石灰岩，粗集料技术指标及集料筛分结果见表4、5。

热再生混合料配合比设计

研究中AC－20C级配范围源自该路面施工指南，是根据JTG F40－2004《公路沥青路面施工技术规范》和经验值修正所得，能很好地提高混合料的质量且能更好地满足该地区路面使用性能的要求。对新集料与RAP材料抽提后的矿料进行级配合成，合成级配见表6，RAP材料掺量分别为33％与25％。

旧沥青再生及最佳油石比

中下面层再生混合料采用改性沥青与50＃新沥青，没有按规范要求使用再生剂或高标号沥青对旧沥青再生，这是一种大胆的尝试，根据沥青再生试验结果判断这种尝试的可行性。由于再生混合料采用AC-20C型级配，根据经验值其最佳油石比应在4.2％～4.4％之间，当再生混合料的油石比分别取4.2％、4.3％及4.4％时，添加的50＃沥青与改性沥青对旧沥青的再生效果见表7。由表7可得：在此3种油石比下再生沥青分别满足50＃沥青与改性沥青的性能指标，均满足再生规范对旧沥青再生的要求，说明这种尝试是可行的。通过马歇尔试验可得两种热再生混合料最佳油石比为4.3％。

再生混合料性能试验

对该两种再生混合料及其对应的热拌混合料进行马歇尔试验以及路用性能试验，4种混合料各项性能对比试验结果如表8所示。

两种再生混合料其15℃与20℃抗压回弹模量均高于热拌沥青混合料，具有很好的力学性能。在路用性能方面，再生混合料水稳定性、高温稳定性和低温抗裂性满足规范要求，与对应热拌混合料路用性能相比，其各项性能指标与之接近，而且表现出更好的高温稳定性与水稳定性能，低温抗裂性能亦满足南方冬温的气候要求，说明两种再生混合料具有很高的使用性能，能满足作为路面中下面层的要求，而且在保证路面使用性能的前提下，RAP的利用率还能更进一步提高。

由试验结果得出，在该研究中根据旧沥青的老化情况，在再生混合料中没有使用再生剂和高标号沥青这一尝试得到了验证，为热再生技术的进一步研究提供了方向。

施工质量控制与经济效益分析

施工质量控制

在施工过程中主要对热再生混合料的RAP材料加热温度、拌和工艺以及油石比监控进行质量控制。由于RAP材料中的矿料级配与油石比存在许多不可控因素，因此两种热再生混合料AC-20C4.75ｍｍ筛孔通过率和油石比的稳定性是确保再生路面性能的关键，通过对成品再生混合料抽提、筛分得4.75ｍｍ通过率和油石比检测结果如图1、2所示。

两种再生混合料矿料级配4.75ｍｍ筛孔的通过率集中在32％～36％之间，油石比集中在4.1％～4.4％之间，均满足规范要求。路面中下面层现场检测压实度如图3所示。由图3可得：再生路面具有很高的路面施工质量，其压实度均满足大于98％的要求，路面的使用性能能够得到保证。

经济效益分析

厂拌热再生技术的应用很大程度上使路面废旧材料重新资源化，创造出巨大的社会价值与经济效益。该段高速公路总长29.58ｋｍ，南北两幅中下面层施工宽度分别为22.5、15.8ｍ，设计厚度均为0.06ｍ，进行厂拌热再生产生的经济效益见表9。由表9可得：采用厂拌热再生技术获得的直接经济效益将近785万元，同时避免了不可再生资源的浪费且降低了对环境的污染，具有不可估量的价值。

结论

该文对RAP材料进行了试验分析，并对旧沥青再生效果、再生混合料配比设计、路用性能、施工质量及其经济效益进行了研究，得到如下结论：

（１）RAP中旧沥青已很大程度上老化，但其性能指标满足再生的要求，具有很大的再生价值。

（２）两种热再生混合料各项性能指标与之对应的热拌混合料性能接近，而且表现出更好的高温稳定性能，在再生混合料中没有使用再生剂或高标号沥青这一尝试的可行性得到了验证，将指导热再生技术的进一步研究。

（３）热再生混合料在生产过程中的性能得到很好的控制，再生路面具有很好的使用性能。

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