论文部分内容阅读
摘 要：沥青热再生技术是指对旧路面进行翻修、利用的一项技术，对旧路面进行翻挖、回收、加热、破碎、筛分后，与再生剂、新沥青、新集料等重新拌合成沥青混合料后重新铺筑的一整套工艺。对于旧路面返修加固可以节约大量的资金成本，也能够实现资源的可持续发展要求。沥青路面的老化主要是沥青混合料在紫外线、热能、氧化作用下，路面结构软化、荷载降低等产生破坏所致。目前，对于沥青混合料的老化作用机理研究开始从宏观转向分子结构的微观结构认识，根据沥青老化分析中分子的运动规律，更好的分析热拌沥青混合料受剪切破坏的规律。本文通过热拌沥青混合料的技术、热再生沥青混合料配比、热再生沥青混合料性能分析，得到RAP的最佳掺量应为40%。
关键词：沥青路面;热拌再生;沥青老化;公路养护
中图分类号：U416.217;U418.6 文献标识码：A
0 引言
沥青路面的老化，主要是沥青混合料在高温环境和交通荷载双重作用下产生的一种疲劳破坏，沥青老化这一不可逆作用同时也使得路面荷载进一步降低。随着沥青路面老化，沥青混合料的性能也逐渐降低，这种老化呈现规律性变化。沥青混合料的老化作用主要受存储、运输、摊铺作用的影响，在沥青摊铺过程中沥青温度较高老化作用较为明显，在高温状态下沥青老化一直在发生和发展[1]。
1 沥青热再生法施工注意事项
（1）经过试验确定再生沥青混合料的有效加热拌和温度，避免温度过高或过低，尽可能避免由于高温加大沥青的老化。目前最常用的加热炉采用耐火材料的热风加热炉，其作用原理是采用高温烟气加热沥青混合料，避免混合料直接与火焰接触，降低沥青混合料再次老化问题。这种设备的主要缺点是加热时间较长，造成能源浪费，同时也导致施工时间延长。（2）和新铺沥青一样，热再生沥青需要在运输过程中采取保温防粘结设备措施，尽可能减少加热后再生沥青料的长距离运输[2]。（3）旧沥青混合料一般加热至130℃以上会有大量的烟气产生，带走沥青中的部分轻油分，直接排放会对大气造成污染，直接采用布袋进行除尘，久而久之再生沥青设备的除尘效果就会受到影响。
2 热再生沥青的配比设计
2.1 原材料试验
本文采用的RAP料为某省道路面回收料。经过分析研究表明：进行目标配合比设计时，主要是RAP料中的旧沥青以及旧集料。对二者进行相关试验，结果表明原料符合相关技术指标。
再生沥青混合料中所采用的新沥青为SK70号基质沥青，通过对相关指标进行检测，结果表明试样符合相关技术标准。
再生剂采用RA-25型再生剂，通过对再生剂60℃粘度等指标进行测定，结果均满足规定要求。
通过筛分试验对不同RAP掺配率下的矿料级配进行确定，通过对级配曲线的绘制说明：不同RAP掺配率下的矿料级配无明显差异。
2.2 最佳沥青用量确定
对沥青的最佳用量确定过程，主要是利用马歇尔试验进行，结果如下所示：
3 热再生沥青性能分析
3.1 高温稳定性分析
高温影响下，沥青混合料会发生不同程度的永久变形，主要病害类型为：车辙、推移、泛油等。受以上病害影响，沥青路面的使用寿命大大降低。针对这种现象，沥青的热再生应对混合料的高温稳定性进行相应试验分析。由于旧沥青使用年限较长，老化程度较高，软化点比新沥青较高，高温性能表现较好。经过试验表明：热再生沥青混合料中，高温性能主要受到旧沥青掺量的影响。因此本次试验通过设定不同的RAP掺配比进行分析研究，RAP掺配比分别取30%、40%、50%。通过设定不同掺量的RAP，来分析材料的高温性能分析，最终得到最佳RAP掺配比。
进行试验时，在混合料中掺入了一定比例的再生剂，再生剂能够降低旧沥青的粘性，从而影响混合料的高温稳定性。通过试验来表明RAP与再生剂对混合料各项指标的影响程度，以及实际工程中是否可以忽略再生剂对混合料的影响。
3.1.1 高温评价指标
采用的主要試验为车辙试验，高温性能的评价指标为DS（动稳定度）。材料的高温性能与动稳定度的数值呈现正相关的变化规律。即DS值越大，高温性能越好。动稳定度的公式如下所示[3]：
DS=（t2-t1）×N×C1×C2/（d2-d1）
上式中DS指评价指标动稳定度;t1和t2表示获取车辙数据的时刻;d1和d2表示该时刻的车辙深度。C1和C2表示试验常数;N=42次/min。
3.1.2 试验结果分析
本文依据相关试验规程进行车辙试验，结果如表2所示。
根据规范要求，沥青混合料的DS值应>
1 000次/mm。以上DS的数值变化规律表明：掺入RAP料后，混合料的高温稳定性能够符合规范要求。当RAP掺量增加时，DS数值也在增大，通过不断的实验对比得出：一定范围内，RAP掺配量越大，材料抵抗车辙的能力越强。本文通过对以上数据进行拟合，得到变化曲线的相关系数为0.994 2。如图1所示。证明上述结论的正确性，同时也表明再生剂对混合料高温性能的影响可以忽略不计。
3.2 水稳定性分析
RAP料的旧沥青在使用过程中会发生老化现象，因此材料的粘结性较低，当在RAP中加入新沥青后，会在新旧沥青的接触面形成较弱的接合面。在水的作用下，会渗入到混合料的内部，最终出现水毁病害。通过结构的微观分析得出结论：在一定范围内，RAP掺量越大，再生料的水稳定性越低。
对水稳定性进行分析研究，采用的试验方法为浸水马歇尔试验。该试验的方法简便，制件简单，试验结果能较好的反应材料的水毁能力。
试验数据如表3所示。
通过以上实验分析可知：RAP掺配率为30%时，残留稳定度指标为91.7%;RAP掺配率为40%时，残 留稳定度指标为89.9%;RAP掺配率为50%时，残留稳定度指标为84.9%。规范规定该指标应大于80%。通过以上数值变化分析：当RAP料掺配率增加时，残留稳定度开始下降，RAP掺配率为50%时，残留稳定度数值下降较多。
3.3 RAP料掺配率确定
通过对以上性能分析，得到了相应的指标数值。通过不同掺配率下混合料水稳定性分析可知：RAP掺配率为40%～50%范围内残留稳定度的降低率比掺配率为30%～40%范围内降低程度大。通过对高温稳定性分析可知，随着RAP掺配率的增大，高温稳定性呈线形增长，RAP掺配比为30%时，指标值提高最小，RAP掺配比为50%时，指标值提高最大。综合以上分析选取RAP的掺配率为40%。
4 热再生沥青路面处理
4.1 局部挖补
技术人员应对病害情况进行调查，来确定开挖的边界线。用风镐挖病害部位中心位置，然后向周边开挖。当开挖深度较大时，应进行挖台阶处理，并保证坑壁垂直成一条线。对坑槽进行清理，同时保证坑底和周围的湿润性。在坑底、台阶处喷洒乳化沥青，保证无露白现象。沥青混合料上层摊铺完成后，先对周边进行碾压，然后中间进行碾压，直到碾压密实。
4.2 路面铣刨
技术人员将每层的位置进行标记，如上层铣刨后发现下层仍有病害，需要对损害层的面积和深度进行计算。在进行铣刨施工时，应对废料进行清理，最终使铣刨后的路面底部平整、无松动。铣刨完成后，应对面层进行拉毛处理，使新旧结构层之间能够较好的结合起来。
4.3 路面铺筑
（1）摊铺。对于病害程度较小、面积较小的位置，应进行人工摊铺;面积较大的位置应使用机械进行摊铺。同时对摊铺的平整度和平纵坡进行有效控制。机械摊铺时，摊铺速度应控制在2 m/min～6 m/min，当发生离析时，应及时进行人工处理。（2）压实。新旧路面结合部位应进行压实度控制，保证压实度大于97%。压实工作应分三个阶段，初压、复压、终压。同时应对碾压速度和碾压温度进行有效控制，压路机不得进行转弯和滞留。
5 结语
本文通过对热再生沥青混合料进行分析，得出以下结论：
（1）对热再生沥青混合料的性能和老化进行了相应分析，表明了沥青发生老化现象的原因和机理，为实际工程中方法的选用提供了理论参考。（2）通过对原材料进行试验，分别得到了RAP不同掺配率下的新沥青最佳掺量和再生剂最佳用量。（3）RAP的掺量在一定范围内，能够对混合料的高温稳定性起到正向促进作用，但会导致材料的水稳定性降低。
參考文献
[1]乔向军.沥青路面热再生技术在公路工程中的应用[J].交通世界，2020（25）：50+103.
[2]刘策.沥青路面厂拌热再生技术[J].建材与装饰，2019
（14）：200+270.
[3]王小兵.高掺量RAP在沥青路面热再生技术中的应用[D].郑州大学，2019.
关键词：沥青路面;热拌再生;沥青老化;公路养护
中图分类号：U416.217;U418.6 文献标识码：A
0 引言
沥青路面的老化，主要是沥青混合料在高温环境和交通荷载双重作用下产生的一种疲劳破坏，沥青老化这一不可逆作用同时也使得路面荷载进一步降低。随着沥青路面老化，沥青混合料的性能也逐渐降低，这种老化呈现规律性变化。沥青混合料的老化作用主要受存储、运输、摊铺作用的影响，在沥青摊铺过程中沥青温度较高老化作用较为明显，在高温状态下沥青老化一直在发生和发展[1]。
1 沥青热再生法施工注意事项
（1）经过试验确定再生沥青混合料的有效加热拌和温度，避免温度过高或过低，尽可能避免由于高温加大沥青的老化。目前最常用的加热炉采用耐火材料的热风加热炉，其作用原理是采用高温烟气加热沥青混合料，避免混合料直接与火焰接触，降低沥青混合料再次老化问题。这种设备的主要缺点是加热时间较长，造成能源浪费，同时也导致施工时间延长。（2）和新铺沥青一样，热再生沥青需要在运输过程中采取保温防粘结设备措施，尽可能减少加热后再生沥青料的长距离运输[2]。（3）旧沥青混合料一般加热至130℃以上会有大量的烟气产生，带走沥青中的部分轻油分，直接排放会对大气造成污染，直接采用布袋进行除尘，久而久之再生沥青设备的除尘效果就会受到影响。
2 热再生沥青的配比设计
2.1 原材料试验
本文采用的RAP料为某省道路面回收料。经过分析研究表明：进行目标配合比设计时，主要是RAP料中的旧沥青以及旧集料。对二者进行相关试验，结果表明原料符合相关技术指标。
再生沥青混合料中所采用的新沥青为SK70号基质沥青，通过对相关指标进行检测，结果表明试样符合相关技术标准。
再生剂采用RA-25型再生剂，通过对再生剂60℃粘度等指标进行测定，结果均满足规定要求。
通过筛分试验对不同RAP掺配率下的矿料级配进行确定，通过对级配曲线的绘制说明：不同RAP掺配率下的矿料级配无明显差异。
2.2 最佳沥青用量确定
对沥青的最佳用量确定过程，主要是利用马歇尔试验进行，结果如下所示：
3 热再生沥青性能分析
3.1 高温稳定性分析
高温影响下，沥青混合料会发生不同程度的永久变形，主要病害类型为：车辙、推移、泛油等。受以上病害影响，沥青路面的使用寿命大大降低。针对这种现象，沥青的热再生应对混合料的高温稳定性进行相应试验分析。由于旧沥青使用年限较长，老化程度较高，软化点比新沥青较高，高温性能表现较好。经过试验表明：热再生沥青混合料中，高温性能主要受到旧沥青掺量的影响。因此本次试验通过设定不同的RAP掺配比进行分析研究，RAP掺配比分别取30%、40%、50%。通过设定不同掺量的RAP，来分析材料的高温性能分析，最终得到最佳RAP掺配比。
进行试验时，在混合料中掺入了一定比例的再生剂，再生剂能够降低旧沥青的粘性，从而影响混合料的高温稳定性。通过试验来表明RAP与再生剂对混合料各项指标的影响程度，以及实际工程中是否可以忽略再生剂对混合料的影响。
3.1.1 高温评价指标
采用的主要試验为车辙试验，高温性能的评价指标为DS（动稳定度）。材料的高温性能与动稳定度的数值呈现正相关的变化规律。即DS值越大，高温性能越好。动稳定度的公式如下所示[3]：
DS=（t2-t1）×N×C1×C2/（d2-d1）
上式中DS指评价指标动稳定度;t1和t2表示获取车辙数据的时刻;d1和d2表示该时刻的车辙深度。C1和C2表示试验常数;N=42次/min。
3.1.2 试验结果分析
本文依据相关试验规程进行车辙试验，结果如表2所示。
根据规范要求，沥青混合料的DS值应>
1 000次/mm。以上DS的数值变化规律表明：掺入RAP料后，混合料的高温稳定性能够符合规范要求。当RAP掺量增加时，DS数值也在增大，通过不断的实验对比得出：一定范围内，RAP掺配量越大，材料抵抗车辙的能力越强。本文通过对以上数据进行拟合，得到变化曲线的相关系数为0.994 2。如图1所示。证明上述结论的正确性，同时也表明再生剂对混合料高温性能的影响可以忽略不计。
3.2 水稳定性分析
RAP料的旧沥青在使用过程中会发生老化现象，因此材料的粘结性较低，当在RAP中加入新沥青后，会在新旧沥青的接触面形成较弱的接合面。在水的作用下，会渗入到混合料的内部，最终出现水毁病害。通过结构的微观分析得出结论：在一定范围内，RAP掺量越大，再生料的水稳定性越低。
对水稳定性进行分析研究，采用的试验方法为浸水马歇尔试验。该试验的方法简便，制件简单，试验结果能较好的反应材料的水毁能力。
试验数据如表3所示。
通过以上实验分析可知：RAP掺配率为30%时，残留稳定度指标为91.7%;RAP掺配率为40%时，残 留稳定度指标为89.9%;RAP掺配率为50%时，残留稳定度指标为84.9%。规范规定该指标应大于80%。通过以上数值变化分析：当RAP料掺配率增加时，残留稳定度开始下降，RAP掺配率为50%时，残留稳定度数值下降较多。
3.3 RAP料掺配率确定
通过对以上性能分析，得到了相应的指标数值。通过不同掺配率下混合料水稳定性分析可知：RAP掺配率为40%～50%范围内残留稳定度的降低率比掺配率为30%～40%范围内降低程度大。通过对高温稳定性分析可知，随着RAP掺配率的增大，高温稳定性呈线形增长，RAP掺配比为30%时，指标值提高最小，RAP掺配比为50%时，指标值提高最大。综合以上分析选取RAP的掺配率为40%。
4 热再生沥青路面处理
4.1 局部挖补
技术人员应对病害情况进行调查，来确定开挖的边界线。用风镐挖病害部位中心位置，然后向周边开挖。当开挖深度较大时，应进行挖台阶处理，并保证坑壁垂直成一条线。对坑槽进行清理，同时保证坑底和周围的湿润性。在坑底、台阶处喷洒乳化沥青，保证无露白现象。沥青混合料上层摊铺完成后，先对周边进行碾压，然后中间进行碾压，直到碾压密实。
4.2 路面铣刨
技术人员将每层的位置进行标记，如上层铣刨后发现下层仍有病害，需要对损害层的面积和深度进行计算。在进行铣刨施工时，应对废料进行清理，最终使铣刨后的路面底部平整、无松动。铣刨完成后，应对面层进行拉毛处理，使新旧结构层之间能够较好的结合起来。
4.3 路面铺筑
（1）摊铺。对于病害程度较小、面积较小的位置，应进行人工摊铺;面积较大的位置应使用机械进行摊铺。同时对摊铺的平整度和平纵坡进行有效控制。机械摊铺时，摊铺速度应控制在2 m/min～6 m/min，当发生离析时，应及时进行人工处理。（2）压实。新旧路面结合部位应进行压实度控制，保证压实度大于97%。压实工作应分三个阶段，初压、复压、终压。同时应对碾压速度和碾压温度进行有效控制，压路机不得进行转弯和滞留。
5 结语
本文通过对热再生沥青混合料进行分析，得出以下结论：
（1）对热再生沥青混合料的性能和老化进行了相应分析，表明了沥青发生老化现象的原因和机理，为实际工程中方法的选用提供了理论参考。（2）通过对原材料进行试验，分别得到了RAP不同掺配率下的新沥青最佳掺量和再生剂最佳用量。（3）RAP的掺量在一定范围内，能够对混合料的高温稳定性起到正向促进作用，但会导致材料的水稳定性降低。
參考文献
[1]乔向军.沥青路面热再生技术在公路工程中的应用[J].交通世界，2020（25）：50+103.
[2]刘策.沥青路面厂拌热再生技术[J].建材与装饰，2019
（14）：200+270.
[3]王小兵.高掺量RAP在沥青路面热再生技术中的应用[D].郑州大学，2019.