摘要：廠拌熱再生技術(shù)能有效地消耗廢舊瀝青混合料（RAP），節(jié)約工程成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢舊資源再利用。目前，廠拌熱再生技術(shù)主要應(yīng)用于中下面層瀝青混合料，在上面層應(yīng)用較少。本文從高摻量廠拌熱再生瀝青混合料的原材料性能出發(fā)，研究RAP摻量為30%的廠拌熱再生瀝青混合料的材料組成設(shè)計(jì)并進(jìn)行了性能驗(yàn)證，分析和總結(jié)出高摻量廠拌熱再生瀝青混合料的關(guān)鍵施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)。結(jié)合工程實(shí)例，將高摻量廠拌熱再生AC-16瀝青混合料應(yīng)用于小流量高速公路罩面工程中，實(shí)施后結(jié)果表明，高摻量廠拌熱再生瀝青混合料具有良好的路用性能，可以有效延長公路使用壽命。

　　一、引言

　　隨著高速公路通車?yán)锍痰牟粩嘣黾?，高速公路養(yǎng)護(hù)壓力也隨之日益增加，如何處置瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程中產(chǎn)生的大量廢舊瀝青混合料成為必須面對和解決的問題。隨著環(huán)保意識(shí)的增加以及集料資源的匱乏，再生技術(shù)越來越受到人們的重視，已成為公路養(yǎng)護(hù)改造中有待進(jìn)一步發(fā)展的重要實(shí)用技術(shù)。

　　本文從高摻量廠拌熱再生瀝青混合料原材料性能出發(fā)，進(jìn)行混合料材料組成設(shè)計(jì)，研究RAP摻量為30%的廠拌熱再生瀝青混合料的級配組成和最佳油石比，并進(jìn)行了相關(guān)性能驗(yàn)證。分析和總結(jié)出RAP料摻量對合成油石比影響規(guī)律、拌和時(shí)間、溫度控制等關(guān)鍵施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)。

　　結(jié)合工程實(shí)例，將高摻量廠拌熱再生AC-16瀝青混合料應(yīng)用于黃衢南高速公路上行K1523+295-K1525+315路段罩面工程中，對工程實(shí)施后的路用性能進(jìn)行了驗(yàn)證，以及經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益分析，論證高摻量廠拌熱再生瀝青混合料用于小流量高速公路養(yǎng)護(hù)罩面工程的可行性和優(yōu)越性。

　　二、工程概況

　　黃衢南高速公路（浙江段）是國家高速公路規(guī)劃中京臺(tái)高速公路（國家高速公路網(wǎng)編號(hào) G3） 中的重要組成部分，往北連接安徽省的黃山市，往南連接福建省的南平市，是浙皖閩三省的省際快速通道。

　　自建成通車以來，路面總體使用性能狀況存在一定的衰減，出現(xiàn)了不同程度的路面損壞，使用功能衰減趨勢明顯。因此，黃衢南高速公路有必要實(shí)施周期性養(yǎng)護(hù)工程，維持公路技術(shù)狀況水平，保證道路使用品質(zhì)并消除行車隱患。

　　鑒于黃衢南高速公路小流量的交通特點(diǎn)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，將高摻量廠拌熱再生瀝青混合料用于黃衢南高速公路罩面工程中，延長公路使用壽命、減少公路投入、降低資源消耗。

　　三、原材料及其性能

　　（一）RAP料

　　本次廠拌熱再生瀝青混合料中的RAP料來源于高速公路原路面上面層銑刨料，材質(zhì)均為玄武巖。為了更有效地利用RAP料，采用破碎篩分機(jī)將RAP料篩分成RAP1#料和RAP2#料兩檔，兩檔RAP料用于后續(xù)配合比設(shè)計(jì)中按不同比例組合使用。兩檔RAP料抽提篩分試驗(yàn)得出的級配見圖2-1。

　　從2.36mm關(guān)鍵篩孔的通過率來看，RAP1#料的2.36mm篩孔通過率為67.4%，以細(xì)集料為主；RAP2#料的2.36mm篩孔通過率僅有為24.7%，以粗集料為主。此外，兩檔RAP料的油石比差異也較大，RAP1#料和RAP2#料的油石比分別為6.45%和3.23%，RAP1#料油石比明顯大于RAP2#料。

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　　本次廠拌熱再生瀝青混合料中的新集料分為1#料、2#料、3#料和4#料（礦粉）四檔料，1#料、2#料和3#料選用玄武巖，4#料（礦粉）選用石灰?guī)r。各檔新集料級配范圍見圖2-2。

　　新瀝青采用進(jìn)口SBS改性瀝青，其SBS摻量為5%，新瀝青相關(guān)性能試驗(yàn)結(jié)果見表2-1。

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　　選用新型順酐化瀝青再生劑ZJIC-RA-5型瀝青再生劑。改再生劑是一種滲透型再生劑，具有很強(qiáng)的滲透性，附在舊瀝青表面時(shí)能對舊瀝青滲透再生[3]，再生劑主要技術(shù)指標(biāo)見表2-2。

　　該再生劑符合GB/T25033-2010、JTG F-41-2008、NB/SH/T0819-2010標(biāo)準(zhǔn)中RA-5型瀝青再生劑要求，且芳香分含量高，可有效補(bǔ)充老化瀝青中缺失的輕質(zhì)組分，使得瀝青由老化后的凝膠型向再生后的溶膠-凝膠型轉(zhuǎn)變。

　　四、配合比設(shè)計(jì)

　　（一）再生劑摻量確定

　　將新?lián)綖r青進(jìn)行室內(nèi)老化試驗(yàn)，老化后摻加再生劑摻量為老化瀝青含量的0%、3%、5%和7%進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖3-1。

　　從上可以看出隨著再生劑摻量的增長，瀝青三大指標(biāo)均有所變化，針入度都逐漸增大，軟化點(diǎn)在3%摻量時(shí)達(dá)到最大然后逐漸減小，延度逐漸增大，這與瀝青隨時(shí)間的老化變化規(guī)律正好相反，說明該再生劑在一定程度上可以改善瀝青性能，老化后的瀝青流變性、柔性和黏附性增加，可以更好的發(fā)揮瀝青原有的作用。本次廠拌熱再生瀝青混合料再生劑摻量確定為3%。

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　　參考全新料 AC型瀝青混合料級配設(shè)計(jì)方法，結(jié)合RAP材料和新集料的級配，確定了30%摻量級配的試驗(yàn)，具體級配曲線見圖3-2。

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　　根據(jù)各種集料篩分結(jié)果，結(jié)合工程實(shí)踐，調(diào)整確定最佳油石比和新添加油石比分別為5.0%和4.1%，進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3-1。

　　五、施工工藝與質(zhì)量控制

　?。ㄒ唬┥a(chǎn)配料

　　依據(jù)配合比設(shè)計(jì)確定不同檔集料的用量、新瀝青用量以及再生劑的用量對廠拌熱再生瀝青混合料的生產(chǎn)配料。如果對再生料的質(zhì)量要求較高，再生料生產(chǎn)配料時(shí)，應(yīng)該選擇性能較好的新瀝青和集料，如果需要添加再生劑，應(yīng)該通過試驗(yàn)手段，確定合適的再生劑及其用量。要通過各種試驗(yàn)確定再生料各種材料的用量。

　　基于博納帝再生設(shè)備的生產(chǎn)配料，針對大摻量再生混合料的生產(chǎn)應(yīng)嚴(yán)格控制RAP的進(jìn)料量，在加裝皮帶秤裝置后，應(yīng)在皮帶秤控制器中設(shè)定RAP進(jìn)料的上下限，以確保RAP的摻量的穩(wěn)定，RAP料中因?yàn)榧?xì)集料與舊瀝青的裹附性遠(yuǎn)大于粗集料，RAP兩檔的料瀝青含量有較大差別，為了保證RAP摻量波動(dòng)不影響合成油石比規(guī)定范圍，經(jīng)過大量試算，RAP料摻量對合成油石比的影響如圖4-1所示。

　　從試算結(jié)果看，按照合成油石比偏差-0.1% ~+0.2%進(jìn)行質(zhì)量控制，RAP摻量的偏差應(yīng)控制在-2%~+4%范圍內(nèi)，能確保合成油石比滿足要求，因此需將計(jì)量系統(tǒng)的RAP料進(jìn)料預(yù)警范圍設(shè)定為-2%~+4%；若超出設(shè)定范圍時(shí)，發(fā)出預(yù)警，操作人員需及時(shí)排查配料問題，調(diào)整各冷料倉的進(jìn)料量，以保證混合料質(zhì)量。

　　（二）混合料拌和

　　RAP料本身已發(fā)生了一定程度的老化，在較高溫度的拌和環(huán)境下會(huì)進(jìn)一步加速老化，對于高RAP摻量的再生混合料而言，該生產(chǎn)因素尤為重要。為應(yīng)對遠(yuǎn)距離施工、低溫施工等特殊工況，傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料的生產(chǎn)會(huì)采取適度提高拌和及出料溫度的方法以應(yīng)對，而該工藝對于廠拌熱再生混合料性能的老化影響是較大的。針對該問題，再生混合料的出料溫度應(yīng)比相應(yīng)類型的熱拌瀝青混合料高5~10℃。

　　廠拌熱再生瀝青混合料的拌和時(shí)間應(yīng)根據(jù)具體情況經(jīng)試拌確定，干拌時(shí)間宜比普通熱拌瀝青混合料延長5~10s，總拌和時(shí)間宜比普通熱拌瀝青混合料延長10~30s。各拌和階段時(shí)間宜在表4-1范圍內(nèi)：

　　廠拌熱再生瀝青混合料要充分的拌和均勻、無花白料，舊料能夠均勻的分散開，無結(jié)團(tuán)，結(jié)塊現(xiàn)象；拌和過程盡量不產(chǎn)生瀝青蒸汽，避免造成空氣污染。對于廠拌熱再生瀝青混合料拌和程序是：各檔熱料加入拌缸→加入礦粉→加入再生劑→干拌→加入新瀝青→拌和→出料。

　　（三）攤鋪、碾壓與驗(yàn)收

　　1.準(zhǔn)備工作

　　廠拌熱再生瀝青混合料在攤鋪前，應(yīng)該對下承層進(jìn)行修整、清理下承層上的雜質(zhì)，均勻?yàn)⑼刚硨佑?，保證下承層與瀝青面層具有良好的層間粘結(jié)性。對于特殊路段比如陡坡、急轉(zhuǎn)彎路段更應(yīng)注意下承層的處理狀況以及粘層油的灑布情況，避免新攤鋪的瀝青面層由于車輛制動(dòng)作用產(chǎn)生滑移。

　　2.混合料攤鋪、碾壓和初期養(yǎng)護(hù)

　　廠拌熱再生瀝青混合料的攤鋪、碾壓和初期養(yǎng)護(hù)等施工工藝、質(zhì)量要求與一般路面施工工藝基本一致。但由于再生料的摻量較高，因此大摻量再生瀝青路面施工時(shí)對其施工工藝又有自己的一些要求。首先再生混合料由于再生瀝青黏度大不宜壓實(shí)，通常再生瀝青混合料的攤鋪、碾壓溫度較普通摻量瀝青混合料高，廠拌再生混合料的攤鋪溫度宜比相應(yīng)的熱拌瀝青混合料攤鋪溫度提高5~10℃；攤鋪機(jī)熨平板預(yù)熱溫度應(yīng)不低于110℃；壓實(shí)溫度宜在現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的對應(yīng)的熱拌瀝青混合料壓實(shí)溫度基礎(chǔ)上提高5~10℃。再生瀝青混合料攤鋪?zhàn)鳂I(yè)要避免在大風(fēng)天氣或者溫度比較低情況下進(jìn)行，再生瀝青混合料的攤鋪與碾壓溫度要嚴(yán)格控制。

　　（四）施工質(zhì)量控制與驗(yàn)收

　　廠拌熱再生瀝青路面施工質(zhì)量控制和驗(yàn)收主要參照《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2017）和《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）。

　　施工前各種材料的質(zhì)量控制與常規(guī)瀝青混合料基本一致，施工過程質(zhì)量檢測控制是為了動(dòng)態(tài)調(diào)整施工工藝，確保再生瀝青路面達(dá)到最終的質(zhì)量驗(yàn)收要求。因大摻量再生路面質(zhì)量評定尚無規(guī)范可循，建議按普通瀝青路面檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來檢驗(yàn)評定，個(gè)別地方做適當(dāng)修改。

　　六、工程應(yīng)用效果分析

　?。ㄒ唬?路用性能驗(yàn)證

　　對廠拌熱再生AC-16瀝青混合料進(jìn)行路用性能試驗(yàn)，并與全新料AC-16瀝青混合料路用性能進(jìn)行對比分析，結(jié)果見表5-1。

　　由對比結(jié)果可得，廠拌熱再生AC-16瀝青混合料具有優(yōu)良的路用性能，其高溫抗車轍性能、抗水損穩(wěn)定性能與全新料AC-16瀝青混合料性能指標(biāo)基本接近，其低溫抗裂能力略低于全新料AC-16瀝青混合料，由于南方主要以高溫多雨天氣為主，屬于夏炎熱冬溫區(qū)，亦滿足其技術(shù)要求，驗(yàn)證了廠拌熱再生AC-16瀝青混合料在用于罩面工程的可行性。

　　作為黃衢南高速公路廠拌熱再生瀝青混合料罩面的試驗(yàn)路段，定期組織進(jìn)行外觀步檢和性能檢測。長期跟蹤觀測未發(fā)現(xiàn)有裂縫、坑洞等病害，路表瀝青膜剝落等情況，且試驗(yàn)路段的構(gòu)造深度、抗滑性能及滲水系數(shù)的檢測結(jié)果也滿足使用要求。

　　（二） 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析

　　1.經(jīng)濟(jì)效益

　　高摻量廠拌熱再生AC-16瀝青混合料生產(chǎn)成本、施工成本與全新料AC-16瀝青混合料基本一致，其經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在材料成本上的減少，兩種混合料材料成本對比見表5-2。

　　與全新料AC-16瀝青混合料相比，采用高摻量廠拌熱再生AC-16瀝青混合料可節(jié)省材料成本48.69元/t，降低了13.5%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

　　2.社會(huì)效益

　　根據(jù)原材料及施工各環(huán)節(jié)過程中的能耗和CO2當(dāng)量原始數(shù)據(jù)，基于能耗和CO2當(dāng)量的計(jì)算方法，得出全新料AC-16罩面和摻30%再生料AC-16罩面的能耗及CO2當(dāng)量結(jié)果見表5-3。

　　與全新料AC-16瀝青混合料相比，摻30%再生料AC-16其能耗降低10.65%，CO2排放降低9.48%。

　　七、結(jié)論

　　本文針對用于小流量高速公路罩面工程的高摻量廠拌熱再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)、施工工藝與質(zhì)量控制等方面開展了應(yīng)用研究，依托黃衢南高速公路罩面工程實(shí)例，驗(yàn)證其路用性能，并進(jìn)行了工程應(yīng)用效果分析，得到如下結(jié)論：

　　1.得出了不同再生劑摻量下的瀝青性能變化規(guī)律，確定了3%為最佳再生劑摻量；根據(jù)RAP材料和新集料的級配，確定30%RAP摻量廠拌熱再生AC-16瀝青混合料的級配，并確定最佳油石比。

　　2.施工工藝和質(zhì)量控制方面，得出RAP摻量的偏差應(yīng)控制在-2%~+4%范圍內(nèi)，能確保合成油石比滿足要求，再生混合料的出料、拌合和碾壓溫度應(yīng)比相應(yīng)類型的熱拌瀝青混合料高5~10℃。

　　3.對工程應(yīng)用效果進(jìn)行，結(jié)果表明廠拌熱再生AC-16瀝青混合料具有優(yōu)良的路用性能，其高溫抗車轍性能、抗水損穩(wěn)定性能與全新料AC-16瀝青混合料性能指標(biāo)基本接近。長期跟蹤觀測未發(fā)現(xiàn)路面損壞，路表功能指標(biāo)也滿足使用要求，驗(yàn)證了高摻量廠拌熱再生瀝青混合料用于小流量高速公路罩面工程的實(shí)用性。

　　4.與全新料AC-16瀝青混合料相比，采用高摻量廠拌熱再生AC-16瀝青混合料可節(jié)省材料成本48.69元/t，降低了13.5%；能耗降低10.65%，CO2排放降低9.48%。經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

　　作者：劉雪峰，浙江交投高速公路運(yùn)營管理有限公司衢州管理中心