ATB-25厂拌热再生混合料在路面大修工程中的应用

郭 浩，贾秦龙，薛洪华，蒋松利

(1.陕西省交通建设集团公司，陕西 西安 710075； 2.中交瑞通路桥养护科技有限公司，陕西 西安 710075)

0 引 言

截至2018年陕西省高速公路通车里程约5 300 km，运营10年以上的高速公路已经过半，传统养护方式为路面加铺罩面或铣刨重铺，每年生产铣刨料约4万t，常规处置方式为固定堆放[1-2]。厂拌热再生技术是将废旧沥青材料(Recycled Asphalt Pavement，简称RAP)回收后，与新集料以一定比例拌合并重新铺筑路面的技术。厂拌热再生混合料具有良好的路用性能，适用范围广，可用于路面任意结构层高，且具有显著的环保效益和经济效益。

2013年袁明园研究在合六叶高速公路路面下面层应用了AC-20厂拌热再生混合料[3]；2016年朱钰等人在G210陕北榆林干线公路大中修中应用了RAP比例为50%的高掺量厂拌热再生混合料[4]。本文结合G20青银高速靖边至王圈梁段路面大修工程，通过检测路面回收材料性能、厂拌热再生混合料配合比设计以及路用性能验证，铺筑ATB-25厂拌热再生混合料中面层，为陕西高速公路养护工程再生技术发展积累宝贵经验。

1 厂拌热再生路面结构设计

依托高速公路原路面结构为：1 cm微表处、4 cm AC-13上面层、5 cm AC-20中面层、6 cm AC-25下面层、36 cm水泥稳定碎石基层、20 cm水泥石灰稳定土底基层。在行车荷载及外界环境共同作用下，路面老化严重，横、纵向反射裂缝密集。

针对路面典型病害，路面维修设计方案为铣刨10 cm原沥青面层，重铺4 cm AC-13C改性沥青混凝土上面层、8 cm ATB-25厂拌热再生改性沥青稳定碎石、聚酯玻纤布。以厂拌热再生混合料作为中面层提高了路面结构整体的可靠性，且采用聚酯玻纤布作为防裂措施，可有效延缓半刚性基层的反射裂缝[5]。

2 回收沥青路面材料性质

路面材料在自然老化以及荷载作用下，路用性能下降，在回收破碎过程中，旧路面材料粗集料细化，再生过程中需添加一部分粗骨料以达到合格的混合料性能指标[6]。《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41—2008)要求厂拌热再生技中对路面回收材料的含水率不大于3%，表1中RAP含水率满足要求，表2中回收沥青25 ℃针入度为43.3(0.01 mm)，大于20(0.01 mm)，满足旧料再生要求。

表1 回收沥青路面材料检测结果

综合以上旧沥青混合料和旧沥青的评价结果，陕西某高速公路沥青路面大修中旧路沥青材料具有较高的热再生利用价值。

3 厂拌热再生混合料配合比设计

再生沥青混合料的级配范围在符合现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)规定的基础上，采用了路面大中修设计文件的技术要求。以ATB-25改性沥青稳定碎石为例，RAP掺配比例为25%。

表2 RAP中回收沥青指标

3.1 新沥青标号的确定

《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41—2008)中规定，当回收沥青25 ℃针入度不小于30(0.01 mm)、RAP掺量在20%～30%之间时，建议新沥青标号比正常高半个等级。设计中要求混合料沥青指标为Ⅰ-C型SBS改性沥青，25 ℃针入度为60～80(0.01 mm)，RAP回收料沥青试验检测指标中25 ℃针入度为43.3(0.01 mm)，因此应选择Ⅰ-C或Ⅰ-B型SBS改性沥青。为了便于施工控制，掺配沥青选择Ⅰ-C型SBS改性沥青[7-8]。

3.2 新沥青的主要性能指标

基质沥青选用韩国SK90#沥青，添加一定剂量的SBS改性剂，生产出Ⅰ-C型SBS改性沥青，其技术指标见表3。

表3 SBS(Ⅰ-C型)改性沥青技术指标

3.3 再生混合料的级配设计

厂拌热再生混合料ATB-25的工程级配设计采用密集配沥青混合料矿料级配。其矿料级配如表4所示，级配曲线如图1所示。

表4 ATB-25厂拌再生混合料级配设计表

图1 再生混合料级配曲线

根据设计级配，分别添加新沥青用量为1.9%、2.2%和2.5%成型马歇尔试件进行试验，结果如图2所示。马歇尔试验结果显示：取密度最大值、稳定度最大值、空隙率中值对应的油石比的平均值作为OAC1，OAC1=2.3%。由于同时满足稳定度、流值、空隙率、饱和度4个指标而得到的OAC2为2.225%，故最佳油石比OAC=(OAC1+OAC2)/2=2.265%，最终确定新沥青最佳油石比为2.3%。

3.4 性能验证试验

选择最佳新沥青用量为2.3%进行混合料性能试验验证，结果见表5，可见ATB-25厂拌热再生混合料高低温性能均满足要求。

其中再生混合料水稳定性和低温性能均能满足规范要求，高温稳定性能优异，动稳定度为4 230 次·mm-1，远高于规范要求的2 400 次·mm-1，再生混合料的抗车辙能力较好。

表5 ATB-25厂拌热再生混合料性能试验数据

4 厂拌热再生拌合楼改造

该项目在拌合楼上安装回收旧料缓冲料斗和料斗下的气动翻板控制装置，根据允许添加的回收旧料比例选择不同的再生方式。同时在原有间歇式拌合楼的基础上增加一个平行放置的高位式烘干筒，用于加热处理RAP材料，使材料中的水蒸气以及沥青轻质油分挥发，产生的蓝烟在高位烘干筒中也被清除[11]。同时解决了拌合楼采用皮带装置将加热后的RAP料传送至搅拌缸，加热后的再生料易散失热量并沾黏在皮带上的问题。

图2 厂拌热再生混合料马歇尔试验结果

5 厂拌热再生技术的经济效益分析

相比普通热拌沥青混合料，采用间歇式沥青再生搅拌设备生产的再生混合料经济指标主要有以下影响。增加费用：旧料回收处理费用、再生剂费用、拌合设备改造费用。节约费用：沥青结合料的掺量降低，新集料的使用量减少[12-13]。

根据项目再生混合料的造价分析，以旧料掺量30%为例，每吨再生沥青混合料可节省SBS改性沥青用量1%，节约石料用量30%，直接节省成本约15%。同时厂拌热再生对于旧料的循环利用在节能减排方面优势突出[14]。

6 结 语

依托青银高速公路靖边至王圈梁段路面大中修工程，通过对沥青路面回收旧料的性能检测，拟定厂拌热再生混合料配合比设计，评价再生混合料性能，完成试验段铺筑，得出以下结论。

(1)厂拌热再生对旧料的加热温度应在120 ℃以上，并严格控制旧料的含水率小于3%。

(2)ATB-25厂拌热再生混合料车辙试验的动稳定度为4 230 次·mm-1，表明再生混合料具有良好的高温性能。

(3)根据经济效益分析，每吨再生沥青混合料可节约SBS改性沥青用量1%，节约石料约用量30%，节省成本约15%。

(4)厂拌热再生设备改造应注重再生设备与原有拌合设备的匹配性，避免采用皮带装置传输加热后的RAP料造成沾黏和热量散失。