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改性沥青SMA路面就地热再生技术应用研究

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  摘 要:就地热再生技术在不少公路养护工程中得到了应用,但是以前的研究和应用只针对普通沥青或改性沥青混合料的再生设计及性能验证,而现在不少路面的上面层采用改性沥青SMA,对于这种面层材料的再生研究还不深入,本文依托无锡G312部分段落开展了改性沥青SMA路面就地热再生技术的工程应用研究,对改性沥青SMA路面的就地热再生混合料的配合比设计以及混合料的性能进行研究,解决改性沥青SMA路面进行就地热再生的技术难点。
  关键词:改性沥青;再生技术;应用研究。
  1、前言
  近十几年我国经济快速发展,交通量不断增大,中载车辆不断增多,越来越多的高等级沥青路面开始逐渐进入大中修期,由于路面翻修每年产生大量的旧沥青混合料。若采用常规维修方法,沥青混合料被废弃,过度开采新石料和沥青资源,不仅造成浪费还会破坏生态环境。如果采用再生技术将其循环利用,就可以有效解决常规方法带来的资源浪费和环境破坏。随着我国高等级沥青路面维修养护量的不断增加,为了使沥青路面旧料再生技术获得更好的性能及更大的效益,有必要对其进行深入、系统的研究。本文依托无锡G312部分段落开展改性沥青SMA就地热再生技术研究,解决了改性沥青SMA路面进行就地热再生的技术难点。
  2、混合料方案对比及性能试验
  在进行就地热再生时,需要根据原路面材料情况添加适量的新料,以调整原路面级配。为了更好的对改性沥青SMA就地热再生技术进行深入研究,在混合料设计中选取三种不同方案进行对比。混合料ⅠRAP含量100%,不掺新沥青混合料和再生剂;混合料ⅡRAP含量100%,再生剂1%,不掺加沥青混合料;混合料ⅢRAP含量85%,新沥青混合料15%,不掺加再生剂。
  2.1原材料
  通过对RAP进行抽提试验分析,测试其回收老化沥青指标。结果显示针入度为54mm,软化点59.5℃,延度10,运动粘度1.6,相对密度1.053。根据《江苏省公路沥青路面上面层(SBS改性沥青,SMA-13S)施工指导意见》中SBS改性沥青的技术指标相比,RAP回收老化沥青的针入度和软化点基本满足地方标准,延度有一定的降低,运动粘度符合要求。RAP中的旧沥青已产生一定程度的老化。
  对混合料进行抽提筛分试验结果可以看出,旧路面SMA混合料4.75mm筛孔的通过率为32.7%,已略微超过级配范围的上限,表明原路面在车辆荷载的累积作用下,骨料发生了磨耗或破碎,级配有所细化,因此可通过添加一部分新沥青混合料,以调整原级配,使再生路面具有更优良的路用性能。
  2.2配合比设计
  通过室内试验确定掺加新料的各种矿料以及回收料的用量比例最终得到的新SMA混合料和再生混合料的级配组成。然后分别采用5.6%、5.9%和6.2%三种油石比,将三种混合料均制成双面各击实75次成型的马歇尔试件,将成型的试件进行马歇尔稳定度试验。由试验结果可以看出,各组沥青混合料的稳定度和流值均满足规范要求,而空隙率在添加再生剂和油石比为6.2%时有所降低,未能满足3-4.5%的要求。根据马歇尔试验、稳定度、流值、空隙率、饱和度与油石比的关系,最终确定各种混合料Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的最佳油石比分别为5.91%、5.85%、6.04%。
  2.3混合料性能试验
  在混合料配合比设计的基础上,开展谢伦堡析漏试验和肯塔堡飞散试验验证沥青用量能否满足要求,并对混合料的高温性能、抗水损害性能进行验证。
  (1)谢伦堡析漏试验
  试验条件在185±2℃的温度下将混合料保温1小时后进行析漏试验测试,试验结果表明混合料Ⅰ析析漏损失量平均值为0.03%,混合料Ⅱ平均值为0.03%,混合料Ⅲ平均值0.06%,三种方案的沥青析漏损失量均小于规范中的0.1%,满足规范要求。
  (2)肯塔堡飞散试验
  试验是将成型的马歇尔试件(双面各击实75次)在20±0.5℃水温下浸泡20小时,然后采用洛杉矶磨耗试验机旋转300次进行飞散测试。试验结果表明混合料Ⅰ飞散损失平均值为3%,混合料Ⅱ平均值为2.7%,混合料Ⅲ平均值2.4%,三种沥青混合料的飞散损失均满足技术规范要求的小于15%。
  (3)抗水损害性能试验
  对三种混合料进行抗水损性能试验,试验结果表明添加再生剂的混合料Ⅱ再生混合料残留稳定度为80.6%,未能满足技术要求,而不添加再生剂和加新料混合料Ⅰ、混合料Ⅲ均满足技术规范要求。
  冻融劈裂试验结果表明三种方案的再生混合料冻融劈裂强度比TSR均满足技术要求,其中添加新料的再生混合料强度比最高。
  (4)车辙试验
  对每种类型混合料进行三个平行车辙试验评价热再生SMA沥青混合料的高温性能。从试验结果来看,三种再生混合料的动稳定度均满足SMA沥青混合料动稳定度的技术要求,添加再生剂的混合料动稳定度相对较低,而添加新料的混合料动稳定度居中,不添加新料和再生剂的混合料动稳定度最高。
  根据三种方案的再生混合料的试验结果,选择混合料Ⅲ进行就地热再生现场施工,并对路面进行后期的跟踪观测。
  3、工程应用
  依托无锡G312部分段落开展改性沥青SMA路面就地热再生技术的工程应用,原路面整体承载能力较好,主要存在10mm-15mm的车辙变形,具有一定数量的反射裂缝,局部路段路面破损及修补较多。
  工程应用中确定设计油石比为5.9%,添加RAP中旧沥青用量1%的再生剂,添加再生料15%的新料。对再生后的路面进行压实度、抗滑、渗水及平整度进行检测,同时对通车一段时间后的路面进行性能观测。
  a、压实度:对实施就地热再生后路段进行钻芯取样,测试其压实度指标,包括基于马歇尔密度的压实度(马氏压实度)和基于最大理论密度的压实度(最大理论压实度)。马氏压实度与最大理论压实度分别为98.9、95,均满足技术要求。
  b、抗滑性能:抗滑性能采取构造深度和摩擦摆值两个指标进行评价。构造深度均满足不小于0.55mm的技术要求。摩擦摆值也均满足不小于45BPN的技术要求。
  c、渗水系数:渗水系数测试结果均满足不大于100mL/min的技术要求。
  d、平整度:平整度测试结果均满足不大于3mm的技术要求,现场热再生施工效果较好。
  e、外观和接缝: 根据现场目测情况表明,试验段铺筑后外观表面平整密实,无明显轮迹、裂痕、推挤、油包、离析等缺陷。采用3m直尺对施工后路面接缝进行检测,结果表明接缝紧密、平整、顺直。
  对SMA就地热再生路段进行跟踪观测,主要检测指标包括国际平整度指标和车辙深度指标。跟踪观测结果表明,就地热再生技术取得了很好的应用效果,车辙深度得到有效处治,经过近一年的营运时间,车辙深度指标和国际平整度指标均处于较好的水平。
  4、结束语
  本次对改性沥青SMA路面就地热再生技术的工程应用,无论是室内试验还是路面性能观测都取得了良好的应用效果,各方面指标均满足要求,对今后技术推广有很好的现实意义。
  参考文献
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  [5] 江苏省交通科学研究院. 沥青混合料厂拌热再生综合技术的应用研究[R]. 2007.
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