二次就地熱再生在重度老化瀝青路面養護中的研究與應用

苗寧寧 張武興 康愛紅 傅勇

摘要 如何對重度老化高速路段進行有效二次熱再生，確保其路用性能和服役質量，已成為二次就地熱再生技術的重點關注問題。文章以江蘇省G30連徐高速公路二次就地熱再生養護工程為例，通過級配優化設計和強韌化玄武巖纖維新材料的摻入，探究了重度老化瀝青路面的二次再生效果。結果表明，由于再生劑難以恢復重度老化瀝青性能，需摻入更多的新瀝青，確定了再生級配中新料與舊料參配比例為35%和65%；摻入0.3%的強韌化玄武巖纖維后，二次熱再生混合料的路用性能得到了大幅提升，其中低溫抗裂性能提升了120.5%。試驗路段檢測結果表明，壓實度、滲水系數、抗滑指標（構造深度、擺值）均滿足設計要求，重度老化瀝青路面的二次再生取得了良好效果。

關鍵詞 瀝青路面；重度老化；二次就地熱再生；配合比設計；強韌化玄武巖纖維

中圖分類號 U414文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0129-03

0 引言

高速公路瀝青路面就地熱再生作為一種經濟、環保的道路養護技術，能夠實現原路面材料的高效再利用，已在道路養護中得到越來越廣泛的應用[1]。早期經過一次再生的高速路面多年服役后，路面逐漸接近或達到了使用壽命，開始出現車轍和裂縫等病害[2-3]，其性能因老化和級配變異而進一步降低[4]。因此，二次就地熱再生技術面臨著比一次再生路面更苛刻的條件，如何有效對重度老化瀝青路面進行二次再生利用，已經成為我國公路養護中再生技術發展的迫切需要，對促進我國公路養護技術的發展和實現可持續再生具有重要的意義。該文以江蘇省G30連徐高速公路二次就地熱再生養護工程為例，探究了重度老化瀝青路面的二次再生性能提升措施，成果可為相關工程的應用提供參考和借鑒。

1 工程概況

江蘇省G30連徐高速公路于2001年開通運行，上面層采用了AK-13瀝青混合料。其中K18+008

～K19+028路段已于2018年進行了一次就地熱再生。在行車荷載和自然因素等反復作用下，該路段的車轍、坑槽、裂縫等路面表層病害突出，其抗滑性能也衰減較快，其輪跡帶的擺值和構造深度已經分別下降至58～61 dBPN20和0.48～0.79 mm?；凇碍h保、節能、安全”的發展理念，決定采用二次就地熱再生技術對該路段進行養護。

2 原材料

2.1 RAP料中瀝青與集料性能分析

通過熱銑刨方式從試驗路段取回RAP料，根據JTG E20—2011中旋轉蒸發器法（T 0727—2011）和離心分離法（T 0722—1993）對其進行抽提等處理。而后，對抽提得到的舊瀝青和舊集料進行性能檢測，結果見表1。由表1可知，RAP中舊瀝青的針入度僅為16.4（0.1 mm），軟化點為80.3 ℃，延度為2.2 cm（15 ℃），135 ℃布氏旋轉黏度為10.44 Pa·s?；诒R晶晶[5]的研究成果，判定其老化程度為Ⅵ級重度老化。如何對該重度老化瀝青進行二次再生，需重點考慮。此外，RAP粗集料的針片狀含量和磨光值分別為2.7%和58%，細集料的砂當量和棱角性分別為83.8%和41.6 s，均滿足規范要求，無需特別處理即可用于二次再生。

2.2 再生劑

該文采用的再生劑為蘇博特公司的RA-102型再生劑，具體技術指標均滿足《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG/T 5521—2019）規范要求。

2.3 新集料及新瀝青

該文的粗、細新集料均選用玄武巖集料，填料為石灰巖礦粉，瀝青選用PG76-22SBS改性瀝青，根據《公路工程集料試驗規程》（JTG E42—2005）相關規定對其進行性能檢測，均符合相應規范要求。

3 二次再生AK-13瀝青混合料配合比設計

3.1 再生劑摻量確定

將RA-102型再生劑按照2%和4%的摻量（舊瀝青質量占比）摻入舊瀝青中，按照要求進行剪切20 min，充分混合均勻后測試其性能。此外，還將SBS改性瀝青以30%和40%的比例與再生劑一起摻入舊瀝青中測試其性能，各樣品性能檢測試驗結果見表2。

由表2可知，在舊瀝青中摻加2%和4%的再生劑后，再生瀝青針入度、軟化點和延度均有一定的恢復，但針入度仍低于30（0.1 mm）。在摻入4%再生劑的基礎上加入30%新瀝青后，再生瀝青的針入度仍低于40（0.1 mm）；在摻入4%再生劑的基礎上加入40%新瀝青后，再生瀝青針入度和延度指標得到較好的恢復。綜合各項性能指標，擬定再生劑的摻量為RAP料中舊瀝青含量的4%，新瀝青占比為40%。

3.2 新料摻量確定

該次二次就地熱再生不提高原路面標高，結合歷年相關工程的施工經驗、舊瀝青性能、原再生路面性能等，采用《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG/T 5521—2019）附錄E中E.3的要求，確定新瀝青混合料的內摻比例為35%（對應新瀝青占比為40%）。

3.3 設計級配

將RAP與新料添加量按65∶35調制級配，以原路面AK-13級配為目標，基于前期研究結果，在滿足規范前提下，瀝青混合料空隙率越大，其初始抗滑性能以及抗滑衰減性能均越好。因此，基于抗滑性能提升需求，設計再生料合成級配，見表3。按照馬歇爾試驗設計方法，確定最終合成油石比為4.85%（對應新料油石比為5.2%）。此外，為改善再生料的抗滑和抗裂性能，還摻加了HIRBF-D13強韌化玄武巖纖維制品，摻量為再生混合料總質量的0.3%。

3.4 二次再生混合料性能檢驗

以確定的二次再生混合料為對象，開展了高溫、低溫、水穩定性等性能試驗，其結果見表4。

由4可知，與100%RAP料相比，經過級配優化和添加玄武巖纖維后，二次再生料的高溫性能提升12.7%，表明添加玄武巖纖維能明顯增強再生瀝青混合料的高溫抗變形能力。低溫性能提升120.5%，中溫性能提升1 094%，這主要是由于玄武巖纖維具備高強度、高模量的特征，與瀝青融合后帶來大量的新界面，在混合料中形成的網狀結構更是在一定程度上能起到耗散應力集中的作用，從而提高混合料的抗中、低溫開裂性能。

4 二次再生路面質量檢測

將二次再生瀝青混合料于2023年8月30日應用于G30連徐K18+008～K19+028路段，其中強韌化纖維摻量為再生混合料總質量的0.3%，纖維的添加方式：將全部纖維在拌和樓中加入新料中，將新料運至現場后再與舊料復拌混合。施工結束后，檢測了壓實度、滲水、厚度和擺值等路面質量指標。結果表明，壓實度達99.8%、滲水為24 ml·min?1，構造和擺值分別為0.69 mm、85BPN20，均滿足設計要求，重度老化瀝青路面的二次再生取得了良好效果。

4.1 壓實度

依據《公路路基路面現場測試規程》（JTG E60—2008）中壓實度的試驗方法，對二次再生路面熱再生施工過程后的路面進行鉆芯，測定路面厚度和計算壓實度，結果見表5。

4.2 滲水系數、構造深度和擺值

二次就地熱再生施工路段滲水系數、構造深度和擺值檢測結果匯總，見表6。

5 結論

綜上所述，基于抗滑性能提升需求，對江蘇省G30連徐高速公路二次就地熱再生項目進行配合比優化設計，研究了其路用性能，得出主要結論如下：

（1）舊瀝青的針入度16.4 mm、軟化點80.3 ℃、15 ℃延度2.2 cm，旋轉黏度10.44，屬于Ⅵ級重度老化；舊粗集料的針片狀2.7%、磨光值58、舊細集料的砂當量83.8%、棱角性41.6，均滿足規范要求，無須特殊處理可直接用于二次再生。

（2）原再生路面RAP料級配較為完整，仍采用AK-13級配對原路面進行二次再生。為改善其性能，將新料參配比例提高至35%（對應新瀝青占比為40%），可將舊瀝青的性能恢復至合適狀態。

（3）為改善路表抗滑性能，設計的級配其對應混合料的空隙率約5.3%，靠近規范要求上限值（偏大）。

（4）摻入強韌化玄武巖纖維，重度老化的二次再生瀝青混合料性能得到大幅提升，低溫抗裂性能提升120.5%，中溫抗裂提升1 094%，提升至江蘇交通控股集團《江蘇省高速公路瀝青路面養護設計指南》要求A級以上。

（5）工程試驗段的壓實度、滲水、厚度、擺值等路面質量檢測結果均滿足設計要求，經過級配優化和添加新材料等方式處理，重度老化瀝青路面也能夠進行有效二次再生。

參考文獻

[1]李佳慧， 劉輝， 劉耀坤. 基于工程量清單的市政道路工程碳排放研究[J]. 公路與汽運， 2023（4）： 153-158.

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[5]盧晶晶. 基于舊瀝青分類分級方法的再生瀝青混合料性能研究[D]. 揚州：揚州大學， 2016.