旧沥青混合料性能差异分析及其回收质量控制措施

1、旧沥青混合料性能差异分析及其回收质量控制措施目前国内在沥青再生路面(RAP)方面的研究与应用还相当滞后，并且研究成果主要集中在低等级路面，不能适应现阶段重交通高等级路面要求。我国高等级公路沥青路面已陆续进入大修和改建期，能满足重交通路面要求的沥青再生技术日益受到重视。在国外，欧美等发达国家对沥青路面再生利用的研究与应用均有了卓著的成就，形成了一套比较完整的再生设备和实用技术，且达到了规范化和标准化的成熟程度。因此，我国发展沥青再生技术，应主要是结合国内的气候条件和路面工程特点进行技术引进、消化、吸收和推广应用。 大量国内外研究成果和实践经验表明，沥青再生技术主要难点之一就是旧沥青混合料性能差异

2、显著及其回收质量控制困难。从旧沥青路面回收得到的旧沥青混合料不可避免的包括了原始的路面材料、后来修补的材料、裂隙的缝补材料以及其他养护所用的材料，旧沥青混合料的沥青含量、沥青老化程度以及集料级配的差异均较大，这直接影响到RAP的质量。本文通过参考美国成功的再生技术，提出了旧沥青混合料取样、检测方法及其回收质量控制措施，并结合广佛高速公路旧沥青路面回收利用实践予以说明。1旧沥青混合料检测和分析方法 (一)旧沥青混合料的取样、检测程序 这里，我们参考美国沥青协会推荐采用的旧沥青混合料取样、检测方法，提出适合我国相应的方法，其具体执行程序为：1) 路段划分。将用于再生的沥青路面划分为若干相等长度的段

3、落，使得取样能获得适宜的样品总数，对有中央分隔带的双向车道应分开进行。2) 路面取样。从每段落每车道用钻芯或其他方法随机抽取一个样品，以每一个小段落起点和车道的一侧作为原点，按照随机方法取两个0到1之间的数，并分别乘以相应的段落长度和车道宽度，得到该路段相对原点的随机取样坐标。3) 试样取样。将取得的沥青混合料充分拌和后，取一部分具有代表性的试样进行试验检测，沥青回收可采用阿布森法。4) 试验检测。回收沥青试验项目主要包括沥青含量、沥青针人度(25 9C )、软化点、延度(15)和粘度(60和135C)等；回收骨料性能检测项目包括集料级配、洛杉矶磨耗值、压碎值、针片状含量、密度、粘附性、坚固性

4、、软石含量试验等。5) 结果分析。对试验结果进行统计计算与分析，可分别进行横向和纵向统计分析，横向分析指对同一路段不同车道进行分析，纵向分析指对不同路段同一车道进行分析。 上述试验检测方法均参照公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)和公路工程集料试验规程(JTJ 058-2000)进行。 (二)检测结果差异显著性分析方法检测结果的各项指标，一般进行均值和均方差的计算，另外为了评价旧路某一指标的不均匀程度，还应进行差异显著性分析。检测两组按某种方式分类的数据，评价两者之间的差异显著性，计算方法可采用T分布。假设各组检测数据均呈正态分布，T分布评价两组数据差异显著性的步骤为：1

5、) 计算SP：2) 计算T值：3) 查表T分布的分位数：4) 比较： 若，则两组数据存在差异显著性，反之，两组数据不存在差异显著性。 (三)制定旧沥青混合料回收质量控制措施 根据试验检测结果和差异显著性分析结果，对旧沥青路面性能进行分析与评价，总结出该旧沥青路面回收应用时存在的主要问题，根据存在的问题制定出针对性的回收质量控制措施。再通过实际应用不断的进行改进和完善。2旧沥青混合料检测与分析实例 广佛高速公路于1989年建成通车，全长13.8km，结构为4cm细粒式沥青混凝土上面层+5cm中粒式沥青混凝土中面层+6cm沥青混凝土下面层+25二水泥稳定碎石+28cm水泥稳定土。运营4年后加铺4c

6、m的改性沥青面层。1997年广佛高速公路又加宽扩建成为双向六车道及八车道。根据有关单位全面的路况调查，广佛高速公路路面的破坏主要为结构性破坏，出现了大面积的龟裂、网裂、沉陷等病害。 2.1现场取样和试验检测 广佛高速公路旧路曾经进行了多次改建和维修，并且施工期比较早，路面使用年限长，具有自身的特殊性，其旧路面的取样、检测过程如下: (1)段落划分和取样点数：考虑到广佛高速公路车道数多、路况复杂。为了获得足够的数据，按照每km每车道一个样品进行取样，最后实际获得样品数86个。 (2)取样位置和方法：采用电脑产生随机数来确定取样点的桩号和横向位置。取样时，考虑到取芯机会对旧路面骨料造成破坏，影响级

7、配检验，所以采用人工挖掘的方法。取样时，先刨除上面层的改性沥青层，再把上面层以下部分直到基层顶面的沥青混凝土一起取回，试验前先把取回的材料混合均匀，再通过四分法获取试验样品。 (3)试验项目：由于我国目前没采用粘度对沥青分级，主要进行沥青含量、集料级配、沥青针人度3项试验，沥青粘度作为辅助分析。一般回收集料性能检测方法简单，且性能变化不明显，一般能满足国家相关规范和标准，均可进行回收利用，此文不赞述。(4)试验结果统计计算见表1和表2，这里集料级配只对0. 075mm筛孔通过率进行横向和纵向分析(4.75筛孔或其他关键筛孔通过率可按同样方法进行分析，此文不赘述)，沥青含量、针人度只进行横向分析

8、，纵向分析方法同0.075mm筛孔通过率纵向分析法，此文不赘述。表1试验检测结果分车道数据统计表2检测结果分段落0.075mm筛孔通过率统计 2.2差异显著性分析旧沥青混合料差异显著性分析主要评价旧路沥青含量、集料级配和沥青针入度的不均匀程度。根据试验检测结果，可分车道、分段落分别进行差异显著性分析。检测两组按某种方式分类的数据，评价两者之间的差异显著性，计算的方法采用T分布。根据T分布检测差异显著性的步骤进行表1和表2数据的差异显著性分析，其中置信度分别采用0.75、。 表3检测结果分车道差异性分析表4分段落0.075mm筛孔通过率差异性分析在以上两个表格分析结果中，“*”号越多，表示两组数

9、据差异性越大。具体分析如下： (1)沥青含量 由表1可知，超车道、主一、主二车道沥青含量方差较接近(假定其方差齐性)。从表3可知，不同车道沥青混合料的沥青含量存在一定的差异，特别是主三车道与其他车道的差异性比较明显。 从试验检测数据统计分析和差异显著性分析可得出结论：广佛高速公路1989年施工的部位(超车道、主一、主二车道)沥青含量数据离散性大，而1997年加宽扩建的主三车道数据离散性减少，反映了施工能力的提高；同一时期修筑的路面沥青含量差异性很小，而扩建部分与1989年施工部分则有明显的差异性，反映数据的离散性与原有路面施工水平有关；不同车道沥青含量存在着差异，这与不同时期、不同结构部位有关

10、，路面再生时应根据实际情况考虑到这一差异性。 (2)集料级配 从试验检测数据统计分析和差异显著性分析可得出结论：0.075mm以下的粉料较多；广佛高速公路旧沥青混合料级配离散性大，因0. 075mm筛孔通过率的变化幅度比较大；分段落集料级配特别是粉料部分差异性比分车道差异性更为明显，可能是由于施工单位不同，或使用材料的不同引起的。 (3)沥青针人度 从试验检测数据统计分析和差异显著性分析可得出结论:沥青针人度分车道差异性较为显著，特别是主三车道和其他车道之间；沥青针人度大小与路面破损程度有关，针人度大的地方是处在破损较轻的地方，如针入度最大的地方是能达公司近期维修的面层，或是1998年加铺的主

11、三车道，针入度小的地方是处在路面破坏较明显的地方，如面层松散、裂缝、坑槽(洞)等附近。 2.3旧沥青路面性能评价及存在问题 由表1可知，针人度主要在2040(0.lmm)的范围内，美国和日本的经验是旧沥青的针入度在15(0.lmm)以上就具备再生价值，所以对广佛旧路进行沥青再生是可行的。 由上述统计分析结果可知，广佛高速公路旧沥青路面沥青含量、集料级配及针人度离散性均比较大。其中，针人度的离散性最大，但其与试验误差也有一定关系。沥青含量平均值比较大，旧料中沥青含量大可以减少再生时新沥青的添加比例，从而节约了成本。但另一方面当旧沥青老化严重时，便制约再生沥青混合料设计，为了使再生后沥青较软只能限

12、制旧料的掺配比例。由0.075mm通过率可知粉料的比例偏高，也不利于配合比设计。从差异性分析结果看，不同段落间、车道间存在着差异。 从以上分析可见，要对广佛旧路进行再生需要解决的技术问题是旧沥青混合料沥青含量、沥青针人度、级配离散性的问题以及旧料中细、粉料偏多、沥青含量偏大的问题。 2.4旧沥青混合料回收应用离散性控制措施 针对广佛旧路检测分析结果可拟订针对性的措施，进行旧沥青混合料回收应用离散性控制。具体措施如下： (1)分段开挖铣刨。铣刨时逐段落、逐车道进行，并把铣刨运回的回收料分类堆放。 (2)保持基本相同的铣刨方式。使铣刨机对旧料骨料的破坏程度基本相同，减少其级配差异性。 (3)对回收

13、料通过专门的破碎机进行预处理，预处理可以把混入其中的团块状和板结的沥青混凝土打散。通过预处理的回收料经筛分系统筛分成6mm以下及6mm以上两种料。由于回收料颗粒较细，粉料偏多，沥青含量偏高，再生时主要利用筛分后6mm以上部分进行再生。这部分材料相对较粗，粘附的粉料及沥青也比较少，能有效地消除旧混合料本身的不足。 (4)经过预处理的回收料，用装载机铲运到回收料堆料场后均匀地铺开，第二铲再在其上铺开，以此类推。使用时从料堆的一端开始在全高范围内铲料，使来源不同的旧料得到进一步混合。由于在铣刨作业的装卸料过程，回收料预处理过程，回收料堆放过程都得到一定程度的混合，可使回收料的差异性进一步减小。(5)在生产过程中至少要求建立两个回收料堆，一堆进行生产时，另一堆用于检验试验，两者轮替进行。根据料堆检验结果及配合比设计结果调整回收料的使用比例，使得其离散性在再生沥青混合料中的影响控制在适宜的范围内。 2.5效果评价采取以上措施后，试验室从处理后的料堆中进行取样检验，结果如表5所示。通过表5与