舊瀝青混合料性能差異分析及其回收質(zhì)量控制措施

1、舊瀝青混合料性能差異分析及其回收質(zhì)量控制措施目前國內(nèi)在瀝青再生路面(RAP)方面的研究與應(yīng)用還相當(dāng)滯后，并且研究成果主要集中在低等級(jí)路面，不能適應(yīng)現(xiàn)階段重交通高等級(jí)路面要求。我國高等級(jí)公路瀝青路面已陸續(xù)進(jìn)入大修和改建期，能滿足重交通路面要求的瀝青再生技術(shù)日益受到重視。在國外，歐美等發(fā)達(dá)國家對(duì)瀝青路面再生利用的研究與應(yīng)用均有了卓著的成就，形成了一套比較完整的再生設(shè)備和實(shí)用技術(shù)，且達(dá)到了規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的成熟程度。因此，我國發(fā)展瀝青再生技術(shù)，應(yīng)主要是結(jié)合國內(nèi)的氣候條件和路面工程特點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)引進(jìn)、消化、吸收和推廣應(yīng)用。 大量國內(nèi)外研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，瀝青再生技術(shù)主要難點(diǎn)之一就是舊瀝青混合料性能差異

2、顯著及其回收質(zhì)量控制困難。從舊瀝青路面回收得到的舊瀝青混合料不可避免的包括了原始的路面材料、后來修補(bǔ)的材料、裂隙的縫補(bǔ)材料以及其他養(yǎng)護(hù)所用的材料，舊瀝青混合料的瀝青含量、瀝青老化程度以及集料級(jí)配的差異均較大，這直接影響到RAP的質(zhì)量。本文通過參考美國成功的再生技術(shù)，提出了舊瀝青混合料取樣、檢測(cè)方法及其回收質(zhì)量控制措施，并結(jié)合廣佛高速公路舊瀝青路面回收利用實(shí)踐予以說明。1舊瀝青混合料檢測(cè)和分析方法 (一)舊瀝青混合料的取樣、檢測(cè)程序 這里，我們參考美國瀝青協(xié)會(huì)推薦采用的舊瀝青混合料取樣、檢測(cè)方法，提出適合我國相應(yīng)的方法，其具體執(zhí)行程序?yàn)椋?) 路段劃分。將用于再生的瀝青路面劃分為若干相等長(zhǎng)度的段

3、落，使得取樣能獲得適宜的樣品總數(shù)，對(duì)有中央分隔帶的雙向車道應(yīng)分開進(jìn)行。2) 路面取樣。從每段落每車道用鉆芯或其他方法隨機(jī)抽取一個(gè)樣品，以每一個(gè)小段落起點(diǎn)和車道的一側(cè)作為原點(diǎn)，按照隨機(jī)方法取兩個(gè)0到1之間的數(shù)，并分別乘以相應(yīng)的段落長(zhǎng)度和車道寬度，得到該路段相對(duì)原點(diǎn)的隨機(jī)取樣坐標(biāo)。3) 試樣取樣。將取得的瀝青混合料充分拌和后，取一部分具有代表性的試樣進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，瀝青回收可采用阿布森法。4) 試驗(yàn)檢測(cè)?；厥諡r青試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括瀝青含量、瀝青針人度(25 9C )、軟化點(diǎn)、延度(15)和粘度(60和135C)等；回收骨料性能檢測(cè)項(xiàng)目包括集料級(jí)配、洛杉磯磨耗值、壓碎值、針片狀含量、密度、粘附性、堅(jiān)固性

4、、軟石含量試驗(yàn)等。5) 結(jié)果分析。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算與分析，可分別進(jìn)行橫向和縱向統(tǒng)計(jì)分析，橫向分析指對(duì)同一路段不同車道進(jìn)行分析，縱向分析指對(duì)不同路段同一車道進(jìn)行分析。 上述試驗(yàn)檢測(cè)方法均參照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程(JTJ052-2000)和公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程(JTJ 058-2000)進(jìn)行。 (二)檢測(cè)結(jié)果差異顯著性分析方法檢測(cè)結(jié)果的各項(xiàng)指標(biāo)，一般進(jìn)行均值和均方差的計(jì)算，另外為了評(píng)價(jià)舊路某一指標(biāo)的不均勻程度，還應(yīng)進(jìn)行差異顯著性分析。檢測(cè)兩組按某種方式分類的數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)兩者之間的差異顯著性，計(jì)算方法可采用T分布。假設(shè)各組檢測(cè)數(shù)據(jù)均呈正態(tài)分布，T分布評(píng)價(jià)兩組數(shù)據(jù)差異顯著性的步驟為：1

5、) 計(jì)算SP：2) 計(jì)算T值：3) 查表T分布的分位數(shù)：4) 比較： 若，則兩組數(shù)據(jù)存在差異顯著性，反之，兩組數(shù)據(jù)不存在差異顯著性。 (三)制定舊瀝青混合料回收質(zhì)量控制措施 根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果和差異顯著性分析結(jié)果，對(duì)舊瀝青路面性能進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，總結(jié)出該舊瀝青路面回收應(yīng)用時(shí)存在的主要問題，根據(jù)存在的問題制定出針對(duì)性的回收質(zhì)量控制措施。再通過實(shí)際應(yīng)用不斷的進(jìn)行改進(jìn)和完善。2舊瀝青混合料檢測(cè)與分析實(shí)例 廣佛高速公路于1989年建成通車，全長(zhǎng)13.8km，結(jié)構(gòu)為4cm細(xì)粒式瀝青混凝土上面層+5cm中粒式瀝青混凝土中面層+6cm瀝青混凝土下面層+25二水泥穩(wěn)定碎石+28cm水泥穩(wěn)定土。運(yùn)營4年后加鋪4c

6、m的改性瀝青面層。1997年廣佛高速公路又加寬擴(kuò)建成為雙向六車道及八車道。根據(jù)有關(guān)單位全面的路況調(diào)查，廣佛高速公路路面的破壞主要為結(jié)構(gòu)性破壞，出現(xiàn)了大面積的龜裂、網(wǎng)裂、沉陷等病害。 2.1現(xiàn)場(chǎng)取樣和試驗(yàn)檢測(cè) 廣佛高速公路舊路曾經(jīng)進(jìn)行了多次改建和維修，并且施工期比較早，路面使用年限長(zhǎng)，具有自身的特殊性，其舊路面的取樣、檢測(cè)過程如下: (1)段落劃分和取樣點(diǎn)數(shù)：考慮到廣佛高速公路車道數(shù)多、路況復(fù)雜。為了獲得足夠的數(shù)據(jù)，按照每km每車道一個(gè)樣品進(jìn)行取樣，最后實(shí)際獲得樣品數(shù)86個(gè)。 (2)取樣位置和方法：采用電腦產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)來確定取樣點(diǎn)的樁號(hào)和橫向位置。取樣時(shí)，考慮到取芯機(jī)會(huì)對(duì)舊路面骨料造成破壞，影響級(jí)

7、配檢驗(yàn)，所以采用人工挖掘的方法。取樣時(shí)，先刨除上面層的改性瀝青層，再把上面層以下部分直到基層頂面的瀝青混凝土一起取回，試驗(yàn)前先把取回的材料混合均勻，再通過四分法獲取試驗(yàn)樣品。 (3)試驗(yàn)項(xiàng)目：由于我國目前沒采用粘度對(duì)瀝青分級(jí)，主要進(jìn)行瀝青含量、集料級(jí)配、瀝青針人度3項(xiàng)試驗(yàn)，瀝青粘度作為輔助分析。一般回收集料性能檢測(cè)方法簡(jiǎn)單，且性能變化不明顯，一般能滿足國家相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，均可進(jìn)行回收利用，此文不贊述。(4)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)計(jì)算見表1和表2，這里集料級(jí)配只對(duì)0. 075mm篩孔通過率進(jìn)行橫向和縱向分析(4.75篩孔或其他關(guān)鍵篩孔通過率可按同樣方法進(jìn)行分析，此文不贅述)，瀝青含量、針人度只進(jìn)行橫向分析

8、，縱向分析方法同0.075mm篩孔通過率縱向分析法，此文不贅述。表1試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果分車道數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表2檢測(cè)結(jié)果分段落0.075mm篩孔通過率統(tǒng)計(jì) 2.2差異顯著性分析舊瀝青混合料差異顯著性分析主要評(píng)價(jià)舊路瀝青含量、集料級(jí)配和瀝青針入度的不均勻程度。根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，可分車道、分段落分別進(jìn)行差異顯著性分析。檢測(cè)兩組按某種方式分類的數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)兩者之間的差異顯著性，計(jì)算的方法采用T分布。根據(jù)T分布檢測(cè)差異顯著性的步驟進(jìn)行表1和表2數(shù)據(jù)的差異顯著性分析，其中置信度分別采用0.75、。 表3檢測(cè)結(jié)果分車道差異性分析表4分段落0.075mm篩孔通過率差異性分析在以上兩個(gè)表格分析結(jié)果中，“*”號(hào)越多，表示兩組數(shù)

9、據(jù)差異性越大。具體分析如下： (1)瀝青含量 由表1可知，超車道、主一、主二車道瀝青含量方差較接近(假定其方差齊性)。從表3可知，不同車道瀝青混合料的瀝青含量存在一定的差異，特別是主三車道與其他車道的差異性比較明顯。 從試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性分析可得出結(jié)論：廣佛高速公路1989年施工的部位(超車道、主一、主二車道)瀝青含量數(shù)據(jù)離散性大，而1997年加寬擴(kuò)建的主三車道數(shù)據(jù)離散性減少，反映了施工能力的提高；同一時(shí)期修筑的路面瀝青含量差異性很小，而擴(kuò)建部分與1989年施工部分則有明顯的差異性，反映數(shù)據(jù)的離散性與原有路面施工水平有關(guān)；不同車道瀝青含量存在著差異，這與不同時(shí)期、不同結(jié)構(gòu)部位有關(guān)

10、，路面再生時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況考慮到這一差異性。 (2)集料級(jí)配 從試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性分析可得出結(jié)論：0.075mm以下的粉料較多；廣佛高速公路舊瀝青混合料級(jí)配離散性大，因0. 075mm篩孔通過率的變化幅度比較大；分段落集料級(jí)配特別是粉料部分差異性比分車道差異性更為明顯，可能是由于施工單位不同，或使用材料的不同引起的。 (3)瀝青針人度 從試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性分析可得出結(jié)論:瀝青針人度分車道差異性較為顯著，特別是主三車道和其他車道之間；瀝青針人度大小與路面破損程度有關(guān)，針人度大的地方是處在破損較輕的地方，如針入度最大的地方是能達(dá)公司近期維修的面層，或是1998年加鋪的主

11、三車道，針入度小的地方是處在路面破壞較明顯的地方，如面層松散、裂縫、坑槽(洞)等附近。 2.3舊瀝青路面性能評(píng)價(jià)及存在問題 由表1可知，針人度主要在2040(0.lmm)的范圍內(nèi)，美國和日本的經(jīng)驗(yàn)是舊瀝青的針入度在15(0.lmm)以上就具備再生價(jià)值，所以對(duì)廣佛舊路進(jìn)行瀝青再生是可行的。 由上述統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可知，廣佛高速公路舊瀝青路面瀝青含量、集料級(jí)配及針人度離散性均比較大。其中，針人度的離散性最大，但其與試驗(yàn)誤差也有一定關(guān)系。瀝青含量平均值比較大，舊料中瀝青含量大可以減少再生時(shí)新瀝青的添加比例，從而節(jié)約了成本。但另一方面當(dāng)舊瀝青老化嚴(yán)重時(shí)，便制約再生瀝青混合料設(shè)計(jì)，為了使再生后瀝青較軟只能限

12、制舊料的摻配比例。由0.075mm通過率可知粉料的比例偏高，也不利于配合比設(shè)計(jì)。從差異性分析結(jié)果看，不同段落間、車道間存在著差異。 從以上分析可見，要對(duì)廣佛舊路進(jìn)行再生需要解決的技術(shù)問題是舊瀝青混合料瀝青含量、瀝青針人度、級(jí)配離散性的問題以及舊料中細(xì)、粉料偏多、瀝青含量偏大的問題。 2.4舊瀝青混合料回收應(yīng)用離散性控制措施 針對(duì)廣佛舊路檢測(cè)分析結(jié)果可擬訂針對(duì)性的措施，進(jìn)行舊瀝青混合料回收應(yīng)用離散性控制。具體措施如下： (1)分段開挖銑刨。銑刨時(shí)逐段落、逐車道進(jìn)行，并把銑刨運(yùn)回的回收料分類堆放。 (2)保持基本相同的銑刨方式。使銑刨機(jī)對(duì)舊料骨料的破壞程度基本相同，減少其級(jí)配差異性。 (3)對(duì)回收

13、料通過專門的破碎機(jī)進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理可以把混入其中的團(tuán)塊狀和板結(jié)的瀝青混凝土打散。通過預(yù)處理的回收料經(jīng)篩分系統(tǒng)篩分成6mm以下及6mm以上兩種料。由于回收料顆粒較細(xì)，粉料偏多，瀝青含量偏高，再生時(shí)主要利用篩分后6mm以上部分進(jìn)行再生。這部分材料相對(duì)較粗，粘附的粉料及瀝青也比較少，能有效地消除舊混合料本身的不足。 (4)經(jīng)過預(yù)處理的回收料，用裝載機(jī)鏟運(yùn)到回收料堆料場(chǎng)后均勻地鋪開，第二鏟再在其上鋪開，以此類推。使用時(shí)從料堆的一端開始在全高范圍內(nèi)鏟料，使來源不同的舊料得到進(jìn)一步混合。由于在銑刨作業(yè)的裝卸料過程，回收料預(yù)處理過程，回收料堆放過程都得到一定程度的混合，可使回收料的差異性進(jìn)一步減小。(5)在生產(chǎn)過程中至少要求建立兩個(gè)回收料堆，一堆進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，另一堆用于檢驗(yàn)試驗(yàn)，兩者輪替進(jìn)行。根據(jù)料堆檢驗(yàn)結(jié)果及配合比設(shè)計(jì)結(jié)果調(diào)整回收料的使用比例，使得其離散性在再生瀝青混合料中的影響控制在適宜的范圍內(nèi)。 2.5效果評(píng)價(jià)采取以上措施后，試驗(yàn)室從處理后的料堆中進(jìn)行取樣檢驗(yàn)，結(jié)果如表5所示。通過表5與