关于沥青的老化及再生研究

摘要：我国沥青混凝土路面最常见的早期老化现象有：裂缝、水破坏、松散、泛油、推移等，这些老化现象基本上也是公路工程质量的通病，本文就以上几种常见病害的成因进行分析并叙述旧沥青路面的再生原理，对旧沥青路面再生混合料的设计及施工工艺进行探讨。

关键词：沥青混凝土路面；早期老化；成因分析；旧沥青路面；再生剂；沥青混合料

1.沥青混凝土路面早期老化成因分析：

造成沥青混凝土路面早期病害的因素很多，但综合起来主要有路面结构设计不合理、现场施工质量控制不严、投入运营后超载车辆管理不严、气候条件 影响 等四个方面。下面就以上几种最常见的沥青混凝土路面早期病害成因逐一进行分析：

1.1 裂缝分类：

沥青混凝土路面裂缝主要有纵向裂缝和横向裂缝两种。纵向裂缝的产生主要是由于地基和填土在横向不可避免的不均匀性所造成的，由于土质台阶处理不规范、分层填筑厚度及压实度控制不严。

横向裂缝的产生由于温度应力的作用而产生的疲劳裂缝。温度裂缝由于温度变化率最大的表面并很快向下延伸，并随时间增长造成沥青老化，沥青面层的抗裂缝能力逐年降低，温度裂缝也随之增加。

1.2 影响 裂缝产生的主要因素

1.2.1 沥青及沥青混合料的性质

沥青和沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因，沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面是否开裂的最根本因素，在沥青性能指标中，影响更大的是温度敏感性，温度敏感性大的沥青更容易开裂。

1.2.2 基层材料的性质

基层材料的收缩性愈小，面层裂缝愈少。基层上有透层油以加强与面层的粘结对抗开裂是有好处的，基层材料种类对沥青面层的裂缝率有明显影响。

1.3.3 气候条件

极端最低温度、降温速率、低温持续时间、升降温循环数次数是气候条件影响沥青路面温缩裂缝的四大要素。

1.3.4 交通 量和车辆类型

半刚性基层中的最大拉应力，通常是由最重的车轮荷载产生的；并且对于半刚性路面，不同轴载的车辆对路面的破坏作用对路面破坏起着决定性的作用。

1.3.5 施工因素

主要指半刚性基层材料的碾压含水量，半刚性基层完成后的暴晒时间等因素。

2.1水破坏

2.1.1从施工的角度分析

沥青面层混合料的压实度不足是导致水破坏的最直接原因，根据压实度与空隙率的 计算 公式：

压实度=实测密度/马歇尔密度

空隙率=1-实测密度/ 理论 密度

压实度=（理论密度/马歇尔密度）（1-空隙率）

可知，压实度越高沥青混合料嵌锁越紧，越密实，实际空隙率就越小。实际施工中，由于压力机具故障、操作不规范、碾压不均匀、碾压遍数不够、碾压温度控制不好，造成部分地方压实度不足，空隙率过大，带来水损害破坏。

2.1.2从集料规格分析

集料规格的好坏，直接 影响 到沥青与集料粘附性能、粘结力大小。在实际施工中，对集料规格质量重视不够，材料把关不严，集料质量参差不齐，碎石针片状含量过高、含土量大，表面粉尘太多，直接导致沥青与集料之间粘结力下降，一旦水侵入沥青混合料内部自由水进入面层后，使沥青与碎石的粘结力减弱。

3.1松散：

松散是由于沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落，从表面向下发展的渐进过程。集料颗粒与裹覆沥青之间丧失粘结力是颗粒脱落的主要原因。可能导致松散的情况还有：

3.1.1、集料颗粒被足够厚的粉尘包裹，使沥青膜粘结在粉尘上，而不是粘结在集料颗粒上，表面的摩擦力磨掉沥青膜，并使集料颗粒脱落。这种情况的产生主要是由于集料含泥量超标所造成的。

3.1.2表面离析处往往缺少大部分细集料，离析面上粗集料与粗集料相接触，但只有在少数接触点沥青膜与集料粘结。随时间增长，沥青会老化，沥青膜剥落会使沥青与集料的粘结力减弱，孔隙中的水冻结会破坏粘结力，或足够大的摩擦力会破坏离析面上的集料颗粒而产生松散。

3.1.3沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料的粘聚力，如果混合料密实度不够，集料就容易从混合料中脱落而形成局部松散。

4.1泛油：

沥青从沥青混凝土层的内部和下部向上移动，使表面有过多沥青的现象称作泛油。沥青用量过大是产生沥青面层泛油的最主要原因。而沥青用量过大的主要原因有：

4.1.1、沥青混合料配合比设计的击实不够。沥青混合料配合比通常采用马歇尔试验方法。如果室内所用击实产生的密度小于使用过程中所达到的最终密度，所选定的沥青用量就会偏多。

4.1.2、施工控制不严和管理不善。施工单位在生产过程中私自改变配合比、沥青混合料拌合不均都是造成沥青混凝土路面局部沥青用量偏大的主观原因。

5.1推移：

推移的产生一般与基层施工质量、透油层洒布质量、超载车辆比重加大、沥青混合料性能不良等因素有关。在沥青混凝土路面铺筑前，由于基层表面清扫不干净、透层油洒布不均等都会容易造成沥青面层和基层粘结不良。

2.旧沥青路面再生原理

2.1在旧道路的翻建工程中，传统的施工方法有两种。一种是在破旧路面上覆盖新的路面材料，另一种是将破坏的面层剔除。

2.2旧沥青路面的再生利用，就是将旧沥青路面经过路面再生专用设备的翻挖、回收、加热、破碎、筛分后，与再生剂、新沥青、新集料等按一定比例重新拌和成混合料，满足一定的路用性能并重新铺筑于路面的一整套工艺。

3.旧沥青路面再生研究的探讨

3.1 再生沥青混合料的配比

由于沥青路面一般都是双层式，挖掘出来的旧料都是粗细料混合的。因此，旧料中既不是粗级配，也不是细级配。使再生沥青混合料用于主要干道上，必须加入新石料来调整级配，使之符合级配规范要求。确定新、旧沥青配比之后，再由马歇尔试验方法确定新沥青用量。

3.1.1再生剂的选用

再生剂具有软化旧沥青，并能使就沥青具有一定的改性作用。所掺入再生剂的量是要使再生后的沥青满足设计性能指标，再生剂的掺量需要通过大量的试验确定，对再生剂在各种配比对老化沥青性能的恢复情况作比较，找出最佳掺量。

3.1.2确定新骨料的级配

再生料的级配是由旧料和新料混合组成的，旧料级配是已知的，新料是未知的，可以用图解法、试算法、计算机程序法等方法计算掺配比例以确定新集料的级配。

3.2 再生沥青混合料的施工工艺

再生沥青路面按施工工艺可分为表面再生法，厂拌再生法和就地热再生法。

3.2.1表面再生法

表面再生法，是利用专用的再生机械，在现场利用红外线将原路面表面以下一定深度范围内的旧沥青混合料加热到一定温度，铣刨、破碎、加入新材料、拌和、摊铺和预压，压路机进一步压实，适用于老化不严重，平整度较差的路面。

3.2.2厂拌再生法

沥青路面厂拌再生法，就是将旧沥青路面经过翻挖后运回拌和厂，再集中破碎，和再生剂、新沥青材料、新集料等在拌和机中按一定比例重新拌和成新的混合料，铺筑成再生沥青路面。分为厂拌热再生法和厂拌冷再生法两种。

厂拌冷再生技术是先将旧沥青路面铣刨翻松，回收运送到拌和厂，经过破碎后与新骨料送入再生设备，添加粘结剂和需要的再生添加剂拌和，拌和好的材料送到施工现场进行摊铺和碾压。

厂拌热再生技术是先将旧沥青路面铣刨翻松，并清除粘附着的泥土和杂质，然后运回工厂，通过破碎、筛分，并根据旧料中沥青的含量、沥青老化程度、碎石级配等指标，掺入设计所需数量的新集料、沥青再生剂进行拌和，使混合料达到规范规定的各项指标，按照与新建沥青路面完全相同的方法重新铺筑。

4结语

沥青混凝土路面早期老化的产生有多方面的因素，无论设计方面、还是施工方面都存在一些不足。目前沥青混凝土路面病害早期老化的特点，在优化设计的同时，沥青路面的再生利用，能够节约大量的沥青和砂石材料，节省工程投资，同时有利于处治废料、节省能源、保护环境，因而具有显著的 经济 效益和 社会、环境效益。