再生乳化沥青稀浆混合料应用试验研究

【摘要】本文通过实例研究了铣刨旧沥青混合料的性能，介绍了利用铣刨旧沥青混合料制作乳化沥青稀浆混合料的设计与试验的方法、注意事项以及试验路段的情况，分析了经济和社会效益。

【关键词】再生；旧沥青混合料；乳化沥青稀浆混合料；稀浆封层

Regeneration emulsified asphalt slurry mixture applied Research

Liu Zhi-wei

(Highway Authority PingdingshanPingdingshanHenan467000)

【Abstract】In this paper, case study of the milling the old asphalt mixture performance, describes the use of milling the old asphalt emulsion asphalt slurry produced mixture design and test methods, precautions and test sections, the analysis of economic and social benefits.

【Key words】Regeneration;Old asphalt;Emulsified asphalt slurry mixture;Slurry seal

1. 前言

目前我国公路通车总里程迅猛增加至200多万公里，而且公路等级也得到了普遍的提高，以沥青路面为主的高级、次高级路面的比例已经达到了70%以上，但很多的沥青路面公路已经进入大中修期，据有关部门统计，全国每年产生旧沥青混合料数量已经达到800~900万吨，而且这个数字还将以每年25%左右的速度在递增，预计5年后每年将达到2300~2700万吨，20年后每年将达到6300~7400万吨。特别是在高速公路和城市道路养护中，旧沥青混合料常常是被铣刨后而废弃，这部分材料约占总旧沥青混合料的20%左右，它不但对周边环境造成严重污染，也是一种资源的浪费。而相反又再不断地开采加工新石料，导致森林等植被损坏、水土流失等严重的生态环境问题，同时也在消耗大量不可再生的沥青资源。随着人们环保意识的提高，沥青资源的价格大幅度上涨以及石料的日趋紧张，研究利用被铣刨下来的旧沥青混合料显得越来越必要和紧迫。

2. 铣刨旧沥青混合料的试验与检验

不同路段铣刨产生的旧沥青混合料的性能往往差别较大，所以对于材料、配合比、施工工艺等不同的原路面铣刨产生的旧沥青混合料要区别对待。此利用宁洛高速铣刨车辙产生的旧沥青混合料进行实验研究。

2.1旧沥青的性能。

沥青是由多种结构及其复杂的高分子碳氢化合物及其与氧、氮、硫等的衍生物组成的混合物，沥青路面在使用过程中沥青的成分会发生变化而老化，其老化主要表现为针入度降低、粘度增大、延度减少、软化点提高等。

表1是旧沥青混合料中提取回收的沥青的三大指标和规范要求的比较。

表1新、旧沥青性能指标比较表

2.2旧集料的性质。

由于车辆荷载的作用和铣刨，原路面集料级配发生了根本性质的变化，铣刨产生的旧沥青混合料抽提后矿料级配如表2所示。

2.3旧沥青混合料的性能。

2.3.1旧沥青混合料的沥青含量。

旧沥青混合料中的油石比如表3所示。

表2抽提后矿料级配（通过质量百分率）

试验号

筛孔尺寸

26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

1 100 100 98.4 94.5 85.5 65.9 49.4 32.9 25.8 17.9 11.0 5.7

2 100 100 98.0 95.7 85.7 62.3 44.2 29.5 23.9 17.4 12.8 6.5

平均 100 100 98.2 95.1 85.6 64.1 46.8 31.2 24.8 17.5 11.9 6.1

表3旧沥青混合料沥青含量（%）

1 2 3 平均值

4.55 4.30 4.41 4.42

2.3.2旧沥青混合料的筛分级配。

对铣刨下来的旧沥青混合料直接进行筛分，其级配状况如表4所示。

表4未抽提的旧沥青混合料筛分表（通过质量百分率）

试验号

筛孔尺寸

26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075

110093.787.168.547.617.511.02.81.80.90.50. 3

210094.587.171.253.924.816.24.92.61.10.70. 2

平均10094.186.670.450.821.213.63.92.21.00.60.3

通过对抽提前的旧沥青混合料和抽提后旧集料的筛分试验结果比较可以发现：同一筛孔抽提前旧沥青混合料的通过质量百分率比抽提后旧沥青混合料小许多，说明铣刨后的旧沥青混合料中集料相互粘结严重。因此，在进行级配设计时应根据再生沥青混合料中矿料的级配要求，以抽提后旧集料的筛分结果为依据。

3. 材料的选择

3.1改姓乳化沥青。

本次试验采用山东齐鲁石化的100#道路沥青做基质沥青，用河南孟州的WH-1型慢裂快凝阳离子乳化剂乳化，然后加3%SBR胶乳进行改性，改性乳化沥青残留物试验结果如表5所示。

3.2旧沥青混合料和矿料。

把从高速公路铣刨下来的旧沥青混合料用10mm的筛子进行筛分，去除10mm以上粒径的石料，然后做抽提试验，并对旧矿料混合料进行筛分，其结果和规范要求矿料级配范围如表6所示。

表5改姓乳化沥青残留物三项指标试验记录

项目

试验号

1 2 3 平均

针入度（25℃，100g，5s）

（0.1mm） 85 83 87 85

延伸度（5cm／min，15℃）

（cm） 146 148 147 146

软化点（环球法）

（℃） 53 52 53 53

表6旧矿料级配和规范要求矿料级配范围

级配类型 通过下列筛孔（mm）的质量百分率（%）

9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

旧矿料 100 81 65 33 28 26 17 8

ES-Ⅲ 100 70~90 45~70 28~50 19~34 12~25 7~18 5~15

从上表可知，本次使用的旧沥青混合料中的矿料级配符合规范要求，可以直接使用。如果旧沥青混合料中的矿料级配不符合规范要求，则需要通过计算，掺加一定数量的新矿料来调整级配，使其符合规范要求。

当旧沥青混合料中的沥青严重老化时不宜直接再生利用，而沥青路面出现早期病害被铣刨产生的旧沥青混合料一般可以直接使用。

3.3水。

施工和试验用水采用饮用水。

3.4添加剂。

添加剂采用快凝水泥等配合而成。

4. 乳化沥青混合料设计

混合料设计就是各种材料用量的确定和性能试验。稀浆混合料的和易性非常重要，它关系着稀浆封层施工的成败，稀浆混合料的和易性不良将直接导致摊铺失败。因此，和易性是稀浆封层设计和施工时的主要控制指标。矿料的级配对稀浆混合料的和易性影响很大，在利用旧沥青混合料进行稀浆混合料设计和试验时是以抽提后的旧矿料混合料的级配为依据进行级配设计的，这是必须的。但是，施工时使用的是没有经过抽提的旧沥青混合料，由上述试验可知，抽提和没有抽提的旧沥青混合料的筛分结果是不一样的，这样就很可能会出现矿料的级配是符合规范要求的，但用没有抽提的旧沥青混合料做出的稀浆混合料的和易性是不满足施工要求的。因此，在设计和施工时，要用没有经过抽提的旧沥青混合料进行稠度等试验，确保施工成功。本次施工混合料设计的材料用量和性能试验分别如表7、8、9、10、11所示。

表7稠度试验

试验号 旧沥青混合料（g） 添加剂（g） 水（g） 乳化沥青（g） CV（cm）

1 400 4 60 30 2.3

2 400 8 64 30 2.6

3 400 12 72 30 3.1

表8破乳时间测定

试验号 旧沥青混合料（g） 水（g） 添加剂（g） 乳化沥青（g） Tm（s） 破乳时间（min）

1 100 15 3.33 7.5 180 16

2 100 16 3.67 7.5 180 21

3 100 18 4.20 7.5 180 25

有时再生乳化沥青稀浆混合料2h的粘结力达不到2.0 N•m，这并不一定是再生乳化沥青稀浆混合料不合格，有可能是旧沥青混合料中的沥青还没有发挥作用所致，当适当延长时间粘结力能够达到2.0 N•m时，此再生乳化沥青稀浆混合料可以使用。

表9粘结力试验

养生时间（h） 0.5 1 1.5 2.0 2.5 3.5

试件CT（N•m） 1.2 1.8 1.8 2.4 3.2 3.8

表10湿轮磨耗试验

试验号 旧沥青混合料(g) 添加剂(g) 乳化沥青(g) 水(g) G1

(g) G2

(g) A

(m2) WTAT

(g/m2)

1 800 26.5 60 112 968 953 0.061 245.9

2 800 29.4 60 120 960950 0.061 163.9

3 800 32.3 60 128 953 946 0.061 114.7

4 800 33.6 60 136 942 936 0.061 98.3

5 800 25.6 60 144 939 934 0.061 81.96

表11负荷轮试验

试验号 旧沥青混合料(g) 添加剂

(g) 乳化沥青

(g) 水

(g) G1

(g) G2

(g) A

(m2) LWT

(g/m2)

1 500 16.65 37.5 67 548 540 0.019 421.0

2 500 19.35 37.5 72 543 537 0.019 315.7

3 500 20.2 37.5 77 541 537 0.019 210.5

4 500 21.0 37.5 82 539 534 0.019 263.1

5 500 25.0 37.5 87 546 543 0.019 157.9

5. 试验路段

试验路段选在豫S242K81+200~k83+200，长2Km，宽12m。其中1Km用旧沥青混合料做1cm厚ES-Ⅲ型稀浆封层（下称“路段Ⅰ”）；1Km完全用新料做1cm厚ES-Ⅲ型稀浆封层（下称“路段Ⅱ”）。试验路于2008年6月施工，施工前和施工后2个月路面主要技术指标分别如表12、13所示。

表12原路面主要技术指标

检测项目 平整度 摩擦系数 透水系数 外观

检测结果 3.5mm 40 3.1ml/min 裂缝、网裂多、麻面、缺油、不平、划痕严重

表13稀浆封层后主要技术指标

检测项目 平整度 摩擦系数 透水系数 外观

检测结果 路段Ⅰ 2mm 66 0ml/min 路段Ⅱ 2mm 65 0ml/min

平整、坚固无裂缝、无光滑、

接缝平顺、颜色一致

从试验路段看，铺筑稀浆封层前后路面性能得到了很大提高，从路段Ⅰ和路段Ⅱ看没有明显的差别，说明旧沥青混合料用于稀浆封层技术上是可行的，质量稳定可靠。通过三年多的跟踪观察，两个路段的使用品质都很好。

6. 经济和社会效益分析

路段Ⅰ和路段Ⅱ所用材料的比较如表14所示。

表14路段Ⅰ和路段Ⅱ所用材料情况比较表

路段

材料名称

矿料 乳化沥青 其它材料

路段Ⅰ 全部用旧料 用量是路段Ⅱ的一半 和路段Ⅱ基本一样

路段Ⅱ 全部用新料 用量是路段Ⅰ的二倍 和路段Ⅰ基本一样

旧沥青混合料经过筛分后，其矿料级配符合乳化沥青稀浆封层的矿料级配要求，可直接使用，并且旧沥青混合料中含有约4.42%的沥青，可以节约50%左右的沥青。因此，路段Ⅰ和路段Ⅱ的成本可节约70%左右。

7. 结束语

利用铣刨旧沥青混合料做稀浆封层技术上是可行的，质量稳定可靠，并且能够减少环境污染，节约资源，降低造价。这是在公路建设中实践“循环经济”和“科学发展观”，建立节约型社会的具体表现。

参考文献

［1］中华人民共和国交通部.JTG/TF40-02-2005微表处和稀浆封层技术指南［S］.北京：人民交通出版社，2005.［2］美国沥青再生协会.美国沥青再生指南［M］.北京：人民交通出版社，2006.

［3］中华人民共和国交通部.JTGF40-2004公路沥青路面施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［4］邰连河，张家平等.新型道路建筑材料［M］.北京：化学工业出版社，2003.

［5］梁乃兴，韩森，屠书荣.现代路面与材料［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［6］彭波，李文瑛，危拥军.沥青混合料材料组成与特性［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［7］拾方治，马伟民.沥青路面再生技术手册［M］.北京：人民交通出版社，2006.

［8］郭忠印，李立寒.沥青路面施工与养护技术［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［9］郭忠印，李立寒.沥青路面施工与养护技术［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［10］张金喜.道路工程材料资源循环利用技术［M］.北京：科学出版社，2008.

［文章编号］1619-2737（2012）08-16-202

［作者简介］ 刘志伟（1965-），男，籍贯：河南省平顶山市石龙区人，学历：本科，职称：高级工程师，长期从事公路工程技术与管理工作。