高立波，翟资雄，葛自强，姚诗卓，周健楠

(1.辽宁省交通科学研究院有限责任公司 沈阳市 110015； 2.高速公路养护技术交通运输行业重点实验室 沈阳市 110015； 3.福建南方路面机械股份有限公司 泉州市 362000； 4.阜新交投高级路面工程有限责任公司 阜新市 123000)

0 引言

厂拌热再生技术是一种比较成熟的技术，具有较好的适应性，适用于各类破坏路面，经过严格的配合比调整，再生沥青混合料能确保技术指标不低于使用全部新料拌制的沥青混合料，路用性能满足高级路面的使用要求；但在实际应用中，往往由于RAP存在假粒径、变异性大、新旧沥青融合再生性能差等原因，还很少将RAP旧料应用于沥青路面表面层[1]，尤其SMA是间断级配骨架密实型沥青混合料，对各档集料单档级配要求更加严格，才能保证SMA混合料级配符合设计要求。

针对RAP旧料为石灰岩的工程实际情况，基于差异化磨耗原理SMA抗滑优化技术和沥青路面铣刨料精分离技术[2-3]，在常规的玄武岩或辉绿岩SMA沥青混合料中掺加一定比例的石灰岩RAP，使SMA沥青混合料抗滑性、耐久性等路用性能不降低，从而实现了RAP再生料在高速公路表面层中的高效再生利用，这不仅可以节省工程造价，还可减少石料开采、降低碳排放，符合交通可持续发展的基本国策。

1 基于差异化磨耗原理的SMA路面抗滑性能优化设计

采用骨架密实型间断级配的SMA路面具有良好的路用性能，近些年被广泛应用在我国高等级公路和市政道路表面层中。SMA 路面对集料性质要求较高，粗集料多采用硬度较大的玄武岩或辉绿岩。集料的纹理和磨光性能等主要由其矿物组成决定，玄武岩、辉绿岩由硬度较大的长石和石英组成，因此其磨耗值、压碎值较小，经过磨光作用后集料表面纹理损失较小；而石灰岩主要矿物组成硬度较低，其磨耗值和压碎值较大[4]，多用于高速公路中下面层。

将硬度较小的石灰岩与硬度较大的玄武岩或辉绿岩进行掺配，对8种不同比例SMA混合料进行加速磨光试验[5]。结果发现：

(1)两种集料的硬度差异越大，掺配后的差异磨耗现象越显著，其SMA混合料的抗滑性能衰减越小。

(2)不同硬度集料进行掺配时，存在一个最佳的掺配比例，既能使SMA 混合料的抗滑性能衰减最小，与全部采用硬度较大的石料相当，又能节省昂贵的玄武岩等集料的用量。

即基于差异磨耗原理对SMA混合料抗滑性能进行优化是可行的。

研究表明[5]，SMA混合料中石灰岩与玄武岩最佳掺配比例为3∶7时，可以保证混合料具有足够好的抗滑指标，因此掺入22%的5～10mmRAP石灰岩粗集料，其余57%新加石料采用辉绿岩。将石灰岩RAP应用在SMA抗滑表层，对高值化利用石灰岩RAP、节约SMA路面修筑成本具有指导意义。

2 材料

2.1 新加矿料

新加粗集料采用本溪县连山关石场辉绿岩，分为11.4～16mm、8.0～11.4mm、5.6～8.0mm三个规格，细集料采用辽阳小屯0～1.18mm机制砂，填料采用辽阳小屯矿粉。经检测，各矿料、填料样品筛分结果见表1，均符合《2020 年辽宁省高速公路路面修复养护维修工程(2020年桓永高速公路路面修复养护维修工程)施工图设计》的技术要求。

表1 各矿料筛分检测结果

2.2 RAP

采用专门RAP骨料再生设备，通过预筛分、离心式分离、粗筛分、精分离等工艺，将沥青路面铣刨料沥青与石料剥离、精细筛分分离成5档RAP材料，再生SMA添加精分离后5～10mmRAP和0～3mmRAP两档旧料。抽提前、后RAP的筛分结果见表2，抽提后粗细集料、旧沥青检测结果见表3～表5。

表2 RAP抽提前、后筛分结果

表3 5～10mmRAP粗集料检测结果

表4 0～3mmRAP细集料检测结果

表5 RAP的沥青检测结果

2.3 再生剂

再生剂采用辽宁智信公路工程技术咨询有限公司生产的LJK-Z1再生剂，掺量为RAP的0.3%，检测结果如表6所示。

表6 再生剂检测结果

2.4 SBS改性沥青

SBS改性沥青由沈阳三鑫集团盘锦路用材料有限公司生产。

2.5 木质素纤维

木质素纤维由天津中创同盛建材实业有限公司生产，掺量为混合料重的0.3%。

3 再生SMA混合料配合比设计

再生SMA混合料配合比设计及验证结果见表7、表8。结果表明再生SMA混合料高低温、抗水损害性能满足设计要求。

表7 27%RAP SMA-13 各材料比例用量及合成级配

表8 再生SMA混合料路用性能验证结果

4 工程应用

4.1 试验路概况

辽开高速公路于 2012 年 10 月通车，双向四车道，路线全长86.1km。主要病害形式为裂缝，其中纵向裂缝为主，总的设计方案为对原路路面和桥面病害处理后进行罩面。罩面材料为 4cm 改性沥青 SMA-13L混合料。2020年9月5日在桓永高速公路永陵方向K43+000～K44+000全幅铺筑了27%RAP掺量的SMA-13沥青混凝土试验段。

4.2 施工准备

(1)应配置生产工艺要求的生产设备，配置的生产设备应满足生产合格RAP再生集料的要求。

(2)加工场地应包括沥青路面铣刨料堆放区、加工区、沥青混合料回收料(RAP)精细加工后再生集料堆放区、办公生活区以及厂区道路。

(3)沥青路面铣刨料根据来源或石料类型不同分类存放，储存能力应满足生产对储存量及大型车辆装卸、运输的要求。

(4)沥青路面铣刨料可采取露天或设棚堆放方式，露天堆放时应及时覆盖，RAP再生集料须设棚堆放，防止受潮和扬尘，并做好四周排水。

(5)再生拌和站应配备不少于2个RAP冷料仓，采用无级变频调速，料仓出料门可调，保证上料精度，适应不同产能需求。

(6)应配备独立的 RAP 加热干燥滚筒，加热装置应确保 RAP 不与火焰直接接触。出料口应安装测温装置，温度测量精度不低于±3℃。

(7)应配备沥青再生剂储存、计量、喷洒装置，再生剂静态计量精度不低于±0.3%。

(8)应配备独立的 RAP 热料暂存仓及RAP 配料装置和计量装置，静态计量精度不低于±0.5%。

4.3 施工工艺

4.3.1沥青混合料的拌和

(1)拌和时可适当提高新集料的加热温度，但不得超过 200℃。

(2)RAP 的加热温度应控制在 130～150℃之间。

(3)再生SMA混合料出料温度控制在 175～180℃。

(4)SMA 再生沥青混合料拌和时间应以混合料拌和均匀、所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为准，并根据设备情况经试拌确定。首先再生剂经提升至再生加热滚筒下料口处，均匀喷洒在加热后的RAP表面，在暂存仓进行短暂渗透反应；裹覆再生剂的RAP进入拌缸后与高温新集料和纤维适当干拌后投入矿粉，总的干拌时间不得少于 10～15s。加入新沥青后继续拌和40～45s，总拌和时间不得少于 70～80s。

4.3.2SMA再生沥青混合料的运输、摊铺、压实及成型

(1)现场摊铺温度应不低于 160℃。

(2)初压温度不得低于150℃，终压温度不得低于120℃。

5 再生SMA路面路用性能检测

对路面钻芯取样后检测的压实度试验结果见表9，压实度平均值98.9%，代表值98.6%，标准差0.32；路用性能检测结果见表10，均满足设计要求。裂缝观测与抗滑性能等检测表明掺加石灰岩RAP的再生SMA路面性能与全新辉绿岩SMA路面性能相当。

表9 27%RAP SMA-13厂拌热再生沥青混合料路面压实度试验结果

表10 27%RAP SMA-13厂拌热再生试验路检测数据(检测时间：2021年6月)

6 结语

通过室内试验、工程应用、现场施工及检测结果表明，将精细化分离后的石灰岩RAP应用到高速公路SMA表面层技术可行、路用性能良好。再生SMA混合料级配组成稳定，满足间断级配及SMA对混合料级配偏差的要求。基于差异化磨耗原理将石灰岩旧料应用于SMA表面层，技术可行，社会、经济和环境效益显著，对高值化利用石灰岩RAP、节约SMA路面修筑成本具有指导意义。长期路用性能有待进一步跟踪观测。