沥青路面再生技术原理及应用

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【摘 要】我国许多高速公路路面已经进入全面维修期，旧沥青路面的再生利用是一种主要养护方法。通过对沥青路面再生原理及其应用现状的分析和观察，认为沥青路面再生利用不仅具有理论依据，在工程上具有多种工艺方法，而且实施后能获得良好的经济效益和社会效益。

【关键词】沥青路面;再生利用;原理;工艺

1沥青再生的原理

沥青路面再生利用技术，是将需要翻修或者废弃的旧沥青路面，经过翻挖回收、破碎、筛分，再添加再生剂、新沥青、新集料等，重新拌和，形成具有一定路用性能的再生沥青混合料，用于铺筑路面面层或基层的整套工艺技术。然而沥青再生是其中的技术关键。沥青再生技术是将已经老化的沥青，经适当处理使其恢复（或接近）原来性能，以便重新作为结合料使用。

1.1 沥青材料的老化

沥青路面在使用过程中逐步脆硬老化，其实质是其中的沥青结合料发生老化。引起沥青组分变化的原因是多方面的，如沥青中的轻质组分（饱和分和芳香分）挥发，以及由氧及光照引起的氧化、缩合作用等，主要原因是氧化缩合作用[1]。由于沥青路面中矿质集料对沥青中轻质组分的吸附，促使高分子化合物的增加，沥青中饱和分比较稳定，变化不大，而芳香烃分子量增大，向胶质转化，胶质向沥青质转化，沥青中的低分子聚合为更大的分子。这种组分转化从对旧沥青路面材料的抽提试验可以看出，表现为芳香分减少，胶质和沥青质增加。由于沥青化学组分的移行，因而引起沥青物理、力学性质的变化，通常表现为针入度变小、延度降低、软化点和脆点升高，沥青变硬、变脆、延伸性降低。随着沥青路面使用年限的延长，沥青质的浓度相对增大，老化加重，沥青材料各组分之间配伍失调，其胶体结构发生了变化。

1.2 沥青的再生

旧沥青再生的机理研究目前有两种理论，这与对沥青溶液的认识有两种不同的观点有关。对于沥青溶液，一种观点认为，沥青溶液表现有一系列的胶体性质，沥青溶液中存在着三种成分：即憎液的沥青质颗粒;包围着憎液颗粒避免其发生聚合的亲液颗粒，这是胶质，胶质包围着沥青质形成胶团;悬浮胶团的油相。当它们的相对含量和性质相配伍时，就形成了相对稳定的胶体溶液。另一种观点则认为，沥青是以沥青质为溶质，而以软沥青质（沥青中除沥青质以外组分的总称）为溶剂的高分子浓溶液。但对于沥青再生，这两种理论并没有冲突，而是相互补充的。组分调节理论是从化学组分出发，认为如将老化沥青和原沥青的组分进行比较，向老化沥青中加入所失去的组分（沥青再生剂），使组分重新协调，就能恢复沥青的原有性能。

2 沥青混合料再生的关键技术

再生沥青混合料组成设计主要包括以下几个方面的内容：1）合理地确定旧料的掺配率（利用率）;2）根据旧料老化的程度决定是否掺加再生剂，并确定其掺加的数量;3）确定旧沥青和新沥青的配合比，使调配而成的再生沥青具有适当的粘度，并且在性能上获得某种程度的改善，以满足路用要求;4）根据再生路面结构类型和旧料级配的情况调整再生混合料的集料级配，以满足混合料在强度、抗滑、防渗、稳定等方面的要求。

2.1 再生沥青结合料中新、旧沥青结合料配比关系的确定

旧沥青结合料需要改善的是粘性和柔韧性，常规指标中分别采用针入度（或粘度）和延度来表征这两种性能。调整旧料的掺配比例，并与预定品种的新沥青结合料配成一系列不同配比的再生结合料，测定各再生结合的针入度（或粘度）和延度[2]。通常，随着旧料掺配率的减小，再生料的针入度值和延度值会增大，粘度值会减小。分别建立再生结合料的针入度（或粘度）、延度指标实测值对旧结合料掺配率的回归关系，根据这些回归关系反算再生结合料各性能指标满足目标要求的旧料掺配率范围，考察粘性和柔韧性均满足要求的掺配率范围，可最终确定新、旧结合料的配比关系。

2.3 再生混合集料的配合

沥青路面在自然因素和车轮荷载的反复作用下，引起粒料疲劳、损伤和破碎;旧路面材料经过翻挖、破碎，筛分分级，集料级配发生变化。旧沥青混合料的集料级配变化主要表现为：粗集料最大粒径变小;粉料增多;集料级配整体变细，并且在路面的不同截面处分布不均匀。因此，必须添加新集料重新调整级配，以满足不同类型的混合料对集料级配的要求。再生混合料的级配标准与普通沥青混合料相同，没有另外制定标准的必要。与全新混合料集料配合设计不同的是，旧集料的配合比例在确定旧料掺配时就已被确定。因此，再生混合料集料的配合比设计，全新混合料集料配合的自由度大。

2.4 再生沥青混合料物理力学性能评价

由于旧沥青结合料的再生效果制约着再生沥青混合料的路用性能，因此与结合料路用性能直接相关的混合料的性能，是再生混合料性能评价的重点。对所配制的再生沥青混合料除进行马歇尔试验、轮辙试验、水稳性试验，以确定是否满足路用要求外，还以抗缩裂性能和耐疲劳性能作为性能评价的重点内容，因为这两种性能显著受结合料品质的影响，是旧沥青混合料主要缺陷。对于再生沥青混合料的抗缩裂性能评价，采用与拉伸测试相关的试验方法，其中劈裂试验是较为理想的方法。在特定的温度和加载条件下，劈裂强度值越高，混合料的抗缩裂能力越强。同时，混合料的劈裂强度值越高往往也表明具有越好的柔韧性，因此通过测试再生沥青混合料的劈裂强度，也可以反映旧结合料的再生效果[3]。

3 沥青路面再生技术的应用

尽管旧沥青混合料的路用性能在理论上可以得到充分恢复，但在实际应用中，根据不同的情况（如应用于面层还是基层等），可采用不同的利用方式[4]。从再生施工方式上，路面再生技术，按再生地点的不同可分为集中厂拌再生和现场就地再生; 由于热再生沥青具有较高的结构强度，适于应用于重要交通道路。而从节约能源和运输费用角度看，现场冷再生则是一种合适的方式，但从根本上说，冷再生并不是真正意义上的沥青再生，只是一种材料的利用，因为它没有将旧沥青经过加工和处理，变成可以达到沥青路面技术要求的新材料。目前国外沥青路面再生技术已日趋成熟，不同的再生工艺形成了不同的再生机械设备，实现了全套机械化作业，以德国维特根（Virgen）公司、意大利玛莲尼（Marini）公司为代表。尽管我国对再生技术的研究起步较早，然而目前再生技术的应用水平尚比较落后，以就地冷再生为例，直到1998年10月才首次引进维特根公司的WR2500再生机进行现场试验，对泡沫沥青的试验室研究也才刚刚开展，沥青路面现场就地再生设备也才近年引进。因此积极开展再生技术及再生机械的开发研究已成为当务之急。

4 结语

旧沥青路面材料再生，在理论上是有科学依据的。作为一项系统的科学技术，对沥青路面再生技术，我国应推进再生利用技术的规范化与标准化，提出诸如有关再生剂的技术标准、再生沥青混合料的技术指标、各种再生路面可能适应的道路等级，再生路面结构设计中再生路面的技术参数等;促进再生剂的规格化与系列化;加强再生机械的研制与开发。

参考文献：

[1] 吕伟民.沥青路面再生技术[M].北京：人民交通出版社，1989.

[2] 李立寒，张南鹭.道路建筑材料[M].上海：同济大学出版社，1999.

[3] 常魁和，高群.公路沥青路面养护新技术[M].北京：人民交通出版社，2001.

[4] 黄晓明，赵永利，江臣.沥青路面再生利用试验分析[J].岩土工程学报，2001，23（4）：468-471.