(福建省高速公路達(dá)通檢測有限公司，福州350001)

淺析廠拌熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計

■沈穗娜

(福建省高速公路達(dá)通檢測有限公司，福州350001)

本文通過對廢舊瀝青路面混合料(以下簡稱RAP)進(jìn)行分析、評價的基礎(chǔ)上，對RAP按不同比例摻配后進(jìn)行廠拌熱再生混合料配合比設(shè)計。通過對混合料性能分析及比較，以此推薦在不添加再生劑的情況下RAP在廠拌熱再生瀝青混合料中合適的摻配比例。

熱再生混合料配合比設(shè)計

至2016年我省高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)5000km，早期所建成的高速公路瀝青路面陸續(xù)進(jìn)入大中修階段。目前，熱再生瀝青路面施工工藝已得到廣泛的推廣和使用，熱再生工藝的應(yīng)用不僅減少了因路面維修所產(chǎn)生的舊料廢棄對環(huán)境所帶來的污染及石料的大量開采對生態(tài)環(huán)境的破壞，同時也緩解了大面積維修所帶來的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。按照再生瀝青路面材料的拌和及加工特點，瀝青路面熱再生分為廠拌熱再生和就地?zé)嵩偕＞偷責(zé)嵩偕蚱涫┕ず唵畏奖?，對于原有路面材料可完全利用，有效減少環(huán)境污染，多用于對瀝青路面表面層不同程度的性能修復(fù)；廠拌熱再生因其級配、溫度、混合料性能的可控制性較好，可糾正表面層和基層的變形問題，顯著提高路面的整體結(jié)構(gòu)性能而適用于高等級公路。本文以我省某高速公路大中修為例，分析AC-16C廠拌熱再生配合比的設(shè)計過程。

1 原材料試驗及選用

廠拌熱再生混合料原材料試驗除新的集料、瀝青、填料、抗剝落劑等材料外還包括RAP材料的檢測。

1.1 RAP的性能分析

RAP作為熱再生混合料的重要組成部分，其材料性能、級配及瀝青老化程度對熱再生混合料的性能將產(chǎn)生直接的影響。因此，在進(jìn)行熱再生配合比設(shè)計之前最為基礎(chǔ)的是對RAP中的礦料及瀝青性能進(jìn)行有效分析。通過RAP的分析結(jié)果以確定所摻配的比例范圍及熱再生混合料中是否添加再生劑。針對計劃進(jìn)行大中修的瀝青混凝土路面抽取多處RAP經(jīng)銑刨分粗細(xì)兩檔(即9.5～19mm、0～9.5mm)，銑刨破碎后的粗細(xì)料比例約為3∶7，取代表性樣品進(jìn)行瀝青回收，以檢測瀝青及礦料性能、級配情況。

(1)RAP指標(biāo)檢測及RAP回收瀝青指標(biāo)檢測結(jié)果如下表1、表2所示。

表1 RAP檢測結(jié)果

表2 RAP回收瀝青檢測結(jié)果

由RAP瀝青檢測結(jié)果可見，針入度及延度有所降低，軟化點及粘度值升高，回收瀝青性能雖在一定程度上產(chǎn)生老化，但其老化后技術(shù)指標(biāo)與SBS(I-D)改性瀝青技術(shù)要求相近。

(2)RAP礦料的級配分析。

現(xiàn)場抽取破碎后的代表性RAP經(jīng)抽提后進(jìn)行礦料性能及級配分析，經(jīng)檢測礦料壓碎值、針片狀含量、砂當(dāng)量等指標(biāo)均符合路用性能要求。同時經(jīng)多次抽提篩分取各檔通過率平均值見下表3。

表3 RAP礦料級配

1.2 新集料性能

新集料性能如下表4所示。

表4 集料檢測結(jié)果

1.3 新瀝青的選定

根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG F41-2008中再生混合料對新瀝青的選擇，考慮RAP中回收瀝青老化程度較輕，瀝青標(biāo)號仍采用SBS(I-D)改性瀝青。檢測結(jié)果見表5。

表5 SBS(I-D)改性瀝青檢測結(jié)果

1.4 填料及抗剝落劑的選擇

選定AMR抗剝落劑以0.3%的摻量黏附性為5級；熱再生混合料配合比選用的填料為礦粉，其視密度、粒度范圍、含水量、親水系數(shù)及加熱安定性檢測結(jié)果見表6。

表6 礦粉檢測結(jié)果

2 配合比設(shè)計

2.1 配合比試驗

為探索熱再生瀝青混合料在不同比例RAP摻配情況下的混合料性能，為選定合理的RAP摻配比例提供依據(jù)，確保熱再生瀝青路面的質(zhì)量控制，本次配合比以0%、10%、20%、30%、40%五個比例的RAP摻量分別進(jìn)行配合比試驗。

根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004密級配瀝青混凝土混合料礦料級配范圍要求，選定中粒式AC-16C級配范圍。RAP以10%、20%、30%、40%等比例與新礦料摻配，各規(guī)格的礦料摻配比例經(jīng)多次調(diào)整后選擇相對較優(yōu)的摻配比例為準(zhǔn)，以下為各RAP摻量與新礦料合成級配表7。

表7 礦料組成比例及合成級配

圖1 RAP摻量10%級配曲線

圖2 RAP摻量20%級配曲線

圖3 RAP摻量30%級配曲線

圖4 RAP摻量40%級配曲線

由圖1至圖4可知，不同RAP摻量的礦料級配通過各篩孔礦料比例的調(diào)整均可滿足所選定的AC-16C混合料礦料級配范圍。

2.2 新瀝青用量的估算以RAP摻量為30%為例，按下列估算瀝青總用量：

式中，Pb為估計的混合料中的總瀝青用量(%)；a為2.36mm篩孔以上集料的比例(%)；b為通過2.36mm篩孔且留在0.075mm篩孔上集料的比例(%)；c為通過0.075mm篩孔礦料的比例(%)；F為常數(shù)，F(xiàn)=0-2.0，取決于集料的吸水率。K為系數(shù)，K=0.18，當(dāng)0.075mm篩孔通過率為6%-10%時；K=0.20，當(dāng)0.075mm篩孔通過率等于或小于5%時。

計算所得總瀝青用量為5.2%，再按下式計算新瀝青用量：

即瀝青總用量減除RAP中瀝青含量為新瀝青用量。

式中，Pnd為再生混合料的新瀝青用量；Pb為熱再生混合料總瀝青用量；Pob為RAP中的瀝青含量(%)；n為RAP摻配比例(%)。

以添加30%的RAP料為例以估算所得新瀝青用量4.06%為中值，選擇3.06%、3.56%、4.06%、4.56%、5.06%等五個新瀝青用量成型馬歇爾試件。通過五組馬歇爾試驗，確定最佳瀝青用量為4.06%。RAP摻量為10%、20%、40%以同樣估算及計算方法選定瀝青含量并分別成型馬歇爾試件。

2.3 馬歇爾試驗

根據(jù)表6礦料組成比例及合成級配表，按2.2中式1及式2計算各組熱再生混合料新瀝青用量，分別選定五組瀝青用量進(jìn)行馬歇爾試件制作，各摻量瀝青混合料經(jīng)試驗選定最佳瀝青用量及混合料性能如表8所示。

表8 新礦料與RAP料各摻量混合料性能表

由以上試驗結(jié)果可知：

⑴RAP不同摻量的混合料密度與空隙率數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，無明顯變化規(guī)律。表明各RAP摻量的混合料通過級配比例的調(diào)整與新混合料性能接近；

⑵通過車轍試驗可見動穩(wěn)定度隨著RAP摻量的增加而明顯呈增大趨勢，其高溫穩(wěn)定性能在不同RAP摻量情況下均可滿足要求；

⑶穩(wěn)定度隨著RAP摻量的增大呈上升趨勢，根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了穩(wěn)定度的下限而無上限控制。穩(wěn)定度的增大雖表明混合料力學(xué)強度的提高，但并不說明穩(wěn)定度值越高混合料性能就越好。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗分析，在流值無明顯變化規(guī)律的情況下，穩(wěn)定度過高也可能導(dǎo)致瀝青路面過早產(chǎn)生龜裂；

⑷隨著RAP摻量的增加混合料48h殘留穩(wěn)定度及凍融劈裂強度比呈減弱趨勢，表明當(dāng)RAP控制在30%以內(nèi)時，混合料水穩(wěn)定性能可滿足要求，RAP摻量增加至40%以上時，其水穩(wěn)性明顯下降。

3 結(jié)論

廠拌熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計通過對RAP回收瀝青老化程度及礦料級配等方面的分析后進(jìn)行優(yōu)化摻配比例、瀝青標(biāo)號及用量的選擇及估算、確定各RAP摻量熱再生混合料最佳瀝青用量、混合料路用性能分析等基礎(chǔ)上，各地區(qū)及路段根據(jù)回收瀝青及礦料性能，推薦控制RAP摻配為30%的范圍內(nèi)進(jìn)行熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計及施工應(yīng)用。而一旦回收瀝青出現(xiàn)明顯或嚴(yán)重老化則需要通過采用再生劑進(jìn)行調(diào)整其熱再生混合料性能以達(dá)到理想的施工及技術(shù)要求。

[1]中華人民共和國交通部.JTGF40-2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范.

[2]中華人民共和國交通部.JTGF41-2008,公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范.

[3]中華人民共和國交通部.JTG E20-2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程.