復拌型就地熱再生瀝青混合料配合比設計及質量控制

巫裕潤,陳 琨

(華藍設計(集團)有限公司,廣西南寧 530000)

質量檢測與控制

復拌型就地熱再生瀝青混合料配合比設計及質量控制

巫裕潤,陳 琨

(華藍設計(集團)有限公司,廣西南寧 530000)

為了研究復拌型就地熱再生混合料的配合比設計及其質量控制,結合實例對復拌型就地熱再生瀝青混合料進行試驗分析.結果表明:在添加5%的A類再生劑、25%新AC-10瀝青混合料以及0．3%新瀝青的情況下,瀝青混合料滿足AC-13馬歇爾配合比設計的技術要求,路用性能試驗表明其滿足瀝青路面使用要求;指出就地熱再生施工過程中的質量控制重點在于對混合料溫度及施工溫度的監測,并且給出了質量控制措施及標準.

復拌型就地熱再生;配合比設計;路用性能;質量控制

0 引 言

傳統的瀝青路面養護維修模式主要是對舊瀝青路面采取銑刨重鋪或挖除重建[1-7],由此帶來2類突出問題:瀝青路面挖除或銑刨料的堆放需占用大量土地,同時固體廢棄物一定程度上對環境產生污染;舊路面材料中的瀝青、集料得不到重復利用,浪費有限的不可再生資源[8-12].隨著中國瀝青路面養護維修技術的快速發展以及人們環保意識的提升,傳統粗放式路面養護維修模式逐漸被遺棄,瀝青路面再生技術逐步被重視并應用.

就地熱再生技術運用專業熱再生機組,對舊瀝青路面實現加熱、耙松、添加再生劑(熱瀝青),并對再生后的瀝青混合料進行攤鋪、碾壓.本文總結復拌型就地熱再生配合比設計流程,結合實例剖析該類型熱再生瀝青混合料配合比設計方法,對再生后瀝青混合料路用性能進行評價,給出就地熱再生質量控制措施.

1 復拌型就地熱再生工藝及配合比

1．1 復拌型就地熱再生工藝

復拌型就地熱再生工藝指的是運用加熱機組對舊瀝青路面進行加熱軟化、耙松,并按設計摻量在已耙松的瀝青混合料上噴灑再生劑(熱瀝青),然后通過就地熱再生機組將噴灑過再生劑(熱瀝青)的瀝青混合料收集成截面呈梯形的料帶,該收集過程即為再生劑(熱瀝青)與舊瀝青混合料初步拌和過程;同時,在上述料帶中均勻加入定量已知級配的新瀝青混合料,新、舊瀝青混合料經過提升機提升,充分拌和后進行攤鋪、碾壓工序,完成瀝青路面就地熱再生施工.復拌型就地熱再生工藝流程如圖1所示.

圖1 復拌型就地熱再生工藝流程

復拌型就地熱再生工藝主要適用于舊瀝青路面混合料級配不良,且瀝青含量不滿足再生需要等情況,采用該類型再生的瀝青混合料可直接作為上面層或磨耗層使用.

1．2 復拌型就地熱再生瀝青混合料配合比設計

復拌型就地熱再生瀝青混合料配合比設計主要包括以下環節:舊瀝青路面混合料抽提、篩分試驗,評價舊瀝青性能;選擇再生劑類型,確定摻量以及再生劑對舊瀝青性能的影響;確定新添加瀝青混合料配合比及添加比例;通過試拌、試鋪,采用篩分試驗、浸水馬歇爾試驗以及凍融劈裂試驗等驗證再生瀝青混合料生產配合比.復拌型就地熱再生瀝青混合料配合比設計流程如圖2所示.

圖2 復拌型就地熱再生瀝青混合料配合比設計流程

2 舊瀝青路面礦料級配及回收瀝青性質

舊瀝青路面經過多年的使用后,瀝青混合料的各項性能呈現不同程度的衰減,主要表現為瀝青老化、舊瀝青礦料級配及油石比的改變等.瀝青路面再生,即是為了消除上述改變對瀝青路面路用性能的影響.因此,瀝青混合料配合比設計的前提是掌握舊瀝青路面材料的各項性質.

以某市政道路就地熱再生工程為例,舊瀝青路面上面層為4 cm厚AC-13細粒式瀝青混合料.取舊瀝青路面上面層混合料,經過抽提試驗可知舊料瀝青含量為4.3%,將抽提后的礦料進行篩分,級配結果如圖3所示.

圖3 舊瀝青路面上面層瀝青混合料級配曲線

由圖3可知,舊瀝青路面混合料級配整體偏粗,且部分位于2．36～9．5 mm篩孔范圍的通過率低于級配下限,表明舊瀝青路面混合料級配不合理.對抽提試驗回收到的舊瀝青進行針入度、延度和軟化點試驗,試驗結果如表1所示.

表1 舊瀝青路面上面層回收瀝青性能試驗結果

由表1可知,舊瀝青路面回收瀝青的針入度、軟化點及延度等基本性能較70＃石油瀝青均出現大幅改變,針入度大幅降低,軟化點及延度不同程度下降,表明舊瀝青已出現嚴重老化,需加入再生劑完成瀝青再生.依據舊瀝青路面級配以及回收瀝青試驗結果,采用復拌型就地熱再生工藝對舊瀝青路面混合料級配進行調整,并再生利用.

3 選擇再生劑類型及確定摻量

3．1 再生劑種類的選擇

對舊瀝青混合料添加再生劑時,首先應對再生劑種類進行選擇,需具備滲透性強、施工和易性好等特點.選擇自主研發的再生劑A與輕油型再生劑B為例進行瀝青再生試驗,分別在回收瀝青中加入3%(舊瀝青含量的百分比)的再生劑,試驗結果如表2所示.

表2 舊瀝青路面上面層回收瀝青摻加再生劑試驗結果

采用再生劑恢復舊瀝青性能的目標是將舊瀝青性能恢復至舊路面使用瀝青標號(70＃)的下一等級(50＃).對上述2種再生劑效果分析可知,在針入度及軟化點都滿足要求的前提下,A類再生劑對舊瀝青延度性能的改善優于B類再生劑,同時A類再生劑使針入度的恢復接近規范中值.因此,推薦使用A類再生劑.

3．2 再生劑摻量的確定

在選擇A類再生劑后,通過分析摻加不同比例的A類再生劑對瀝青三大指標的影響,確定再生劑的摻量,試驗結果如表3所示.

由表3可知,A類再生劑在摻加量為5%時,再生瀝青的三大指標滿足規范對50＃石油瀝青的要求,且針入度指標位于規范中值.因此,確定再生劑摻量為5%.

表3 A類再生劑摻量對瀝青三大指標的影響結果

4 新添加瀝青混合料配合比及添加比例的確定

4．1 新添加瀝青混合料配合比

復拌工藝對舊瀝青路面進行熱再生時,需在舊瀝青混合料中摻加一定比例的新混合料,其主要目的是為調整舊瀝青路面礦料級配,改善路面使用性能.通過抽提篩分試驗得知,舊瀝青路面混合料中細集料缺失、級配整體偏粗;故采用AC-10密級配瀝青混合料根據舊瀝青路面篩分結果調整礦料級配曲線.經過對級配曲線的多次調整,確定AC-10的生產配合比,即4.75～9.5 mm碎石、粗石粉、石屑、礦粉的比例為42∶8∶45∶5,級配曲線如圖4所示.

圖4 新添加瀝青混合料AC-10級配曲線

4．2 新瀝青混合料的添加比例

在確定添加料級配后,需對新料添加量予以確定.《公路瀝青路面再設技術規范》(JTG F41—2008)對復拌型就地熱再生新摻加料比例的規定是“不超過舊瀝青混合料的30%”,在滿足規范要求的前提下,需盡可能提高舊路面材料的利用率.因此,選擇新料摻加比例分別為5%、15%、25%(占舊瀝青混合料的質量百分比),不同新料摻量下再生混合料合成級配曲線如圖5所示.

由圖5可知,隨著新瀝青混合料加入量的提高,再生瀝青混合料合成級配曲線逐漸趨于平緩,且靠近AC-13級配中值.因此,結合配合比設計結果和規范,確定新料摻加比例為舊瀝青混合料質量的25%.

圖5 摻加不同比例新料的就地熱再生級配曲線

經過計算,本次復拌就地熱再生中新料與舊料的含量分別為20%與80%.同時可得到復拌就地熱再生瀝青混合料合成級配,如表4所示.

表4 復拌型就地熱再生瀝青混合料礦料級配組成

4．3 確定新瀝青最佳摻量

在摻入5%(占舊瀝青含量的百分比)A類再生劑以及適當比例新AC-10瀝青混合料后,需添加新石油瀝青調整再生混合料油石比.新瀝青摻量應以加入新料后礦料總質量為基準,按0、0.3%、0.5%、0.7%進行摻加,進而測定馬歇爾穩定度、流值,計算礦料間隙率(VMA)、孔隙率等,最終確定新瀝青的最佳摻量.通過對新瀝青摻量的馬歇爾試驗技術指標進行分析,確定新瀝青最佳摻量為0．3%.試驗結果顯示,在此摻量下的瀝青混合料各項馬歇爾技術指標完全滿足規范要求,如表5所示.

表5 復拌型就地熱再生瀝青混合料馬歇爾試驗結果

5 復拌再生后瀝青混合料的性能評價

通過對再生劑、新瀝青混合料以及新瀝青摻量開展各項試驗,得到該復拌型就地熱再生配合比中需添加5%A類再生劑(以舊瀝青質量百分比為基準)、25%新AC-10瀝青混合料(以舊瀝青混合料的質量百分比為基準)以及0．3%新瀝青(以加入新料后礦料總質量為基準).

按上述混合料配合比設計結果成型各類型試件,分別進行車轍、低溫彎曲、浸水馬歇爾以及凍融劈裂試驗,以檢測新配合比設計下的瀝青混合料高低溫性能以及水穩定性,進而評價該復拌型就地熱再生混合料的路用性能.試驗結果如表6所示.

表6 復拌型就地熱再生瀝青混合料路用性能試驗結果

由表6可知,該復拌型就地熱再生瀝青混合料配合比設計滿足規范對AC-13瀝青混合料各項技術指標的要求,且路用性能檢測合格,進而表明本次復拌型就地熱再生瀝青混合料配合比設計合理,具備可實施性.

6 就地熱再生質量控制措施及標準

采用就地熱再生工藝進行瀝青路面施工時,應遵循“分階段、抓重點、強標準”原則加強質量控制,主要分為3個階段:施工前舊路全方位評價、施工中全過程質量控制以及施工后交工驗收質量評價.

6．1 施工前舊路全方位評價

在采用就地熱再生工藝施工前應對舊路面進行詳細調查,并對舊瀝青路面混合料進行篩分試驗、馬歇爾試驗等,以評價瀝青混合料中瀝青的老化程度、礦料級配狀況以及馬歇爾指標等.

6．2 施工中全過程質量控制

就地熱再生施工過程中的質量控制是確保工程質量的核心,質量控制的重點在于對混合料溫度及施工溫度的監測.施工全過程質量控制標準如表7所示.

表7 就地熱再生施工中全過程質量控制標準

6．3 施工后交工驗收質量評價

施工完成后,對新瀝青路面進行質量檢測,主要檢測項目有壓實度、平整度、摩擦系數以及滲水系數等.質量要求如表8所示.

表8 復拌型就地熱再生交工驗收質量標準

7 結 語

(1)復拌型就地熱再生配合比設計的關鍵在于選擇再生劑及新添加混合料的類型,并確定再生劑、新瀝青混合料及新瀝青的摻量.

(2)本文的復拌型就地熱再生瀝青混合料配合比設計為:添加5%A類再生劑(以舊瀝青質量百分比為基準)、25%新AC-10瀝青混合料(以舊瀝青混合料的質量百分比為基準)以及0．3%新瀝青(以加入新料后礦料總質量為基準).對上述配合比設計進行瀝青路面路用性能驗證,結果表明本次配合比設計合理,具備可實施性.

(3)就地熱再生施工過程中的質量控制是確保工程質量的核心,質量控制的重點在于對混合料溫度及施工溫度的監測.

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[責任編輯:杜衛華]

Research on Mix Design and Quality Control of Hot In-place Recycling Asphalt Mixture by Remixing

WU Yu-run,CHEN Kun
(Hualan Design&Consulting Group Co．,Ltd．,Nanning 530000,Guangxi,China)

In order to study the mix design and quality control of hot in-place recycling by remixing,the experimental analysis of hot in-place recycling asphalt mixture was carried out based on practical case．The results show that the asphalt mixture meets the technical requirements of AC-13 Marshall mix design in the case of adding 5%of regenerant A,25%of new AC-10 asphalt mixture and 0．3%of fresh asphalt,and the test indicates that the pavement performance is also satisfactory．It is pointed out that the key to quality control in the process of hot in-place recycling is the monitoring of the temperatures of mixture and construction,and related measures and standards are proposed．

hot in-place recycling by remixing;mix design;pavement performance;quality control

U416．26

B

1000-033X(2017)05-0108-05

2016-11-23

內蒙古交通運輸廳科技基金項目(NJ-2011-13)

巫裕潤(1988-),男,廣西南寧人,高級工程師,研究方向為道路工程.