廠拌熱再生瀝青混合料目標配合比設計及質量控制

林善偉

(福建省交通科研院有限公司，福州 350004)

0 引言

在我國已經建成的高速公路中， 瀝青路面結構約占80%～90%；雖然高速公路瀝青路面的設計壽命一般為15年，但從實際情況看，多數瀝青路面在運營后的2～3 年，就要進行小范圍的維修，在運營后的4～5 年，就要進行中等范圍的維修，在運營后的8～10 年，就需要進行大范圍的維修。瀝青路面維修時，若將銑刨產生的大量瀝青混合料廢棄，既污染環境，又造成資源的極大浪費。 瀝青路面再生已經成為國際上道路維修改造的主要方法， 對比使用新材料的瀝青路面可節約成本，且節能環保效益顯著。隨著我國高速公路大規模進入維修期， 廠拌熱再生技術引起了人們極大的關注。

本文結合工程實際， 對某高速公路瀝青路面廠拌熱再生瀝青混合料(AC-16C)目標配合比進行設計，并對生產施工過程的質量控制作出一些分析建議。 該瀝青混合料實際應用于瀝青路面結構層的下面層， 所以以下涉及指標以瀝青路面下面層技術要求為準。

1 瀝青路面廠拌熱再生瀝青混合料(AC-16C)目標配合比設計

1.1 原材料的選用

瀝青路面廠拌熱再生混合料(AC-16C)采用的回收瀝青路面材料(RAP)來自某段高速公路瀝青路面，粗細集料采用當地產玄武巖石料，礦粉采用石灰巖礦粉，抗剝落劑采用AR-II 型抗剝落劑，瀝青采用SBS 改性瀝青。對原材料進行檢測， 礦粉、SBS 改性瀝青、 回收瀝青路面材料(RAP)(根據實際情況分為RAP1、RAP2 兩檔)、 粗細集料各項指標均符合 《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)、《公路瀝青路面再生技術規范》(JTG/T 5521-2019)規范要求，其中回收瀝青路面材料(RAP)各項指標見表1。 對各礦料進行篩分，篩分結果見表2。

表1 回收瀝青路面材料(RAP)檢測結果

表2 礦料篩分結果

1.2 設計級配與最佳瀝青用量的確定

根據 《公路瀝青路面再生技術規范》(JTG/T 5521-2019)廠拌熱再生混合料配合比設計要求，回收瀝青路面材料(RAP)摻配比例一般為15%～30%，結合工程實際回收瀝青路面材料(RAP)的含水率、礦料的級配變異情況，以及拌合設備的類型與加熱干燥能力、 新集料的性質等，確定本次回收瀝青路面材料(RAP)和新集料的摻配比例19：81，其中回收瀝青路面材料(RAP)根據實際情況分為9.5mm～19mm(RAP1)、0mm～9.5mm(RAP2)兩檔，兩檔比例為10：9。根據礦料篩分結果，設計出三組級配，各級配每檔質量比見表3，其級配曲線見圖1，合成級配見表4。

表3 各礦料比例

圖1 合成級配

表4 級配曲線表

按上述三種級配， 根據 《公路瀝青路面再生技術規范》(JTG/T 5521-2019)廠拌熱再生瀝青混合料配合比設計方法，結合實際，估算熱再生瀝青混合料中瀝青用量4.6%，新添加瀝青用量等于估算瀝青總量減去(RAP)中的瀝青含量0.92%(通過抽提法測出瀝青含量， 通過級配比例計算瀝青比例)，即新添加瀝青含量為3.68%。 按照上述瀝青用量分別制作馬歇爾試件， 進行馬歇爾試驗，結果見表5。

表5 馬歇爾試驗結果

根據馬歇爾試驗結果進行參數分析， 級配2 的馬歇爾試件試驗結果符合設計要求， 因此選擇級配2 作為設計級配。以級配2 為設計級配，并按照熱再生瀝青混合料的瀝青含量4.0%、4.3%、4.6%、4.9%、5.2%，分別制作馬歇爾試件，進行馬歇爾試驗，結果見表6 和圖2。

從圖2 空隙率圖、瀝青飽和度圖可以看出，選定的瀝青用量范圍覆蓋了設計空隙率的合格范圍(4%～6%)及瀝青飽和度要求范圍(65%～75%)，但從密度曲線圖看，馬歇爾試件的毛體積密度在選定的瀝青用量范圍內未出現峰值。 因此，以設計目標空隙率4.5%對應的瀝青用量作為OAC，從空隙率曲線圖可以讀出，4.5%空隙率對應的瀝青用量是4.56%。 除VMA 外，其余各項指標符合技術要求的瀝青用量范圍如圖3 所示。 參考圖2，各項指標均符合技術要求的瀝青用量共同區間是4.40%～4.76%，即OACmin～OACmax為4.40%～4.76%。 因此，OAC2計算如下：OAC2=(OACmin+OACmax)/2=(4.40%+4.76%)/2=4.58%。最佳瀝青用量取OAC1和OAC2的平均值計算如下：OAC=(OAC1+OAC2)/2=(4.56%+4.58%)/2=4.57%。 考慮到回收瀝青路面材料(RAP)瀝青老化等不利因素，因此以換算成新集料的瀝青用量4.60%(實際添加瀝青含量3.68%) 作為最佳瀝青用量。

表6 馬歇爾試驗結果

圖2 馬歇爾試驗結果

圖3 各項指標均符合要求的瀝青用量

1.3 設計級配與最佳瀝青用量的驗證

按照熱再生瀝青混合料的瀝青含量4.60%(實際添加瀝青含量3.68%)制作馬歇爾試件，馬歇爾試件試驗結果如表7 所示。對熱再生瀝青混合料路用性能進行試驗，試驗結果如表8 所示。

表7 最佳瀝青用量下的馬歇爾試驗結果

表8 最佳瀝青用量下的混合料路用性能

從表7、表8 可知，該瀝青路面廠拌熱再生瀝青混合料(AC-16C)目標配合比設計結果滿足規范對瀝青混合料(AC-16C)各項技術指標要求。

2 瀝青路面廠拌熱再生瀝青混合料(AC-16C)質量控制

2.1 生產配合比的確認

按照上述目標配合比各檔料進料比例， 通過瀝青拌合樓生產熱倉料，進行生產配合比設計，并在生產配合比設計后進行瀝青混合料試拌與試鋪， 根據試驗路的檢測結果與施工效果，進行經驗總結，確定生產用的標準配合比。 在材料確定后，不能在生產過程中隨意調整，應保持材料的穩定性， 在檢測中發現材料發生變化并且瀝青混合料的馬歇爾、礦料級配等指標不符合要求時，應對配合比進行及時調整驗證， 使瀝青混合料的質量符合要求并保持相對穩定。若回收瀝青路面材料(RAP)質量或新材料質量變動過大時，則須重新進行配合比設計。

2.2 對原材料的質量控制

在原材料方面，必須對回收瀝青路面材料(RAP)的含水率進行控制，切不可過高，否則會影響回收瀝青路面材料(RAP)的加熱效率，從而影響瀝青混合料的性能。 回收瀝青路面材料(RAP)在回收和存放時不得混入水泥混凝土廢料、 底基層廢料等雜物。 在對回收瀝青路面材料(RAP)破碎時，應將料堆的回收瀝青路面材料(RAP)通過裝載機等工具進行充分混合， 再通過柔性破碎技術對回收瀝青路面材料(RAP)進行破碎篩分，并按設定的規格9.5mm～19mm、0mm～9.5mm 分別進行堆放。 同時，對其他材料也應加強生產過程中的檢測， 嚴格控制進場材料的質量。

2.3 對拌合樓的拌和質量和施工過程控制

在瀝青拌合樓方面，正式生產前，應確保拌合樓的生產能力與回收瀝青路面材料(RAP)烘干滾筒的生產能力相匹配，回收瀝青路面材料(RAP)嚴禁與火直接接觸，兩者應保持至少450mm 以上距離，同時加熱溫度應保持在120℃左右。 烘干滾筒內必須設置有防粘貼設備，以避免烘干滾筒筒壁與回收瀝青路面材料(RAP)在烘干過程中發生粘貼。相較于未使用回收瀝青路面材料(RAP)的瀝青混合料，使用回收瀝青路面材料(RAP)的瀝青混合料在拌合站的拌和時間應延長10～30s 左右，其中干拌時間延長5～10s，出料溫度宜高10℃左右。在運輸、攤鋪、碾壓方面，回收瀝青路面材料(RAP)的瀝青混合料與未使用回收瀝青路面材料(RAP)的瀝青混合料相似，可參照執行。 當采用廠拌熱再生瀝青混合料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。

3 結語

回收瀝青路面材料(RAP)的摻量及新瀝青的摻量對于廠拌熱再生瀝青混合料(AC-16C)目標配合比設計非常關鍵， 而質量控制的重點則在于對回收瀝青路面材料(RAP)、原材料以及瀝青混合料的質量控制以及施工現場的過程控制。通過選擇合適的原材料與合理的級配設計，廠拌熱再生瀝青混合料的各項試驗指標都可以達到普通瀝青混合料的技術指標要求和質量標準， 具有良好的經濟效益和推廣價值。