就地熱再生瀝青混合料配合比設計
——以太原南收費站改造工程為例

劉小強

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

作為一種預防養護技術，就地熱再生施工速度快速，具有節約材料、環保的優點[1]。太原南收費站改造工程時間緊、任務重，收費站前后約6 km的路面改造采用了就地熱再生技術。以太原南收費站改造工程為例闡述了就地熱再生瀝青混合料配合比設計及對確定混合料路用性能設計檢驗。

1 配合比設計用材料

配合比設計用復拌型再生瀝青混合料為太長高速公路K9+831下行瀝青路面上面層切取的AC-16瀝青混凝土板塊；新瀝青采用平遙生產的SBS（I-C型）改性瀝青；再生劑采用瀝青混凝土再生劑JP-I型；集料采用壽陽縣生產的9.5～16 mm、9.5～13.2 mm、4.75～9.5 mm碎石和0～4.75 mm石屑；礦粉采用太鋼生產的礦粉。通過試驗，配合比設計所用材料試驗檢測結果均符合《公路工程集料試驗規程》要求[2]。

2 配合比設計

2.1 舊瀝青路面材料級配及瀝青用量

在樣品中隨機選取塊狀瀝青混合料6份，單獨加熱后剔除邊緣混合料，剩余樣品經完全分散后取樣進行級配抽提試驗，考慮到原瀝青在長期使用過程中發生老化并與礦料黏附不牢固。在進行抽提前取潔凈三氯乙烯溶劑浸泡2 h，抽提后進行篩分分析原路面瀝青混合料級配狀況，舊瀝青路面材料抽提篩分試驗結果及AC-16級配范圍要求見表1。

表1 舊瀝青路面材料抽提篩分試驗結果及AC-16級配范圍要求

從圖1看出，此路段原路面瀝青混合料瀝青用量相對平穩，所有曲線均在中值附近，全部在級配曲線范圍內，設計要求添加15%新料AC-16瀝青混合料，設計時新骨料的添加為粗集料和細骨料，原路面瀝青混合料瀝青用量按照平均值進行配合比設計，但在施工過程中應及時抽檢，根據現場實際情況對瀝青用量做出相應調整，及時應對原路面存在的變異性。

圖1 抽提試驗級配曲線與限制曲線對比

2.2 舊瀝青回收與再生劑用量的確定

按相關規范，對舊瀝青路面材料中的瀝青進行了抽提回收、檢測，檢測的主要指標有25℃針入度等。因原瀝青路面在自然環境使用時間較長，膠結料已經發生了老化，致使使用性能水平降低。在舊膠結料中加入部分再生劑使其性能部分恢復。在回收膠結料的基礎上，摻加不同比例的再生劑，進行技術指標檢驗[3]。

表2 添加不同劑量再生劑的瀝青性能

瀝青膠結料經過長時間使用，會出現膠質含量減少、瀝青質含量增加及輕組分缺失現象，其造成軟化點升高、延度下降。通過加入再生劑，瀝青技術指標可以部分修復。從圖2可以看出，針入度與軟化點隨著再生劑用量的變化而變化，根據相關規范，從圖讀取再生劑合理范圍，針入與軟化點指標均為12%.

圖2 瀝青膠結材料技術指標變化圖示

2.3 級配設計

從瀝青銑刨料（RAP）級配結果得出該路段原級配屬AC-16瀝青混合料，設計增加新骨料使合成級配符合AC-16混合料關于級配范圍的要求[4]，新礦料篩分情況見表3。

表3 礦料篩分結果

根據RAP級配情況及新礦料篩分分析，如要改變級 配 需 添 加 9.5～16 mm、9.5～13.2 mm、4.75～9.5 mm、0～4.75 mm、礦粉，總量為再生混合料的15%，以保證目前新料添加工藝下瀝青混合料的均勻性，參照AC-16瀝青混合料規范要求，新礦料比例為9.5～16 mm∶9.5～13.2 mm∶4.75～9.5 mm∶0～4.75 mm∶礦粉為4∶2∶3∶5∶1，級配計算見表4。

表4 再生混合料級配范圍

圖3 再生混合料級配曲線圖

2.4 確定最佳瀝青用量

再生瀝青混合料配合比設計中以膠結料總量作為總的瀝青用量，包含以下3個部分：舊瀝青混合料膠結料部分、再生劑部分（以占舊瀝青膠結料質量百分比計）和新加入瀝青部分。該次確定最佳瀝青用量試驗以總礦料質量為基數，以總油石比為4.5%、4.8%、5.1%、5.4%、5.7%分別進行馬歇爾試驗（擊實溫度為146℃）。依據馬歇爾試驗結果繪制最佳瀝青油石比曲線見圖4。

圖4 最佳瀝青油石比曲線圖

根據試驗的結果，得出a1=5.10，a2=5.10，a3=5.15，a4=5.35，OAC1=5.18，OACmin=5.18，OACmax=5.18，OAC2=5.18，得出最佳油石比為5.18%，最佳瀝青用量為4.92%.

2.5 新瀝青添加量的確定

原路面RAP材料油石比4.86%，根據馬歇爾試驗及相關技術規范，擬定復拌型就地熱再生配合比。舊瀝青路面混合料、再生劑及新AC-16配合比為85%∶12%∶15%.

3 再生瀝青混合料設計檢驗

3.1 水穩定性檢驗

3.1.1 殘留馬歇爾穩定度試驗

采用舊瀝青路面混合料、再生劑及新AC-16配合比為85%∶12%∶15%的材料制備試驗試件。按試驗結果，殘留穩定度為91.1，滿足規范要求。

3.1.2 凍融劈裂試驗

采用舊瀝青路面混合料、再生劑及新AC-16配合比為85%∶12%∶15%的材料制備試驗試件。按試驗結果，凍融劈裂強度比為85.3%，滿足規范要求。

表5 凍融循環劈裂強度試驗表

3.2 高溫穩定性檢驗

按技術要求，在最佳瀝青含量制備車轍試件，按試驗結果，動穩定度DS=5339次/mm，滿足規范要求。

表6 動穩定度試驗表

4 結論與建議

本文以太原南收費站改造工程為依托，通過對確定級配進行的路用性能分析，得出設計配合比條件下再生瀝青混合料相關技術指標。

a）通過抽提試驗分析了既有路瀝青混合料級配范圍，確定了舊瀝青回收與再生劑用量。

b）通過添加不同劑量再生劑的瀝青性能試驗，分析了瀝青膠結材料技術指標變化情況。

c）再生瀝青混合料配合比設計中以膠結料總量作為總的瀝青用量，通過馬歇爾試驗得出瀝青混合料各項路用性能指標，進而得出最佳油石比及最佳瀝青用量。

d）通過劈裂試驗、高溫穩定性試驗，對確定的最佳油石比及瀝青用量情況下的瀝青混合料進行檢驗，結果滿足規范要求。