浅谈沥青路面就地热再生混合料配合比设计

江成云

【摘 要】本文结合工程实例简述了沥青混凝土路面就地热再生混合料配合比设计

【关键词】沥青混凝土路面；就地热再生；混合料；设计

前言

随着我区经济社会的飞速发展，宁夏境内的G6线（京藏高速）、G20线（青银高速）在建成通车7-8年后，沥青路面在自然、荷载等因素的作用下，逐渐出现了大量的路面病害，尤其以路面车辙为主。2007年以前，处治路面车辙的主要方法是把路面病害按照一定的深度进行铣刨，废旧沥青混合料彻底清除后，重新用新沥青混合料进行铺筑。因为废旧沥青混合料没有有效利用，多年来废弃的沥青混合料都堆放在沿线的各养护作业站，一方面造成养护资源的浪费，另一方面对环境污染也很严重。2008为了配合交通运输部“材料节约与循环利用专项行动计划”，宁夏公路管理局进行了多方面的考察和调研，引进了沥青路面就地热再生技术并在高速公路路面养护中大力推广应用，截止“十一五”末，共采用就地热再生技术修复高速公路路面168.39万平方米，经过3年跟踪观测，使用效果良好。根据笔者多年经验，认为推广应用沥青路面就地热再生技术，关键在再生后沥青混合料配合比设计，以下结合G6线（京藏高速）K1078+053-K1283+000段就地热再生施工为例，浅谈沥青路面就地热再生混合料配合比设计，仅供参考。

一、沥青路面就地热再生混合料配合比设计思路

经过多年使用的旧沥青路面内部会有骨料级配改变和沥青老化两种主要变化，因此就地热再生沥青混合料的配合比设计应分四个步骤进行：一是对沥青路面进行实地勘察对沥青路面的变形（车辙、拥包、波浪、沉陷）病害调查；路面抗滑性能调查；强度调查；损坏（错台、网裂、松散、过度磨损等）病害调查。根据实地勘察结果，对照高等级公路就地热再生标准，选定就地热再生施工方案。二是对旧沥青路面钻取芯样，利用芯样和实验室检测设备，对沥青混合料的级配及油石比进行检验；三是对旧沥青检验及添加剂后沥青的检验；四是再生沥青混合料的设计。

再生混合料配合比设计的重要性，在于它是再生路面使用性能的保证条件之一。旧沥青路面经过多年行车碾压，在荷载作用和自然因素作用下，沥青混合料的骨料颗粒受到反复搓磨甚至压碎，导致沥青混合料级配变化，或多或小偏离规范要求，应通过对旧沥青路面提前进行路面调查，检验车辙深度，路面裂痕等病害，进行取有代表性芯样进行室内抽提试验检测沥青用量和沥青混合料级配，进行数据分析计算新沥青混合料与旧沥青混合料的合成级配。此举也有助于路面的耐久性和耐热性的提高。

老化的沥青路面表现为表面脆化，容易出现裂纹、松散、车辙等病害。沥青路面的老化主要是指沥青的老化的化学变化，主要表现为油分减少、沥青质增加、胶质增加，通过对旧沥青路面进行阿布森法回收沥青方法进行试验，通过相应的常规性能指标检验，针入度减小、软化点升高、延度降低等等，与新沥青相差甚远。

随着新骨料的添加和旧沥青的老化，需要通过配合比设计，根据合成级配适当添加新沥青和再生剂来改善混合料类型。即根据再生剂厂家提供的经验，试验室进行掺配和试验结果，将再生刘与老的沥青按一定比例进行混合，以恢复已老化沥青的各种性能。

二、沥青路面就地热再生混合料配合比设计

1.路面旧料抽提回收试验

施工路段路面旧沥青混合料抽提回收试验结果见表1、表2。经过试验检测测得原路面沥青含量平均值为4.64%、4.75%。

由试验结果可知：原路面施工时实际采用的是SAC-13型级配，混合料矿料级配中0.075mm筛孔通过率不符合规范要求，表明混合料的级配出现了一定程度的细化，且基本在SAC-13的规范要求之内。同时可以看出原路面沥青针入度降低、延度下降、软化点增大，说明沥青老化现象比较严重。

2.原材料的添加与再生混合料类型的选择。

本次配合比设计时，为了提高再生混合料的抗车辙变形能力，添加了S9（10～20mm碎石）、S12（5～10 mm碎石）、S14（3～5mm碎石）三种新集料以改善原有路面的矿料级配，再生后的沥青混合料级配类型定为AC-16C型。

3.再生沥青标号的选择。

由于再生沥青混合料的品质要求与普通沥青混合料的要求基本一致，故对再生沥青标号的选择一般与普通沥青路面对沥青标号的选择基本一样。本次就地热再生工程所在地宁夏地区夏天热，冬天冷，气候干旱，属2-2-4气候分区，高速、一级公路新修沥青路面一般选择90号A级沥青。热再生施工时新沥青混合料选择90号A级新沥青进行拌和。

4.再生剂用量确定

按照《公路沥青路面再生技术规范》就地热再生混合料配合比设计方法C.4.1要求：再生沥青标号的设计目标是使其接近新路面上的沥青标号，由于需要考虑拌和和摊铺过程的沥青老化，再生沥青的标号要比同一地区经常使用的新沥青标号低。因此，本次旧路面沥青再生指标再生到新沥青经拌和运输到施工现场但未摊铺时新沥青老化后的指标即可。

从实践效果看，沥青再生剂的添加量应该是以新沥青混合料运输到施工现场后但未摊铺前的沥青指标为目标确定再生剂的添加量，更为符合实际情况。因此，本次再生剂的添加量按此考虑。

本次热再生工程中再生剂掺量通过沥青三大指标常规试验确定再生沥青标号确定为70号A级沥青。试验结果见表3

5.新料掺配率

经过对旧路面调查，发现沥青含量较大，再加之路面车辙深，通过施工试验路段，新料的添加量约在20%～30%之间波动，设计新料的边界也按此控制。施工时也控制在此范围。理论上，影响级配的最大误差为0.5%，经试拌试铺，25%新料添加量较优，故确定新料添加量为25%。

6. 矿质集料合成级配的设计

（详见表4）

7.新料沥青用量确定

新料分别在沥青用量为3.5%、3.0%、2.5%、2.0%、1.5%、1.0%下拌和，经目测，沥青含量为1.5%～3.5%时，拌和料基本没有花白料，沥青膜厚度适宜。在新料：旧料=25%：75%拭配时初步估算其沥青用量为2.5%，其最终新料沥青用量根据再生沥青混合料的最佳沥青用量来确定。现场施工前根据施工路段车辙深度推算新料加量，再根据新料加量确定旧料的用量后根据旧料的实测沥青用量，再生剂的用量反算新料的沥青用量。

8.再生混合料的最佳初始沥青用量的确定

（1）由于再生混合料旧料发生磨圆、细化等变化，导致集料棱角性降低，矿质混合料间隙率减小，加之马歇尔试验确定的油石比相对又较大，容易出现沥青过饱和情况的发生。因此，此次设计采用旋转压实仪法确定沥青混合料的沥青用量，并将空隙率设计为4.0%，新混合料的沥青含量控制在2.5%，级配为AC-16C型的混合料。

再生沥青混合料采用旋转压实仪成型试件，旋转压实仪设定的单位压力为0.6MPa。根据高速公路预计交通量数据，选择压实次数N最初=9次，N设计=125次，N最大=205次。依据Superpave设计标准，在同条件下成型试件时，将旋转压实次数设定在N设计=125次。沥青混合料体积性质见表5。

依据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004），试验段再生沥青混合料的马歇尔试验结果见表6、高温稳定性能的试验结果见表7。

根据试验结果可以看出试验数据满足技术标准。

三、沥青混合料配合比设计结论

根据所用的集料、沥青等原材料，按照规范设计标准进行室内配合比设计，得到的最佳沥青用量为4.0%。沥青混合料的体积指标符合设计要求，本配合比设计可作为生产配合比依据。

参考文献：

[1]《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）；

[2]《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）；

[3]《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E40-2011）；

[4]《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）；

[5]《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ073.2-2001）；

[6]《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）；

[7]《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）；

[8]《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）；

[9]《宁夏高速公路沥青路面施工指南》。