厂拌热再生沥青混合料目标配合比设计及质量控制

林善伟

(福建省交通科研院有限公司，福州 350004)

0 引言

在我国已经建成的高速公路中， 沥青路面结构约占80%～90%；虽然高速公路沥青路面的设计寿命一般为15年，但从实际情况看，多数沥青路面在运营后的2～3 年，就要进行小范围的维修，在运营后的4～5 年，就要进行中等范围的维修，在运营后的8～10 年，就需要进行大范围的维修。沥青路面维修时，若将铣刨产生的大量沥青混合料废弃，既污染环境，又造成资源的极大浪费。 沥青路面再生已经成为国际上道路维修改造的主要方法， 对比使用新材料的沥青路面可节约成本，且节能环保效益显著。随着我国高速公路大规模进入维修期， 厂拌热再生技术引起了人们极大的关注。

本文结合工程实际， 对某高速公路沥青路面厂拌热再生沥青混合料(AC-16C)目标配合比进行设计，并对生产施工过程的质量控制作出一些分析建议。 该沥青混合料实际应用于沥青路面结构层的下面层， 所以以下涉及指标以沥青路面下面层技术要求为准。

1 沥青路面厂拌热再生沥青混合料(AC-16C)目标配合比设计

1.1 原材料的选用

沥青路面厂拌热再生混合料(AC-16C)采用的回收沥青路面材料(RAP)来自某段高速公路沥青路面，粗细集料采用当地产玄武岩石料，矿粉采用石灰岩矿粉，抗剥落剂采用AR-II 型抗剥落剂，沥青采用SBS 改性沥青。对原材料进行检测， 矿粉、SBS 改性沥青、 回收沥青路面材料(RAP)(根据实际情况分为RAP1、RAP2 两档)、 粗细集料各项指标均符合 《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)、《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)规范要求，其中回收沥青路面材料(RAP)各项指标见表1。 对各矿料进行筛分，筛分结果见表2。

表1 回收沥青路面材料(RAP)检测结果

表2 矿料筛分结果

1.2 设计级配与最佳沥青用量的确定

根据 《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)厂拌热再生混合料配合比设计要求，回收沥青路面材料(RAP)掺配比例一般为15%～30%，结合工程实际回收沥青路面材料(RAP)的含水率、矿料的级配变异情况，以及拌合设备的类型与加热干燥能力、 新集料的性质等，确定本次回收沥青路面材料(RAP)和新集料的掺配比例19：81，其中回收沥青路面材料(RAP)根据实际情况分为9.5mm～19mm(RAP1)、0mm～9.5mm(RAP2)两档，两档比例为10：9。根据矿料筛分结果，设计出三组级配，各级配每档质量比见表3，其级配曲线见图1，合成级配见表4。

表3 各矿料比例

图1 合成级配

表4 级配曲线表

按上述三种级配， 根据 《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)厂拌热再生沥青混合料配合比设计方法，结合实际，估算热再生沥青混合料中沥青用量4.6%，新添加沥青用量等于估算沥青总量减去(RAP)中的沥青含量0.92%(通过抽提法测出沥青含量， 通过级配比例计算沥青比例)，即新添加沥青含量为3.68%。 按照上述沥青用量分别制作马歇尔试件， 进行马歇尔试验，结果见表5。

表5 马歇尔试验结果

根据马歇尔试验结果进行参数分析， 级配2 的马歇尔试件试验结果符合设计要求， 因此选择级配2 作为设计级配。以级配2 为设计级配，并按照热再生沥青混合料的沥青含量4.0%、4.3%、4.6%、4.9%、5.2%，分别制作马歇尔试件，进行马歇尔试验，结果见表6 和图2。

从图2 空隙率图、沥青饱和度图可以看出，选定的沥青用量范围覆盖了设计空隙率的合格范围(4%～6%)及沥青饱和度要求范围(65%～75%)，但从密度曲线图看，马歇尔试件的毛体积密度在选定的沥青用量范围内未出现峰值。 因此，以设计目标空隙率4.5%对应的沥青用量作为OAC，从空隙率曲线图可以读出，4.5%空隙率对应的沥青用量是4.56%。 除VMA 外，其余各项指标符合技术要求的沥青用量范围如图3 所示。 参考图2，各项指标均符合技术要求的沥青用量共同区间是4.40%～4.76%，即OACmin～OACmax为4.40%～4.76%。 因此，OAC2计算如下：OAC2=(OACmin+OACmax)/2=(4.40%+4.76%)/2=4.58%。最佳沥青用量取OAC1和OAC2的平均值计算如下：OAC=(OAC1+OAC2)/2=(4.56%+4.58%)/2=4.57%。 考虑到回收沥青路面材料(RAP)沥青老化等不利因素，因此以换算成新集料的沥青用量4.60%(实际添加沥青含量3.68%) 作为最佳沥青用量。

表6 马歇尔试验结果

图2 马歇尔试验结果

图3 各项指标均符合要求的沥青用量

1.3 设计级配与最佳沥青用量的验证

按照热再生沥青混合料的沥青含量4.60%(实际添加沥青含量3.68%)制作马歇尔试件，马歇尔试件试验结果如表7 所示。对热再生沥青混合料路用性能进行试验，试验结果如表8 所示。

表7 最佳沥青用量下的马歇尔试验结果

表8 最佳沥青用量下的混合料路用性能

从表7、表8 可知，该沥青路面厂拌热再生沥青混合料(AC-16C)目标配合比设计结果满足规范对沥青混合料(AC-16C)各项技术指标要求。

2 沥青路面厂拌热再生沥青混合料(AC-16C)质量控制

2.1 生产配合比的确认

按照上述目标配合比各档料进料比例， 通过沥青拌合楼生产热仓料，进行生产配合比设计，并在生产配合比设计后进行沥青混合料试拌与试铺， 根据试验路的检测结果与施工效果，进行经验总结，确定生产用的标准配合比。 在材料确定后，不能在生产过程中随意调整，应保持材料的稳定性， 在检测中发现材料发生变化并且沥青混合料的马歇尔、矿料级配等指标不符合要求时，应对配合比进行及时调整验证， 使沥青混合料的质量符合要求并保持相对稳定。若回收沥青路面材料(RAP)质量或新材料质量变动过大时，则须重新进行配合比设计。

2.2 对原材料的质量控制

在原材料方面，必须对回收沥青路面材料(RAP)的含水率进行控制，切不可过高，否则会影响回收沥青路面材料(RAP)的加热效率，从而影响沥青混合料的性能。 回收沥青路面材料(RAP)在回收和存放时不得混入水泥混凝土废料、 底基层废料等杂物。 在对回收沥青路面材料(RAP)破碎时，应将料堆的回收沥青路面材料(RAP)通过装载机等工具进行充分混合， 再通过柔性破碎技术对回收沥青路面材料(RAP)进行破碎筛分，并按设定的规格9.5mm～19mm、0mm～9.5mm 分别进行堆放。 同时，对其他材料也应加强生产过程中的检测， 严格控制进场材料的质量。

2.3 对拌合楼的拌和质量和施工过程控制

在沥青拌合楼方面，正式生产前，应确保拌合楼的生产能力与回收沥青路面材料(RAP)烘干滚筒的生产能力相匹配，回收沥青路面材料(RAP)严禁与火直接接触，两者应保持至少450mm 以上距离，同时加热温度应保持在120℃左右。 烘干滚筒内必须设置有防粘贴设备，以避免烘干滚筒筒壁与回收沥青路面材料(RAP)在烘干过程中发生粘贴。相较于未使用回收沥青路面材料(RAP)的沥青混合料，使用回收沥青路面材料(RAP)的沥青混合料在拌合站的拌和时间应延长10～30s 左右，其中干拌时间延长5～10s，出料温度宜高10℃左右。在运输、摊铺、碾压方面，回收沥青路面材料(RAP)的沥青混合料与未使用回收沥青路面材料(RAP)的沥青混合料相似，可参照执行。 当采用厂拌热再生沥青混合料进行沥青路面施工时， 应遵循“分阶段、抓重点、强标准”原则，加强质量控制。

3 结语

回收沥青路面材料(RAP)的掺量及新沥青的掺量对于厂拌热再生沥青混合料(AC-16C)目标配合比设计非常关键， 而质量控制的重点则在于对回收沥青路面材料(RAP)、原材料以及沥青混合料的质量控制以及施工现场的过程控制。通过选择合适的原材料与合理的级配设计，厂拌热再生沥青混合料的各项试验指标都可以达到普通沥青混合料的技术指标要求和质量标准， 具有良好的经济效益和推广价值。