浅析废旧油皮厂拌热再生沥青混合料配合比设计及施工配合比调整

赵文娟

关键词：废旧油皮;厂拌热再生;配合比设计;施工配合比;调整

中图分类号：U414 文献标志码：A

0引言

张掖公路事业发展中心管养着张掖境内29条公路共计949.18km的道路，随着交通量日益增大，特别是重型、超载车辆大幅度增加，导致原有路面病害日益严重，路面养护维修作业量增大，产生了大量的废旧油皮。废旧油皮无处堆放且易造成环境污染，如何将废旧油皮再生循环利用是我们当前要面对和急需解决的问题，也是当前节能环保的一项重要研究课题。2021年，我中心首次在S301线K233-K235段下面层铺筑中采用了厂拌热再生沥青混合料技术，废旧油皮实现了再生循环利用。经跟踪观测，再生混合料铺筑的面层平整密实，无松散、轮迹、油包、拥包、车辙等病害，路面的高温稳定性等性能完全满足行车要求。

1AC-16再生沥青混合料配合比设计

1.1废旧油皮调查分析

1.1.1废旧油皮回收堆放

S301线K233-K235段面层铺筑拟择优利用G30高速公路SK2215-SK2225段和G312线K2775-K2776段路面废旧油皮，回收的废旧油皮按路线不同分类堆放在拌和场硬化且遮阳防雨的料仓内，避免混入泥土等杂物和受日晒雨淋继续老化。

1.1.2废旧油皮预处理

该项目拟采用AC-16混合料铺筑，配合比设计前对旧料进行加热，使结团、结块的混合料处于松散状态，剔除了粒径大于19mm的集料。

1.1.3废旧油皮检测分析

对废旧油皮分别检测了油石比和级配等指标。经检测，废旧油皮混合料油石比达4.5%～5.0%，残留沥青含量较高。废旧料中的骨料粒径有破损，但压碎值符合要求。从筛分试验结果分析，9.5、13.2mm粗集料偏多，级配不符合《公路沥青路面施工技术规范》中AC-16级配要求。经综合分析，废旧油皮混合料经掺加新集料、填料后，级配能够满足AC-16级配要求。

1.2新掺配原材料试验检测

1.2.1碎石

采用张掖市山丹县东乐料场生产的10～15mm、5～10mm碎石。经试验检测，压碎值、单粒径级配均符合《公路沥青路面施工技术规范》要求。

1.2.2沥青

采用中海油70号道路石油沥青。针入度、软化点、延度三大指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》要求。

1.2.3机制砂

采用张掖市山丹县东乐料场生产的0～3mm机制砂，级配、砂当量均符合《公路沥青路面施工技术规范》要求。

1.2.4矿粉

采用张掖市山丹县东乐料场生产的石灰石矿粉。

1.2.5再生剂

采用由宁夏泰天成新材料科技有限公司的沥青增粘改性剂。

1.3矿料合成级配确定

1.3.1矿料合成级配设计

根据S301线路面技术状况，下面层拟铺筑4cm厚AC-16沥青混凝土，借鉴省内外废旧油皮再生利用成功经验及回收的废旧油皮混合料级配、厂拌热再生拌合楼实际生产能力，初步确定了两个掺配方案：

（1）掺配方案一：采用G312线K2775-K2776段废旧油皮，按照旧料掺配30%，10～15mm碎石掺配23%，5～10mm碎石掺配32%，0～3mm机制砂掺配12%，矿粉掺配3%比例的合成矿料级配。

（2）掺配方案二：采用G30高速公路SK2215-SK2225段废旧油皮，按照旧料掺配30%，10～15mm碎石掺配22%，5～10mm碎石掺配30%，0～3mm机制砂掺配14%，矿粉掺配4%比例的合成矿料级配。

1.3.2设计配合比确定

（1）级配验证

按照2个掺配方案分别对混合料进行试验分析，经试验后矿料级配范围均在AC-16上、下限范围内，但掺配方案一和二的合成曲线不够圆滑，关键控制筛孔2.36mm、4.75mm集料偏多。

（2）马歇尔试验验证

依据《公路沥青路面施工技术规范》，分别采用油石比3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%制件，检测试件的密度、空隙率、稳定度、流值、饱和度等指标，如图1、2所示。

掺配方案一：当配合比油石比为4.7%时，毛体积相对密度为2.382，最大理论相对密度为2.474，各项指标达到最佳。油石比为4.7%时，旧料油石比为1.4%，新加混合料油石比为3.3%（沥青增粘改性剂按照新加沥青的8%内掺）。

掺配方案二：当配合比油石比为4.6%时，毛体积相对密度为2.385，最大理论相对密度为2.478，各项指标达到最佳。油石比为4.6%时，废旧油皮油石比为1.5%，新加混合料油石比为3.1%（沥青增粘改性剂按照新加沥青的8%内掺）。

1.3.3设计配合比确定

对掺配方案一和二的各项指标进行对比分析，两个方案均可进行试拌，但考虑到方案二采用的G30高速公路废旧料铣刨量大、离散性小，沥青含量高且稳定性较好，拟采用方案二进行试拌试铺。

2施工配合比调整

2.1试拌再生沥青混合料级配检测

按照设计配合比经厂拌热再生拌和产生的再生混合料进行试验检测，合成级配不符合《公路沥青路面施工技术规范》中AC-16级配范围要求，其中13.2mm和9.5mm筛孔集料偏多，混合料有粗细集料离析现象，油石比为5.0%，局部有油包，混合料有小的结团，需对设计配合比进行调整。

2.2原因分析

（1）廢旧油皮储备不规范。由于回收的废旧油皮没有按铣刨路段分类堆放、料堆过高等原因，导致集料离析，级配和油石比差异性较大。

（2）废旧油皮预处理不彻底，仍有部分粒径超过19mm的骨料未剔除，影响混合料级配、油石比等指标。

（3）旧料内沥青品质不稳定，残留沥青含量过高，沥青拌合楼热料仓供料不均衡。

（4）拌和温度控制不当。旧料在拌和机内加热时间过短，导致集料加热不均匀，旧料仍有结团现象。

2.3配合比调整

2.3.1级配调整

回收的旧料进行预处理，剔除粒径超过19mm的骨料，适当增加5～10mm碎石用量。

2.3.2沥青用量调整

按照《公路沥青路面施工技术规范》要求，油石比控制在设计油石比的±3%即可，该项目施工配合比按照下限进行控制。

2.3.3拌和温度调整

根据废旧料实际情况，如混合料存在较多、较大结团、结块，應当增加旧料在拌和机内的加热时间且严格控制加热温度，该项目旧料拌和时间从2min调整为3min。

2.3.4施工配合比确定

调整后经试拌，再生沥青混合料均匀、无花白、无粗细料分离和结团成块现象，混合料各项指标均符合设计要求。最后确定施工配合比为：废旧油皮掺配30%，10～15mm碎石掺配22%，5～10mm碎石掺配35%，0～3mm机制砂掺配10%，矿粉掺配3%。油石比为4.5%时，其中废旧油皮油石比为1.5%，新加混合料油石比为3.0%（沥青增粘改性剂按照新加沥青的8%内掺）。

2.4试验路验证

2.4.1试验检测

经现场取样检测，再生沥青混合料级配、油石比，密实度、空隙率等各项指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》要求。经钻芯观测，芯样密实完整，压实度符合设计要求。

2.4.2跟踪观测

（1）碾压成型的面层外观平整密实，无轮迹、油包、拥包、车辙等病害，完全满足道路行车要求，可以大量拌和生产用于面层铺筑。

（2）S301线K233-K235段再生混合料下面层经夏季高温、冬季低温运行，路面稳定性好，使用性能优良，与相邻重铺路段现状及检查数据对比，基本没有差别。

2.5废旧油皮控制

2.5.1废旧油皮铣刨

考虑到同一段落同一车道的回收料离散性比较小，铣刨时应逐段落、逐车道进行，相同的段落铣刨机保持基本相同的行走速度和铣刨深度，使铣刨机对旧料中骨料的破坏程度基本相同。

2.5.2废旧油皮保持洁净

路面铣刨前和铣刨过程中要加强清扫工作，确保旧料干净。旧料存储时尽量避免混入基层废料、液体、油、土等杂物。

2.5.3废旧油皮应“即铣刨即使用”，避免长期存放造成结团和离析

废旧油皮使用前应进行预处理、要翻拌均匀，设计配合比使用的废旧油皮尽量与施工用料一致。旧料料堆高度不宜超过3m，铲料从料堆的一端开始在全高度范围内铲料，以保证用料均匀。

3结论

S301线K233-K235段采用4cm厚AC-16废旧油皮厂拌热再生沥青混合料铺筑的面层有效解决了原路面坑槽、裂缝、沉陷等病害，路面综合使用性能得到了大幅度提高。废旧油皮再生混合料既解决了路面废旧材料循环利用难题，又有效地避免了废旧油皮存放困难和对周围环境的污染，减少了砂、石、沥青等路面材料开采对自然环境的破坏，有效降低了养护成本。