厂拌热再生AC-20在高速公路改造中的配合比设计与研究

陈东亮　吴迪 李红星 张佳鹏 王国田

摘 要：本论文针对厂拌热再生AC-20沥青混合料配合比设计进行了深入研究。通过分析再生沥青料的特性和影响因素以及石料的级配和物理性质等关键参数，确定了合理的配合比设计方法。在实验室条件下，通过马歇尔试验和相关测试手段，对比了不同沥青料含量下的混合料性能。结果表明，适度控制沥青料的添加量可以显著提高混合料的稳定性、抗剪强度和耐久性。

关键词：厂拌热再生 配合比设计 马歇尔 沥青混合料

随着交通运输的发展和城市化进程的加快，沥青混合料作为道路建设中重要的材料之一，受到了广泛关注。然而，沥青混合料的生产和使用也面临着资源浪费和环境污染等问题。为了解决这些问题，厂拌热再生技术应运而生[1-4]。厂拌热再生是一种有效利用废弃沥青路面材料的环保技术，通过将旧沥青混合料回收再利用，可以降低新材料的消耗量，减少对自然资源的需求，同时还能减少废弃物的产生。然而，在再生沥青料应用于厂拌热再生AC-20沥青混合料时，其性能和影响因素需要充分考虑。在过去的几十年里，许多学者和工程师对厂拌热再生AC-20沥青混合料进行了广泛研究[5-8]。其中，配合比设计是制备高性能混合料的关键环节。合理的配合比设计可以保证混合料在使用过程中具有良好的稳定性、抗剪强度和耐久性。然而，当前的配合比设计方法主要基于新材料，对于再生沥青料的应用仍存在一定的局限性。再生沥青料的特性与新材料存在差异，其添加量对混合料性能的影响还需要进一步研究和探索。

本文结合工程实际对厂拌热再生AC-20沥青混合料的配合比设计进行深入研究。通过分析再生沥青料的特性和影响因素以及石料的级配与物理性质等关键参数，确定合理的配合比。通过马歇尔试验和相关测试手段，对比了不同沥青含量下的混合料性能。

1 原材料

1.1 沥青

依据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）及《哈尔滨绕城高速公路（K0+000.000～K91+449.183）养护工程全长 91.449km 一阶段施工图设计》[9-10]，对沥青混合料配合比所用原材料进行各项试验，选用辽宁盘锦SBS改性沥青，所检沥青除实测值外的技术指标均符合要求，沥青主要指标如表1所示。

1.2 集料

粗集料和细集料在沥青混合料配合比中的作用互补而不可替代，它们共同影响沥青混合料的强度、稳定性、流动性和路用性能。合理选配粗集料和细集料的比例和质量，对于获得满足设计要求的沥青混合料至关重要。该配合比设计所选用的粗集料和细集料性能检测结果如表2和表3所示。

1.3 填料

矿粉作为其中的一种填料被广泛应用。矿粉具有一定的胶结性，与沥青胶体相互作用，在混合料中形成一定的胶结力，增加混合料的稳定性的同时减少混合料的孔隙率，从而提高混合料的密实性和抗水性并改善其耐久性。如表4所示为混合料配比所采用的矿粉的检测结果。

2 目标配合比设计

根据上述筛分结果以及AC-20沥青混合料工程级配设计范围，AC-20沥青混合料料初步确定级配要求如表5所示。

根据几种矿质材料的筛分结果，按现行规范《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）中对密级配沥青混合料矿料级配范围的要求，按图解法进行矿料组成设计[11-12]。通过调整，由级配类型相对密度（表6所示），最后确定矿料合成级配组成，其配合比设计级配曲线如图1所示。

根据矿料级配组成，沥青用量初步设定为4.4%，以上下浮动0.5%五种沥青含量制备马歇尔试件，拌和温度为170℃，击实温度为165℃，双面各击实次数75次。马歇尔试验结果如图2所示，五种沥青含量马歇尔试验具体结果如表7所示。

根据五个沥青用量马歇尔试验结果，按照《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004的要求，确定最佳沥青用量：OAC=4.4%[13-15]。对确定的最佳沥青用量进行配合比设计检验，检验结果符合《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004标准要求，其最佳沥青用量各项指标检验参数如表8所示。

3 沥青混合料性能检验

3.1 水稳定性检验

为防止路面出现松散、麻面以及坑槽等病害，水稳定性是路用性能关键指标之一。根据最佳沥青含量进行浸水马歇尔、冻融劈裂试验检验沥青混合料的水稳定性能。马歇尔水稳试验采用双面击实50次，如表9所示为沥青混合料的水稳试验和渗水试验，从试验结果可以看出，AC-20混合料残留稳定度为86.2%大于规范要求的85%。

3.2 冻融劈裂试验

如表10所示为混合料冻融劈裂试验结果，AC-20混合料的冻融劈裂强度比为81.7%，符合冻融劈裂强度比不小于80%的规范要求。

3.3 高温稳定性试验

制备的AC-20混合料抗车辙试验结果如表11所示，高温稳定性试验试验在60±1℃，0.7±0.05MPa条件下进行车辙试验，检验沥青混合料的高温稳定性，动稳定度平均值为3347次/mm，符合技术要求。

由以上试验结果，按照马歇尔配合比设计方法进行配合比设计，通过试验结果表明AC-20沥青混合料最佳沥青用量为4.4%时，其抗水损害性能、高温稳定性能等路用性能满足要求。配合比设计结果如表12所示。

4 结语

厂拌热再生技术利用回收路面材料（RAP）旧料和废沥青能够大大节约成本，本文通过厂拌热再生（AC-20）沥青混合料的配合比设计，对其施工工艺进行了总结分析，通过30%的RAP掺量，与4.4%的最佳沥青用量配合比设计，经过实验分析验证，沥青混合料的浸水残留稳定度达86.185%、冻融劈裂比达81.7%，高温稳定性动稳定度平均值3347次/mm，高温性能优异，各项性能均达到普通沥青混合料相应的技术标准要求和路用性能指标，具有优异的经济效益与推广价值。

基金项目：横向课题（2023017H，2023008H）。