厂拌热再生技术在合六叶高速公路养护工程中的应用

汪家勇

（安徽省交通投资集团有限责任公司，安徽 合肥 230088）

0 引言

厂拌热再生是将回收的沥青路面材料与新沥青、集料材料（必要时还包括再生剂）混合，在拌和厂集中生产再生热拌沥青混合料的过程[1]。这种再生方式的优点主要在于：生产出的沥青混合料的性能与新混合料相当，厂拌热再生沥青混合料质量较稳定，质量控制相对其他再生技术较容易，且厂拌热再生技术较成熟，再生得到的沥青混合料品质优良，是老路面沥青混合料再生利用较合适、经济的再生方式。

合六叶高速姚李连接线自通车7年以来，路面结构强度衰退严重，路面横、纵缝密集，并伴随着网裂、沉陷、唧浆等病害。为了补强路面结构强度，改善路面使用性能，安徽交通集团养护中心决定对姚李连接线进行养护处治。处治方案为：铣刨原路面至基层再加铺路面结构，即5cm AC—13（SBS改性沥青）上面层+AC—20（SBS改性沥青）厂拌热再生沥青混合料下面层+20cm水泥稳定碎石补强。本文主要介绍厂拌热再生混合料的配合比设计及质量控制关键点。

1 旧沥青混合料性能评价

鉴于姚李连接线沥青路面病害严重，该路段旧料不适合用于再生。本次厂拌热再生回收料（RAP）采用合六叶高速公路下行线K758+100～K747+000行车道中面层AC—20铣刨的旧料。对铣刨回收的旧料进行破碎、分堆存放，取有代表性的旧料进行混合料性能评价。

1.1 旧沥青混合料级配试验

路面集料颗粒在荷载作用下会随使用年限的延长而细化，表现为大颗粒变成小颗粒，小颗粒变成更细的颗粒。笔者为了研究集料级配的变化情况，用燃烧法对回收料进行抽提和筛分，试验结果如表1所示。

表1 旧沥青混合料级配及油石比试验结果

从旧料抽提筛分结果可以看出，与AC—20级配中值相比较，经过长期交通荷载的作用，旧料中13.2mm以上颗粒含量减少，13.2mm和9.5mm颗粒通过量显著增加，旧料粗集料细化成细集料，再生混合料设计时应添加相对较粗的新骨料进行调整。

1.2 旧沥青性能检测

用离心抽提法对RAP中的沥青进行回收试验，旧沥青试验结果见表2。

表2 旧沥青试验检测结果

从表2可见，原路面上面层沥青经过多年路用老化后性能衰减程度较大，其针入度和延度降低程度也较大，但针入度满足再生技术规范要求，因此，该回收料适合热再生。为改善混合料性能，再生混合料配合比设计时宜加入一定量的新沥青，以改善混合料性能。

2 再生沥青混合料配合比设计

再生沥青混合料，因用了一定数量的旧路面材料，而在混合料组成设计方法上有别于新沥青混合料，但其工程设计思路与普通沥青混合料基本一致。本文应用马歇尔试验方法对再生沥青混合料进行目标配合比设计和生产配合比设计。

2.1 目标配合比设计

本文以AC—20作为设计目标，不同组成矿料级配见表3。通过计算，各种矿料用料比例依次为：旧料 （RAP）∶（17～26.5）∶（10～17）∶（5～10）∶（3～5）∶（0～3）∶矿粉=20%∶22%∶17%∶11%∶5%∶23%∶2%。

表3 再生沥青混合料目标配合比设计

再生沥青混合料沥青用量确定的方法与普通沥青基本相同。首先，以经验值3.0%（不包含回收材料中沥青）为中值，按0.5%间隔依次制备2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%共5个沥青用量的马歇尔试件，然后进行马歇尔试验，最终确定再生混合料的最佳油石比为3.1%。选用3.1%油石比时，再生混合料马歇尔试验结果为：毛体积密度为2.427g/cm3、理论最大密度为2.533g/cm3、稳定度为13.92kN、流值为34.0（0.1mm）、矿料间隙率为13.5%以及沥青饱和度为69.2%。

最后对再生混合料进行高温稳定性和水稳定性验证：动稳定度为4337/mm，残留稳定度为98.5%，两者均满足规范要求，表明当混合料油石比为3.1%时，再生沥青混合料的高温性能和水稳性良好。

2.2 生产配合比设计及验证

本文利用六安市交通实业有限公司改装的间歇式沥青拌和机进行厂拌再生混合料生产配合比设计。试验时，按目标配合比设计的冷料比例上料、烘干、过筛，然后取样筛分进行配合比计算，筛分结果见表4。

表4 再生沥青混合料生产配合比设计

通过计算，各热料仓用量比例依次为：RAP料∶1#仓（17～26.5）∶2#仓（10～17）∶3#仓（5～10）∶4#仓（3～5）∶5#仓（0～3）∶矿粉=20%∶16%∶25%∶10%∶5%∶22.5%∶1.5%。

以目标配合比最佳油石比为基础，左右浮动0.3%成型马歇尔试件，最后确定生产配合比最佳的油石比为3.4%，此时对应的各项指标计算为：毛体积密度为2.475g/cm3、理论最大密度为2.583g/cm3、稳定度为13.76kN、流值为30.0（0.1mm）、空隙率为4.15%、矿料间隙率为13.25%以及沥青饱和度68.5%。

以生产配合比及3.4%油石比进行试拌试铺，取样进行测试，沥青用量、级配满足规范要求，混合料各项性能指标也满足规范要求，表明生产配合比可行。

3 再生沥青混合料质量控制关键点

厂拌热再生沥青混合料由于加入了部分回收的旧料而使得混合料质量控制有别于新沥青混合料，再生过程中质量控制主要有以下几点。

3.1 旧回收料（RAP）质量的控制

旧回收料RAP质量的控制是厂拌热再生技术的关键，为了减少RAP材料的变异性，可以从以下几方面对旧料质量进行控制。

（1）路面铣刨前，根据旧路面沥青含量、沥青老化程度和集料级配情况预先确定铣刨段落，分段分车道进行回收。由于部分路面进行了修补、灌缝、罩面等养护处治措施，建议回收料不采用上面层旧料。

（2）根据旧路面设计资料、取芯样确定路面铣刨厚度，确保不混入其他结构层材料和杂物。铣刨过程中注意观察铣刨料，控制铣刨机的铣刨速度在3～4m/min。

（3）旧路面沥青混合料在车辆荷载及自然因素长期作用下，混合料级配逐渐细化，表现为粗集料、细集料细化，因此，在混合料回收利用时，将RAP材料过2.36mm筛，除去小于2.36mm的颗粒。

（4）不同种类的回收料应分堆存放、不得混杂；RAP料堆的高度不能太高，避免机械设备在料堆上停留或行走。

（5）回收沥青路面材料的含水量不能过高，否则会造成回收沥青路面材料（RAP）的加热效率低，并可能影响混合料性能。旧料含水量不得超过3%。堆放回收料的场地应有良好的防雨措施。

3.2 新沥青标号的选择

回收的沥青路面材料中，旧沥青存在技术指标偏低、老化现象严重的情况，沥青针入度、延度降低，沥青变硬、变脆。再生混合料设计时，应根据沥青路面材料的性质、掺配比例，参考《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41—2008）要求，选择合适的新沥青标号及新沥青用量。

3.3 拌和温度的控制

再生混合料生产过程中，必须根据旧料掺配比例和旧沥青老化程度，控制新、旧集料的加热温度。根据温度拌和试验分析，旧混合料的温度控制在80～100℃比较合适，这样既可以使混合料得到加热，又不会有较大的沥青烟雾出现，同时也不会使沥青老化。新集料的加热温度要比拌制普通沥青混合料温度高10℃左右。

4 结论

（1）合六叶高速旧料性能评价发现，随着通车年限的增加，旧路面沥青老化严重，旧集料性能也随使用年限的增加而劣化。混合料设计时，需要添加一定量的新沥青及新集料，以满足高等级路面性能的要求。

（2）厂拌热再生时若对旧回收料（RAP）质量进行严格控制，选择合适的新沥青标号和混合料拌和温度，则生产出的再生沥青混合料性能可较好地满足沥青路面的要求。

（3）厂拌热再生技术由于利用了部分旧回收料而降低了养护维修的费用，具有良好的社会经济效益，可以在今后的养护维修中推广和利用。

[1]韩燕辉.沥青厂拌热再生技术应用[J].工程与建设，2007（2）：182-183.

[2]JTG E20—2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[3]JTG F41—2008，公路沥青路面再生技术规范[S].

[4]JTG F40—2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[5]JTG D50—2006，公路沥青路面设计规范[S].