厂拌热再生沥青混合料配合比设计及影响因素分析

金洪雨

（山东恒建工程监理咨询有限公司，山东 潍坊 261057）

在众多的公路工程中，沥青混凝土路面为主要建设类型，且相关的统计结果也表明，在我国公路类型中，沥青混凝土路面所占的比例已经超过80%。从目前行业内的应用情况来看，沥青混凝土路面的寿命大约在12年左右。随着我国经济的快速增长，交通运输车辆激增，原公路设计已不能满足交通量的增长，造成公路沥青路面超负荷运行、道路拥堵和道路路面损坏严重，严重影响车辆行驶安全和行驶速度。最近几年为改善交通，高速公路进行了改扩建工程，地方国省道也对道路进行了升级改造，使公路通行能力和工程质量得到了大幅度提高，满足了经济发展的需要，节约了居民出行的时间。而道路的改扩建、升级改造产生了大量的旧沥青路面材料，如何利用废旧材料成了工程建设的重要任务。为了使旧路面材料产生最大的经济效益，厂拌热再生沥青混合料就成了工程技术研究的方向。利用旧沥青路面材料，配合比设计是热再生技术最重要的环节。为保证配合比设计的结果不出现严重的差异，在设计时要调查老路面，收集原路面的技术资料，为以后的设计提供依据。通过对旧路面铣刨、存放、预处理的环节加强控制，保证旧路面材料质量。拌和设备的改造也是保证再生混合料质量重要的环节。通过各环节有效的控制，才能保证配合比设计更能满足混合料设计技术要求，使用旧路面材料的新沥青面层质量达到设计要求。

1 厂拌热再生沥青混合料设计内容与基本要求概述

在该技术中，要结合材料的优劣特点来确定老旧沥青的掺配率，根据老旧公路上旧沥青的损耗程度来判断是否需要加入再生剂，并且根据实际工程的质量要求确定添加的数量，从而计算出新旧沥青的配合比，然后根据流程调制，结合修建工程的各项技术参数对配合比的材料比例进行进一步的调整，从而满足强度以及承载力的要求。

在目前的技术领域中，厂拌热再生沥青混合料的配合比设计要实现以下五个方面的内容：（1）要对老旧公路沥青材料的具体性能进行检测，从而计算出老旧路面材料的掺配率。（2）根据第一步得出的掺配率选择合适数量的再生剂，并且选取合适的沥青材料，通过精确的计算来确定它们的用量。（3）选取合适的砂石集料，计算出新旧砂石集料的比例。（4）对再生沥青的品质进行检测，并且确定出相应的油石比。（5）通过专业仪器检测，测定混合料的相关使用性能。

从目前的技术领域来看，再生沥青混合料的配合比设计工作有着一定的特殊性，其最终的结果应满足以下五个方面的条件：（1）最终生成的新材料应具有很强的稳定性和耐久性，在高温和低温以及极端天气的影响下不会出现重大的质量变化，例如拥包、车辙等。（2）新材料具有很强的抗裂性，在低温的外界环境中有较低的线收缩系数，同时还具备较高的抗弯拉强度。（3）新材料抗滑性和抗渗性能够达到设计的规定数值。（4）抗老化能力比较强，路面能够承载较大的荷载，满足现代人们的出行要求。（5）在配合比设计的过程中要遵循经济性的原则，尽可能地利用旧路面上的材料，从而实现良好的成本控制原则。

2 设计影响因素分析

2.1 旧沥青材料中的旧料级配

对旧路面材料掺配之前，必须先评价旧料的品质。一般高级沥青路面会在施工环节以及后期使用过程中超负荷，导致旧沥青混合材料中混合材料居多，粉料和沥青含量离散程度较大。对回收旧路面材料厂拌再利用时，一般会用破碎或筛分装置来消除影响，解决再生混合材料减少、材料变异的问题。筛分法确定旧沥青混合材料的级配时，从其筛分结果能够得出旧集料的级配细化程度并不强的结论，其骨料级配的根本也并没有发生大的改变，那么再生过程中就可以添加较粗的新骨料进行调整，组成符合设计要求沥青混合材料的级配。

2.2 旧料掺配的影响条件

（1）再生沥青混合材料本身具备满足良好的条件，才能够使10%～30%的掺配率用于高等级公路的路面面层其他层次。如果在低等级路面，那么旧料掺配率就可以超过30%，但也需要试验论证后确定。如果直接用于双层的路面结构，就可将再生层铺在下层，上层铺设全新的沥青面层，这时旧料的掺配率可以达到更高的数值。

（2）拌和机械设备生产再生混合材料的时候，掺配率和生产拌和设备旧料的加热方式有关系。目前我国基本使用间歇式拌和设备，当旧料掺配率小于10%时，可不安装独立的加热滚筒和保温储料仓，常温的旧料可直接进入拌和锅中与加热的集料、沥青等材料拌和生产沥青混合料。当旧料掺配率大于10%时，应安装独立的加热滚筒和保温储料仓，旧料加热温度在110～130℃。对于直接将旧料与新集料一起进入加热滚筒的拌和设备，就要对加热滚筒专门设计，保证旧料沥青不能发生过度老化等情况，需充分论证后才能使用。

（3）旧料的掺配率和废旧的沥青路面材料有关。旧料经过抽提试验后回收沥青和集料，通过试验可以评价材料的品质。旧料中沥青含量较低的，再利用时必须要对应添加较多的新沥青。如果掺配率较低，新沥青的品质就是决定再生沥青的使用寿命的关键因素。这时，旧料一般会被当作集料，只要级配调整在允许的范围内，就可以使用较多的旧料来替代。旧料中的集料品质以及级配的比例好坏，都会直接影响掺配率。如果旧集料是风化软质料，集料过多或细料过多，作为再生材料时就应选择较低的掺配率。

（4）旧料的掺配率和沥青以及砂石的供应有关。如果沥青和砂石供应难或施工资金短缺时，为了满足工期和交通运输要求，可以适当地放宽再生材料的品质要求。比如，经常用再生材料铺筑沥青面层其他层次的方法，提高旧料的掺配率，目的就是为了节省施工成本，节省沥青和砂石。为了满足再生混合材料的质量技术要求，节约沥青和砂石材料，才是确定旧料掺配比例的基本原则，争取更大地满足社会经济效益。

2.3 新材料的选择与用量确定

在厂拌热再生沥青混合料材料的选择中，新的沥青材料的添加能够补充混合材料中所需要的结合材料，从而使混合沥青的性能达到最优。在旧沥青材料中，由于长时间的磨损与使用，旧材料中沥青的黏度已经慢慢下降，因此新沥青材料的加入可以在很大程度上调整混合料的整体黏度，对沥青的总体性质进行提升。此外，在新沥青材料的选择上，可以选取延展性较好的沥青材料。延展性较好的沥青材料其路用性能也相对较好，而且其流变指数都比较高。新沥青用量的计算遵循以下公式：

式中：x为新旧沥青的掺配比例；iR为混合料中沥青的含量，%；i0为旧沥青的含量，%；P为旧料的掺配率，%。

2.4 厂拌热再生沥青混合料配比设计分析

在配比设计分析过程中，首先应确定好目标级配以及混合料的主要组成部分，然后采用相关的专业仪器对旧的沥青材料的各种性能进行检测，并且记录在案，最后对拟添加的新材料进行专业化的检测，结合旧沥青的混合材料作为集料计算出新材料中的各类用量比例，按照最终的目标要求实现矿料的级配。上述工作完成之后，可以对成品进行马歇尔试验，从而更加精确地得出新沥青的添加数量，并且按照已经得到的矿料级配以及新沥青材料的具体用量来进行配比验证，从而确定出相应的供料比例。

在该流程的处理与设计过程中，由于我国车辆数量的激增，沥青公路在使用的过程中会受到各种自然因素和较大的荷载的影响。因此，旧的沥青混合料中会存在着大量的粉料和细料，尤其是会存在大量的针片状的物质。在级配中，粉料部分以及沥青的含量部分普遍存在离散度大的缺陷，对于这些旧沥青公路上得到的材料进行厂拌热再生的过程中，首先需要对这些材料进行识别与分类，然后通过分区域堆放等管理措施来避免材料之间相互反应，从而消除彼此之间的不良影响。在具体的实践过程中，可以使用储料场料堆取样的方法来完成配合比的设计，这种设计工作可以很好地解决混合料减少材料变异的问题。在应用中可以使用二级筛分破碎装置，这样可以使得回收到的材料能够更加均匀一致，也能够保障各类材料能够按照材料性质的不同进行分区域的堆放，从而有助于配合比设计工作的实现。在配合比完成之后，可以使用马歇尔试验方法进行检测，马歇尔检验方法有着较强的可操作性，其设备也比较简单，结果也相对比较可靠，但是在利用马歇尔方法检测的过程中要进一步确定再生混合料用油量，并且将旧沥青的性能和新材料的使用性能充分考虑，同时确定好拌制条件等内容，为了满足实际的需求，还可以添加适量的再生剂。

3 结束语

旧路面材料的再生利用是绿色交通建设的重要体现。通过近几年的积极推广应用，沥青路面在维修养护和升级改造施工时产生的大量废旧路面材料，通过厂拌热再生技术进行再生消化，不仅减轻了对环境的污染，减少了对新材料的消耗，还节省了大量的建设资金。可见，厂拌热再生技术是缓解环境破坏矛盾，实现循环经济模式和公路交通建设可持续发展的重要手段。大量的工程案例及施工技术研究表明，沥青旧路面材料通过利用再生技术以及科学的设计、精细的施工，新建工程质量是可以达到设计要求的。随着沥青旧路面再生技术的较快发展，工程经验进一步的积累和对再生技术的认识不断深入，通过再生路面的设计、施工的科学管理，沥青旧路面材料的消化利用将会得到大幅度的提高。