廠拌熱再生瀝青混合料在高速公路路面改造中的配合比設(shè)計(jì)與研究

(福建省高速公路達(dá)通檢測(cè)有限公司，福州350000)

廠拌熱再生瀝青混合料在高速公路路面改造中的配合比設(shè)計(jì)與研究

■鄭平輝

(福建省高速公路達(dá)通檢測(cè)有限公司，福州350000)

本文以高速公路路面改造工程為例，詳細(xì)介紹了廠拌熱再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)過(guò)程，并結(jié)合規(guī)范要求和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)再生瀝青混合料進(jìn)行路用性能分析。

高速公路路面改造廠拌再生瀝青混合料設(shè)計(jì)配合比

1 工程概況

福建省某高速公路部分地段的主車道、爬坡車道、橋面等瀝青混凝土路面均出現(xiàn)不同程度的車轍、推移、坑槽。為保證車輛的行車安全、舒適，高速公路管養(yǎng)單位決定對(duì)沿線車轍、推移、坑槽路段進(jìn)行修復(fù)。對(duì)于車轍、推移、坑槽、唧漿、縱橫向裂縫地段采用銑刨掉9cm或10cm的中上面層，重新鋪筑5cm AC-16C型改性瀝青混凝土中面層和4cm或5cm AC-16C型改性瀝青混凝土上面層，如發(fā)現(xiàn)下面層表面有裂縫、唧漿、損壞，應(yīng)先將下面層處理完后方可進(jìn)行中上面層的鋪筑。路面中上面層挖補(bǔ)段工程量約為16394m2。

翻修重鋪產(chǎn)生大量的廢舊瀝青混合料，這些銑刨得到的廢舊瀝青混合料達(dá)不到路面中上面層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不能直接用于新路的建造。但若棄之不用，則產(chǎn)生大量的廢料，不僅造成了資源的極大浪費(fèi)，同時(shí)也給環(huán)境帶來(lái)一定的污染。

本高速公路路面改造工程采用廠拌熱再生技術(shù)，對(duì)廢舊瀝青混合料重復(fù)利用。由于再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)決定了整個(gè)路面改造工程的成功與否，鑒此本文著重介紹再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)的全過(guò)程。

2 路面再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)

2.1 前期準(zhǔn)備

在進(jìn)行再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)前，首先獲取和處理瀝青路面的廢舊瀝青混合料并對(duì)其材料性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。本項(xiàng)目采用銑刨機(jī)械對(duì)瀝青路面進(jìn)行一定深度的銑刨，回收得到的瀝青材料顆粒較小，且受到了一定的破壞。

回收到廢舊瀝青混合料后，進(jìn)行舊料的破碎和篩分，以獲得原瀝青路面材料的粒徑級(jí)配曲線，為后來(lái)的配合比設(shè)計(jì)工作奠定基礎(chǔ)。破碎石應(yīng)盡可能避免級(jí)配細(xì)化以及保證原有級(jí)配不遭到破壞。

2.2 配合比設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程

配合比流程如圖1所示[6]。

圖1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)流程圖

2.2.1 原材料檢測(cè)

在廢舊瀝青混合料摻配形成再生混合料之前，需要進(jìn)行原材料檢測(cè)，其檢測(cè)項(xiàng)目、方法以及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足《公路瀝青再生技術(shù)規(guī)范》(JTG F41-2008)[7]的相關(guān)規(guī)定。本項(xiàng)目選用的是AC-16C瀝青路面材料，其原材料檢測(cè)結(jié)果如表1至表3所示。

表1 新瀝青檢測(cè)結(jié)果

表2 瀝青面層用料新集料和RAP檢測(cè)結(jié)果

表3 瀝青面層用瀝青礦粉檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)《公路瀝青再生技術(shù)規(guī)范》(JTG F41-2008)，所采用的再生瀝青混合料的原材料均滿足要求。

2.2.2 RAP級(jí)配確定

根據(jù)本項(xiàng)目的原材料篩分結(jié)果和工程需要，在原有的配合比基礎(chǔ)上調(diào)整出再生混合料礦料級(jí)配，各礦料的組成比例見(jiàn)表4，作為設(shè)計(jì)配合比中的目標(biāo)級(jí)配。RAP級(jí)配情況如表5和圖2所示。

表4 再生混合料各種礦料組成比例

圖2 混合料級(jí)配曲線圖

2.2.3 再生瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)保持熱再生混合料的總瀝青用量與沒(méi)有摻加回收瀝青路面材料的瀝青混合料基本一致，選取在新集料部分添加4.6%初試瀝青用量及選定再生混合料礦料級(jí)配進(jìn)行馬歇爾性能試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行參數(shù)分析比較選定設(shè)計(jì)級(jí)配，試驗(yàn)結(jié)果如表6。

按上述合成級(jí)配，參考目標(biāo)配合比新集料部分添加4.6%初試瀝青用量，則按新集料部分添加瀝青用量4.3%、4.6%、4.9%在試驗(yàn)室拌合混合料，擊實(shí)溫度為165℃，成型馬歇爾試件并進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。表中馬歇爾試件體積特性計(jì)算采用實(shí)測(cè)理論最大相對(duì)密度。

表5 瀝青面層用瀝青礦粉檢測(cè)結(jié)果

表6 再生混合料級(jí)配和本項(xiàng)目馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

表7 成型試件馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

表6試驗(yàn)結(jié)果表明：選取在新集料部分添加4.6%初試瀝青用量在選定再生混合料礦料級(jí)配時(shí)，馬歇爾試件的各項(xiàng)指標(biāo)均符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)要求。

試驗(yàn)結(jié)果表明：目標(biāo)級(jí)配在新集料部分添加4.6%初試瀝青用量時(shí)，馬歇爾試件的各項(xiàng)指標(biāo)均符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)要求且較為合適。

2.2.4 再生瀝青混合料性能檢驗(yàn)

(1)以設(shè)計(jì)級(jí)配用最佳瀝青含量4.6%制作馬歇爾試件，進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其抗水損害能力。試驗(yàn)表明：48h殘留穩(wěn)定度為88.8%，符合≥85%的規(guī)范要求。

(2)以設(shè)計(jì)級(jí)配用最佳瀝青含量4.6%制作馬歇爾試件，進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其抗水損害能力。試驗(yàn)表明：凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比TSR為80.6%，符合≥80%的規(guī)范要求。

(3)以設(shè)計(jì)級(jí)配用最佳瀝青含量4.6%制作車轍試件，進(jìn)行車轍試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其高溫穩(wěn)定性。試驗(yàn)表明：動(dòng)穩(wěn)定度為5821次/mm，符合≥2800次/mm的規(guī)范要求。

(4)以設(shè)計(jì)級(jí)配用最佳瀝青含量4.6%制作旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)(205次)，進(jìn)行空隙率檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件體積特性

2.2.5 配合比設(shè)計(jì)結(jié)果

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，本次熱再生混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)驗(yàn)證的礦料比例、級(jí)配與瀝青含量如表9至表11所示。

表9 各種礦料組成比例

表10 瀝青面層用瀝青礦粉檢測(cè)結(jié)果

表11 混合料的體積特性

3 效果評(píng)價(jià)

在該路面改造過(guò)程中，經(jīng)業(yè)主、駐地監(jiān)理和施工方嚴(yán)格把關(guān)，整體工程施工質(zhì)量有了明顯的提高。根據(jù)第三方工地試驗(yàn)室的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果合格率達(dá)到100%。整個(gè)路面中修工程質(zhì)量自評(píng)結(jié)果為94.30分，質(zhì)量評(píng)定結(jié)果為合格工程。

整個(gè)路面改造過(guò)程，廢舊瀝青路面材料基本回收，新瀝青和再生劑用量明顯降低，整體造價(jià)降低30%左右，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文采用馬歇爾設(shè)計(jì)方法對(duì)廠拌熱再生進(jìn)行再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，并結(jié)合高速公路路面改造工程對(duì)其混合料性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明通過(guò)良好的設(shè)計(jì)，廠拌熱再生混合料各項(xiàng)目性能均滿足規(guī)范要求，進(jìn)而驗(yàn)證了廠拌熱再生技術(shù)能夠較好地實(shí)現(xiàn)廢舊瀝青混合料再生，從而解決由于道路翻修而造成大量廢舊瀝青如何處理的問(wèn)題，有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

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[7]JTG F41-2008,公路瀝青再生技術(shù)規(guī)范[S].2008.