復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青混合料配合比設(shè)計及質(zhì)量控制

巫裕潤,陳 琨

(華藍(lán)設(shè)計(集團(tuán))有限公司,廣西南寧 530000)

質(zhì)量檢測與控制

復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青混合料配合比設(shè)計及質(zhì)量控制

巫裕潤,陳 琨

(華藍(lán)設(shè)計(集團(tuán))有限公司,廣西南寧 530000)

為了研究復(fù)拌型就地?zé)嵩偕旌狭系呐浜媳仍O(shè)計及其質(zhì)量控制,結(jié)合實(shí)例對復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青混合料進(jìn)行試驗(yàn)分析.結(jié)果表明:在添加5%的A類再生劑、25%新AC-10瀝青混合料以及0．3%新瀝青的情況下,瀝青混合料滿足AC-13馬歇爾配合比設(shè)計的技術(shù)要求,路用性能試驗(yàn)表明其滿足瀝青路面使用要求;指出就地?zé)嵩偕┕み^程中的質(zhì)量控制重點(diǎn)在于對混合料溫度及施工溫度的監(jiān)測,并且給出了質(zhì)量控制措施及標(biāo)準(zhǔn).

復(fù)拌型就地?zé)嵩偕?配合比設(shè)計;路用性能;質(zhì)量控制

0 引 言

傳統(tǒng)的瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修模式主要是對舊瀝青路面采取銑刨重鋪或挖除重建[1-7],由此帶來2類突出問題:瀝青路面挖除或銑刨料的堆放需占用大量土地,同時固體廢棄物一定程度上對環(huán)境產(chǎn)生污染;舊路面材料中的瀝青、集料得不到重復(fù)利用,浪費(fèi)有限的不可再生資源[8-12].隨著中國瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)的快速發(fā)展以及人們環(huán)保意識的提升,傳統(tǒng)粗放式路面養(yǎng)護(hù)維修模式逐漸被遺棄,瀝青路面再生技術(shù)逐步被重視并應(yīng)用.

就地?zé)嵩偕夹g(shù)運(yùn)用專業(yè)熱再生機(jī)組,對舊瀝青路面實(shí)現(xiàn)加熱、耙松、添加再生劑(熱瀝青),并對再生后的瀝青混合料進(jìn)行攤鋪、碾壓.本文總結(jié)復(fù)拌型就地?zé)嵩偕浜媳仍O(shè)計流程,結(jié)合實(shí)例剖析該類型熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計方法,對再生后瀝青混合料路用性能進(jìn)行評價,給出就地?zé)嵩偕|(zhì)量控制措施.

1 復(fù)拌型就地?zé)嵩偕に嚰芭浜媳?/h2>

1．1 復(fù)拌型就地?zé)嵩偕に?/p>

復(fù)拌型就地?zé)嵩偕に囍傅氖沁\(yùn)用加熱機(jī)組對舊瀝青路面進(jìn)行加熱軟化、耙松,并按設(shè)計摻量在已耙松的瀝青混合料上噴灑再生劑(熱瀝青),然后通過就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組將噴灑過再生劑(熱瀝青)的瀝青混合料收集成截面呈梯形的料帶,該收集過程即為再生劑(熱瀝青)與舊瀝青混合料初步拌和過程;同時,在上述料帶中均勻加入定量已知級配的新瀝青混合料,新、舊瀝青混合料經(jīng)過提升機(jī)提升,充分拌和后進(jìn)行攤鋪、碾壓工序,完成瀝青路面就地?zé)嵩偕┕?復(fù)拌型就地?zé)嵩偕に嚵鞒倘鐖D1所示.

圖1 復(fù)拌型就地?zé)嵩偕に嚵鞒?/p>

復(fù)拌型就地?zé)嵩偕に囍饕m用于舊瀝青路面混合料級配不良,且瀝青含量不滿足再生需要等情況,采用該類型再生的瀝青混合料可直接作為上面層或磨耗層使用.

1．2 復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青混合料配合比設(shè)計

復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青混合料配合比設(shè)計主要包括以下環(huán)節(jié):舊瀝青路面混合料抽提、篩分試驗(yàn),評價舊瀝青性能;選擇再生劑類型,確定摻量以及再生劑對舊瀝青性能的影響;確定新添加瀝青混合料配合比及添加比例;通過試拌、試鋪,采用篩分試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)以及凍融劈裂試驗(yàn)等驗(yàn)證再生瀝青混合料生產(chǎn)配合比.復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青混合料配合比設(shè)計流程如圖2所示.

圖2 復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青混合料配合比設(shè)計流程

2 舊瀝青路面礦料級配及回收瀝青性質(zhì)

舊瀝青路面經(jīng)過多年的使用后,瀝青混合料的各項(xiàng)性能呈現(xiàn)不同程度的衰減,主要表現(xiàn)為瀝青老化、舊瀝青礦料級配及油石比的改變等.瀝青路面再生,即是為了消除上述改變對瀝青路面路用性能的影響.因此,瀝青混合料配合比設(shè)計的前提是掌握舊瀝青路面材料的各項(xiàng)性質(zhì).

以某市政道路就地?zé)嵩偕こ虨槔?舊瀝青路面上面層為4 cm厚AC-13細(xì)粒式瀝青混合料.取舊瀝青路面上面層混合料,經(jīng)過抽提試驗(yàn)可知舊料瀝青含量為4.3%,將抽提后的礦料進(jìn)行篩分,級配結(jié)果如圖3所示.

圖3 舊瀝青路面上面層瀝青混合料級配曲線

由圖3可知,舊瀝青路面混合料級配整體偏粗,且部分位于2．36～9．5 mm篩孔范圍的通過率低于級配下限,表明舊瀝青路面混合料級配不合理.對抽提試驗(yàn)回收到的舊瀝青進(jìn)行針入度、延度和軟化點(diǎn)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表1所示.

表1 舊瀝青路面上面層回收瀝青性能試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知,舊瀝青路面回收瀝青的針入度、軟化點(diǎn)及延度等基本性能較70＃石油瀝青均出現(xiàn)大幅改變,針入度大幅降低,軟化點(diǎn)及延度不同程度下降,表明舊瀝青已出現(xiàn)嚴(yán)重老化,需加入再生劑完成瀝青再生.依據(jù)舊瀝青路面級配以及回收瀝青試驗(yàn)結(jié)果,采用復(fù)拌型就地?zé)嵩偕に噷εf瀝青路面混合料級配進(jìn)行調(diào)整,并再生利用.

3 選擇再生劑類型及確定摻量

3．1 再生劑種類的選擇

對舊瀝青混合料添加再生劑時,首先應(yīng)對再生劑種類進(jìn)行選擇,需具備滲透性強(qiáng)、施工和易性好等特點(diǎn).選擇自主研發(fā)的再生劑A與輕油型再生劑B為例進(jìn)行瀝青再生試驗(yàn),分別在回收瀝青中加入3%(舊瀝青含量的百分比)的再生劑,試驗(yàn)結(jié)果如表2所示.

表2 舊瀝青路面上面層回收瀝青摻加再生劑試驗(yàn)結(jié)果

采用再生劑恢復(fù)舊瀝青性能的目標(biāo)是將舊瀝青性能恢復(fù)至舊路面使用瀝青標(biāo)號(70＃)的下一等級(50＃).對上述2種再生劑效果分析可知,在針入度及軟化點(diǎn)都滿足要求的前提下,A類再生劑對舊瀝青延度性能的改善優(yōu)于B類再生劑,同時A類再生劑使針入度的恢復(fù)接近規(guī)范中值.因此,推薦使用A類再生劑.

3．2 再生劑摻量的確定

在選擇A類再生劑后,通過分析摻加不同比例的A類再生劑對瀝青三大指標(biāo)的影響,確定再生劑的摻量,試驗(yàn)結(jié)果如表3所示.

由表3可知,A類再生劑在摻加量為5%時,再生瀝青的三大指標(biāo)滿足規(guī)范對50＃石油瀝青的要求,且針入度指標(biāo)位于規(guī)范中值.因此,確定再生劑摻量為5%.

表3 A類再生劑摻量對瀝青三大指標(biāo)的影響結(jié)果

4 新添加瀝青混合料配合比及添加比例的確定

4．1 新添加瀝青混合料配合比

復(fù)拌工藝對舊瀝青路面進(jìn)行熱再生時,需在舊瀝青混合料中摻加一定比例的新混合料,其主要目的是為調(diào)整舊瀝青路面礦料級配,改善路面使用性能.通過抽提篩分試驗(yàn)得知,舊瀝青路面混合料中細(xì)集料缺失、級配整體偏粗;故采用AC-10密級配瀝青混合料根據(jù)舊瀝青路面篩分結(jié)果調(diào)整礦料級配曲線.經(jīng)過對級配曲線的多次調(diào)整,確定AC-10的生產(chǎn)配合比,即4.75～9.5 mm碎石、粗石粉、石屑、礦粉的比例為42∶8∶45∶5,級配曲線如圖4所示.

圖4 新添加瀝青混合料AC-10級配曲線

4．2 新瀝青混合料的添加比例

在確定添加料級配后,需對新料添加量予以確定.《公路瀝青路面再設(shè)技術(shù)規(guī)范》(JTG F41—2008)對復(fù)拌型就地?zé)嵩偕聯(lián)郊恿媳壤囊?guī)定是“不超過舊瀝青混合料的30%”,在滿足規(guī)范要求的前提下,需盡可能提高舊路面材料的利用率.因此,選擇新料摻加比例分別為5%、15%、25%(占舊瀝青混合料的質(zhì)量百分比),不同新料摻量下再生混合料合成級配曲線如圖5所示.

由圖5可知,隨著新瀝青混合料加入量的提高,再生瀝青混合料合成級配曲線逐漸趨于平緩,且靠近AC-13級配中值.因此,結(jié)合配合比設(shè)計結(jié)果和規(guī)范,確定新料摻加比例為舊瀝青混合料質(zhì)量的25%.

圖5 摻加不同比例新料的就地?zé)嵩偕壟淝€

經(jīng)過計算,本次復(fù)拌就地?zé)嵩偕行铝吓c舊料的含量分別為20%與80%.同時可得到復(fù)拌就地?zé)嵩偕鸀r青混合料合成級配,如表4所示.

表4 復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青混合料礦料級配組成

4．3 確定新瀝青最佳摻量

在摻入5%(占舊瀝青含量的百分比)A類再生劑以及適當(dāng)比例新AC-10瀝青混合料后,需添加新石油瀝青調(diào)整再生混合料油石比.新瀝青摻量應(yīng)以加入新料后礦料總質(zhì)量為基準(zhǔn),按0、0.3%、0.5%、0.7%進(jìn)行摻加,進(jìn)而測定馬歇爾穩(wěn)定度、流值,計算礦料間隙率(VMA)、孔隙率等,最終確定新瀝青的最佳摻量.通過對新瀝青摻量的馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析,確定新瀝青最佳摻量為0．3%.試驗(yàn)結(jié)果顯示,在此摻量下的瀝青混合料各項(xiàng)馬歇爾技術(shù)指標(biāo)完全滿足規(guī)范要求,如表5所示.

表5 復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

5 復(fù)拌再生后瀝青混合料的性能評價

通過對再生劑、新瀝青混合料以及新瀝青摻量開展各項(xiàng)試驗(yàn),得到該復(fù)拌型就地?zé)嵩偕浜媳戎行杼砑?%A類再生劑(以舊瀝青質(zhì)量百分比為基準(zhǔn))、25%新AC-10瀝青混合料(以舊瀝青混合料的質(zhì)量百分比為基準(zhǔn))以及0．3%新瀝青(以加入新料后礦料總質(zhì)量為基準(zhǔn)).

按上述混合料配合比設(shè)計結(jié)果成型各類型試件,分別進(jìn)行車轍、低溫彎曲、浸水馬歇爾以及凍融劈裂試驗(yàn),以檢測新配合比設(shè)計下的瀝青混合料高低溫性能以及水穩(wěn)定性,進(jìn)而評價該復(fù)拌型就地?zé)嵩偕旌狭系穆酚眯阅?試驗(yàn)結(jié)果如表6所示.

表6 復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青混合料路用性能試驗(yàn)結(jié)果

由表6可知,該復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青混合料配合比設(shè)計滿足規(guī)范對AC-13瀝青混合料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求,且路用性能檢測合格,進(jìn)而表明本次復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青混合料配合比設(shè)計合理,具備可實(shí)施性.

6 就地?zé)嵩偕|(zhì)量控制措施及標(biāo)準(zhǔn)

采用就地?zé)嵩偕に囘M(jìn)行瀝青路面施工時,應(yīng)遵循“分階段、抓重點(diǎn)、強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)”原則加強(qiáng)質(zhì)量控制,主要分為3個階段:施工前舊路全方位評價、施工中全過程質(zhì)量控制以及施工后交工驗(yàn)收質(zhì)量評價.

6．1 施工前舊路全方位評價

在采用就地?zé)嵩偕に囀┕で皯?yīng)對舊路面進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查,并對舊瀝青路面混合料進(jìn)行篩分試驗(yàn)、馬歇爾試驗(yàn)等,以評價瀝青混合料中瀝青的老化程度、礦料級配狀況以及馬歇爾指標(biāo)等.

6．2 施工中全過程質(zhì)量控制

就地?zé)嵩偕┕み^程中的質(zhì)量控制是確保工程質(zhì)量的核心,質(zhì)量控制的重點(diǎn)在于對混合料溫度及施工溫度的監(jiān)測.施工全過程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)如表7所示.

表7 就地?zé)嵩偕┕ぶ腥^程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

6．3 施工后交工驗(yàn)收質(zhì)量評價

施工完成后,對新瀝青路面進(jìn)行質(zhì)量檢測,主要檢測項(xiàng)目有壓實(shí)度、平整度、摩擦系數(shù)以及滲水系數(shù)等.質(zhì)量要求如表8所示.

表8 復(fù)拌型就地?zé)嵩偕还を?yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

7 結(jié) 語

(1)復(fù)拌型就地?zé)嵩偕浜媳仍O(shè)計的關(guān)鍵在于選擇再生劑及新添加混合料的類型,并確定再生劑、新瀝青混合料及新瀝青的摻量.

(2)本文的復(fù)拌型就地?zé)嵩偕鸀r青混合料配合比設(shè)計為:添加5%A類再生劑(以舊瀝青質(zhì)量百分比為基準(zhǔn))、25%新AC-10瀝青混合料(以舊瀝青混合料的質(zhì)量百分比為基準(zhǔn))以及0．3%新瀝青(以加入新料后礦料總質(zhì)量為基準(zhǔn)).對上述配合比設(shè)計進(jìn)行瀝青路面路用性能驗(yàn)證,結(jié)果表明本次配合比設(shè)計合理,具備可實(shí)施性.

(3)就地?zé)嵩偕┕み^程中的質(zhì)量控制是確保工程質(zhì)量的核心,質(zhì)量控制的重點(diǎn)在于對混合料溫度及施工溫度的監(jiān)測.

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[責(zé)任編輯:杜衛(wèi)華]

Research on Mix Design and Quality Control of Hot In-place Recycling Asphalt Mixture by Remixing

WU Yu-run,CHEN Kun
(Hualan Design&Consulting Group Co．,Ltd．,Nanning 530000,Guangxi,China)

In order to study the mix design and quality control of hot in-place recycling by remixing,the experimental analysis of hot in-place recycling asphalt mixture was carried out based on practical case．The results show that the asphalt mixture meets the technical requirements of AC-13 Marshall mix design in the case of adding 5%of regenerant A,25%of new AC-10 asphalt mixture and 0．3%of fresh asphalt,and the test indicates that the pavement performance is also satisfactory．It is pointed out that the key to quality control in the process of hot in-place recycling is the monitoring of the temperatures of mixture and construction,and related measures and standards are proposed．

hot in-place recycling by remixing;mix design;pavement performance;quality control

U416．26

B

1000-033X(2017)05-0108-05

2016-11-23

內(nèi)蒙古交通運(yùn)輸廳科技基金項(xiàng)目(NJ-2011-13)

巫裕潤(1988-),男,廣西南寧人,高級工程師,研究方向?yàn)榈缆饭こ?