廠拌熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)及影響因素分析

金洪雨

（山東恒建工程監(jiān)理咨詢有限公司，山東 濰坊 261057）

在眾多的公路工程中，瀝青混凝土路面為主要建設(shè)類型，且相關(guān)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果也表明，在我國公路類型中，瀝青混凝土路面所占的比例已經(jīng)超過80%。從目前行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用情況來看，瀝青混凝土路面的壽命大約在12年左右。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，交通運(yùn)輸車輛激增，原公路設(shè)計(jì)已不能滿足交通量的增長，造成公路瀝青路面超負(fù)荷運(yùn)行、道路擁堵和道路路面損壞嚴(yán)重，嚴(yán)重影響車輛行駛安全和行駛速度。最近幾年為改善交通，高速公路進(jìn)行了改擴(kuò)建工程，地方國省道也對道路進(jìn)行了升級改造，使公路通行能力和工程質(zhì)量得到了大幅度提高，滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，節(jié)約了居民出行的時(shí)間。而道路的改擴(kuò)建、升級改造產(chǎn)生了大量的舊瀝青路面材料，如何利用廢舊材料成了工程建設(shè)的重要任務(wù)。為了使舊路面材料產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)效益，廠拌熱再生瀝青混合料就成了工程技術(shù)研究的方向。利用舊瀝青路面材料，配合比設(shè)計(jì)是熱再生技術(shù)最重要的環(huán)節(jié)。為保證配合比設(shè)計(jì)的結(jié)果不出現(xiàn)嚴(yán)重的差異，在設(shè)計(jì)時(shí)要調(diào)查老路面，收集原路面的技術(shù)資料，為以后的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。通過對舊路面銑刨、存放、預(yù)處理的環(huán)節(jié)加強(qiáng)控制，保證舊路面材料質(zhì)量。拌和設(shè)備的改造也是保證再生混合料質(zhì)量重要的環(huán)節(jié)。通過各環(huán)節(jié)有效的控制，才能保證配合比設(shè)計(jì)更能滿足混合料設(shè)計(jì)技術(shù)要求，使用舊路面材料的新瀝青面層質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1 廠拌熱再生瀝青混合料設(shè)計(jì)內(nèi)容與基本要求概述

在該技術(shù)中，要結(jié)合材料的優(yōu)劣特點(diǎn)來確定老舊瀝青的摻配率，根據(jù)老舊公路上舊瀝青的損耗程度來判斷是否需要加入再生劑，并且根據(jù)實(shí)際工程的質(zhì)量要求確定添加的數(shù)量，從而計(jì)算出新舊瀝青的配合比，然后根據(jù)流程調(diào)制，結(jié)合修建工程的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)對配合比的材料比例進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整，從而滿足強(qiáng)度以及承載力的要求。

在目前的技術(shù)領(lǐng)域中，廠拌熱再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)以下五個(gè)方面的內(nèi)容：（1）要對老舊公路瀝青材料的具體性能進(jìn)行檢測，從而計(jì)算出老舊路面材料的摻配率。（2）根據(jù)第一步得出的摻配率選擇合適數(shù)量的再生劑，并且選取合適的瀝青材料，通過精確的計(jì)算來確定它們的用量。（3）選取合適的砂石集料，計(jì)算出新舊砂石集料的比例。（4）對再生瀝青的品質(zhì)進(jìn)行檢測，并且確定出相應(yīng)的油石比。（5）通過專業(yè)儀器檢測，測定混合料的相關(guān)使用性能。

從目前的技術(shù)領(lǐng)域來看，再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)工作有著一定的特殊性，其最終的結(jié)果應(yīng)滿足以下五個(gè)方面的條件：（1）最終生成的新材料應(yīng)具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和耐久性，在高溫和低溫以及極端天氣的影響下不會出現(xiàn)重大的質(zhì)量變化，例如擁包、車轍等。（2）新材料具有很強(qiáng)的抗裂性，在低溫的外界環(huán)境中有較低的線收縮系數(shù)，同時(shí)還具備較高的抗彎拉強(qiáng)度。（3）新材料抗滑性和抗?jié)B性能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的規(guī)定數(shù)值。（4）抗老化能力比較強(qiáng)，路面能夠承載較大的荷載，滿足現(xiàn)代人們的出行要求。（5）在配合比設(shè)計(jì)的過程中要遵循經(jīng)濟(jì)性的原則，盡可能地利用舊路面上的材料，從而實(shí)現(xiàn)良好的成本控制原則。

2 設(shè)計(jì)影響因素分析

2.1 舊瀝青材料中的舊料級配

對舊路面材料摻配之前，必須先評價(jià)舊料的品質(zhì)。一般高級瀝青路面會在施工環(huán)節(jié)以及后期使用過程中超負(fù)荷，導(dǎo)致舊瀝青混合材料中混合材料居多，粉料和瀝青含量離散程度較大。對回收舊路面材料廠拌再利用時(shí)，一般會用破碎或篩分裝置來消除影響，解決再生混合材料減少、材料變異的問題。篩分法確定舊瀝青混合材料的級配時(shí)，從其篩分結(jié)果能夠得出舊集料的級配細(xì)化程度并不強(qiáng)的結(jié)論，其骨料級配的根本也并沒有發(fā)生大的改變，那么再生過程中就可以添加較粗的新骨料進(jìn)行調(diào)整，組成符合設(shè)計(jì)要求瀝青混合材料的級配。

2.2 舊料摻配的影響條件

（1）再生瀝青混合材料本身具備滿足良好的條件，才能夠使10%～30%的摻配率用于高等級公路的路面面層其他層次。如果在低等級路面，那么舊料摻配率就可以超過30%，但也需要試驗(yàn)論證后確定。如果直接用于雙層的路面結(jié)構(gòu)，就可將再生層鋪在下層，上層鋪設(shè)全新的瀝青面層，這時(shí)舊料的摻配率可以達(dá)到更高的數(shù)值。

（2）拌和機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)再生混合材料的時(shí)候，摻配率和生產(chǎn)拌和設(shè)備舊料的加熱方式有關(guān)系。目前我國基本使用間歇式拌和設(shè)備，當(dāng)舊料摻配率小于10%時(shí)，可不安裝獨(dú)立的加熱滾筒和保溫儲料倉，常溫的舊料可直接進(jìn)入拌和鍋中與加熱的集料、瀝青等材料拌和生產(chǎn)瀝青混合料。當(dāng)舊料摻配率大于10%時(shí)，應(yīng)安裝獨(dú)立的加熱滾筒和保溫儲料倉，舊料加熱溫度在110～130℃。對于直接將舊料與新集料一起進(jìn)入加熱滾筒的拌和設(shè)備，就要對加熱滾筒專門設(shè)計(jì)，保證舊料瀝青不能發(fā)生過度老化等情況，需充分論證后才能使用。

（3）舊料的摻配率和廢舊的瀝青路面材料有關(guān)。舊料經(jīng)過抽提試驗(yàn)后回收瀝青和集料，通過試驗(yàn)可以評價(jià)材料的品質(zhì)。舊料中瀝青含量較低的，再利用時(shí)必須要對應(yīng)添加較多的新瀝青。如果摻配率較低，新瀝青的品質(zhì)就是決定再生瀝青的使用壽命的關(guān)鍵因素。這時(shí)，舊料一般會被當(dāng)作集料，只要級配調(diào)整在允許的范圍內(nèi)，就可以使用較多的舊料來替代。舊料中的集料品質(zhì)以及級配的比例好壞，都會直接影響摻配率。如果舊集料是風(fēng)化軟質(zhì)料，集料過多或細(xì)料過多，作為再生材料時(shí)就應(yīng)選擇較低的摻配率。

（4）舊料的摻配率和瀝青以及砂石的供應(yīng)有關(guān)。如果瀝青和砂石供應(yīng)難或施工資金短缺時(shí)，為了滿足工期和交通運(yùn)輸要求，可以適當(dāng)?shù)胤艑捲偕牧系钠焚|(zhì)要求。比如，經(jīng)常用再生材料鋪筑瀝青面層其他層次的方法，提高舊料的摻配率，目的就是為了節(jié)省施工成本，節(jié)省瀝青和砂石。為了滿足再生混合材料的質(zhì)量技術(shù)要求，節(jié)約瀝青和砂石材料，才是確定舊料摻配比例的基本原則，爭取更大地滿足社會經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 新材料的選擇與用量確定

在廠拌熱再生瀝青混合料材料的選擇中，新的瀝青材料的添加能夠補(bǔ)充混合材料中所需要的結(jié)合材料，從而使混合瀝青的性能達(dá)到最優(yōu)。在舊瀝青材料中，由于長時(shí)間的磨損與使用，舊材料中瀝青的黏度已經(jīng)慢慢下降，因此新瀝青材料的加入可以在很大程度上調(diào)整混合料的整體黏度，對瀝青的總體性質(zhì)進(jìn)行提升。此外，在新瀝青材料的選擇上，可以選取延展性較好的瀝青材料。延展性較好的瀝青材料其路用性能也相對較好，而且其流變指數(shù)都比較高。新瀝青用量的計(jì)算遵循以下公式：

式中：x為新舊瀝青的摻配比例；iR為混合料中瀝青的含量，%；i0為舊瀝青的含量，%；P為舊料的摻配率，%。

2.4 廠拌熱再生瀝青混合料配比設(shè)計(jì)分析

在配比設(shè)計(jì)分析過程中，首先應(yīng)確定好目標(biāo)級配以及混合料的主要組成部分，然后采用相關(guān)的專業(yè)儀器對舊的瀝青材料的各種性能進(jìn)行檢測，并且記錄在案，最后對擬添加的新材料進(jìn)行專業(yè)化的檢測，結(jié)合舊瀝青的混合材料作為集料計(jì)算出新材料中的各類用量比例，按照最終的目標(biāo)要求實(shí)現(xiàn)礦料的級配。上述工作完成之后，可以對成品進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，從而更加精確地得出新瀝青的添加數(shù)量，并且按照已經(jīng)得到的礦料級配以及新瀝青材料的具體用量來進(jìn)行配比驗(yàn)證，從而確定出相應(yīng)的供料比例。

在該流程的處理與設(shè)計(jì)過程中，由于我國車輛數(shù)量的激增，瀝青公路在使用的過程中會受到各種自然因素和較大的荷載的影響。因此，舊的瀝青混合料中會存在著大量的粉料和細(xì)料，尤其是會存在大量的針片狀的物質(zhì)。在級配中，粉料部分以及瀝青的含量部分普遍存在離散度大的缺陷，對于這些舊瀝青公路上得到的材料進(jìn)行廠拌熱再生的過程中，首先需要對這些材料進(jìn)行識別與分類，然后通過分區(qū)域堆放等管理措施來避免材料之間相互反應(yīng)，從而消除彼此之間的不良影響。在具體的實(shí)踐過程中，可以使用儲料場料堆取樣的方法來完成配合比的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)工作可以很好地解決混合料減少材料變異的問題。在應(yīng)用中可以使用二級篩分破碎裝置，這樣可以使得回收到的材料能夠更加均勻一致，也能夠保障各類材料能夠按照材料性質(zhì)的不同進(jìn)行分區(qū)域的堆放，從而有助于配合比設(shè)計(jì)工作的實(shí)現(xiàn)。在配合比完成之后，可以使用馬歇爾試驗(yàn)方法進(jìn)行檢測，馬歇爾檢驗(yàn)方法有著較強(qiáng)的可操作性，其設(shè)備也比較簡單，結(jié)果也相對比較可靠，但是在利用馬歇爾方法檢測的過程中要進(jìn)一步確定再生混合料用油量，并且將舊瀝青的性能和新材料的使用性能充分考慮，同時(shí)確定好拌制條件等內(nèi)容，為了滿足實(shí)際的需求，還可以添加適量的再生劑。

3 結(jié)束語

舊路面材料的再生利用是綠色交通建設(shè)的重要體現(xiàn)。通過近幾年的積極推廣應(yīng)用，瀝青路面在維修養(yǎng)護(hù)和升級改造施工時(shí)產(chǎn)生的大量廢舊路面材料，通過廠拌熱再生技術(shù)進(jìn)行再生消化，不僅減輕了對環(huán)境的污染，減少了對新材料的消耗，還節(jié)省了大量的建設(shè)資金?？梢?，廠拌熱再生技術(shù)是緩解環(huán)境破壞矛盾，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式和公路交通建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。大量的工程案例及施工技術(shù)研究表明，瀝青舊路面材料通過利用再生技術(shù)以及科學(xué)的設(shè)計(jì)、精細(xì)的施工，新建工程質(zhì)量是可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的。隨著瀝青舊路面再生技術(shù)的較快發(fā)展，工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步的積累和對再生技術(shù)的認(rèn)識不斷深入，通過再生路面的設(shè)計(jì)、施工的科學(xué)管理，瀝青舊路面材料的消化利用將會得到大幅度的提高。