基于雙滾筒原再生一體機(jī)技術(shù)的廠拌熱再生瀝青混合料質(zhì)量控制研究

周健楠，王銘浩，馬飛龍， 戴康瑜， 楊 磊

(1. 遼寧省交通科學(xué)研究院有限責(zé)任公司 沈陽市 110015； 2.高速公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通運(yùn)輸行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 沈陽市 110015；3.遼寧交投公路科技養(yǎng)護(hù)有限責(zé)任公司 沈陽市 110148)

瀝青路面舊料的再生利用不僅能極大節(jié)約資源，也能最大程度地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，桓永高速公路路面修復(fù)養(yǎng)護(hù)工程中首次進(jìn)行廠拌熱再生瀝青混合料技術(shù)的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，也是瀝青混合料原再生一體機(jī)在遼寧的第一次應(yīng)用?；厥樟蟁AP的粒徑變化、再生劑用量的添加準(zhǔn)確性和反應(yīng)時(shí)間、新加料的溫度控制都會(huì)影響瀝青混合料的性能[1]。

介紹了原再生一體機(jī)廠拌熱再生瀝青混合料在配合比設(shè)計(jì)、拌和時(shí)間及攪拌順序、原再生料加熱溫度控制等方面的技術(shù)，并跟蹤驗(yàn)證了成品廠拌熱再生瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)，證明了原再生一體機(jī)廠拌熱再生瀝青混合料技術(shù)可以保證30%RAP摻量瀝青混合料的質(zhì)量穩(wěn)定性。

1 工程概況

桓永高速公路路面維修工程病害處理所用 AC-10、AC-16 和 AC-20 均采用廠拌熱再生混合料，舊料摻量為 30%(以下簡稱再生瀝青混合料)。其中AC-20和AC-16再生瀝青混合料總工程量為1310016m2，因此對(duì)于如何控制廠拌熱再生瀝青混合料的質(zhì)量成為保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

2 配合比控制

為保證配合比的準(zhǔn)確性，該原再生一體機(jī)共配有7個(gè)冷料倉和3個(gè)RAP冷料倉，并在生產(chǎn)初根據(jù)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)對(duì)冷料倉轉(zhuǎn)速、料斗門進(jìn)行了標(biāo)定，獲取了每檔料比例與皮帶轉(zhuǎn)速的相關(guān)函數(shù)關(guān)系(表1)。

表1 每檔材料比例與皮帶轉(zhuǎn)速的相關(guān)函數(shù)關(guān)系

根據(jù)每檔料比例與皮帶轉(zhuǎn)速的相關(guān)函數(shù)關(guān)系，保證以目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的比例進(jìn)行冷料上料，避免通過熱料倉后出現(xiàn)等料、溢料的現(xiàn)象。再生瀝青混合料目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比比例見表2～表5。

表2 AC-16再生瀝青混合料目標(biāo)配合比比例

3 拌和時(shí)間及拌和順序控制

3.1 拌和時(shí)間

傳統(tǒng)瀝青攪拌站配套再生設(shè)備均在攪拌缸側(cè)面通過大角度溜道進(jìn)入，投放時(shí)間由于溜道的限制均在10～15s左右，易產(chǎn)生堵塞、粘料等問題，影響生產(chǎn)效率和質(zhì)量[2]。而現(xiàn)場原再生一體式瀝青攪拌設(shè)備將整機(jī)融合，攪拌缸放置于設(shè)備中心，省去了溜道，將再生料下料速度提高50%，且解決了粘料等系列問題，更適宜再生料高效、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。

表3 AC～20再生瀝青混合料目標(biāo)配合比比例

表4 AC-16再生瀝青混合料生產(chǎn)配合比比例

表5 AC-20再生瀝青混合料生產(chǎn)配合比比例

面層瀝青混合料拌和時(shí)間應(yīng)以混合料拌和均勻、所有礦料顆粒全部裹覆瀝青結(jié)合料為度，并根據(jù)設(shè)備情況經(jīng)試拌確定。RAP與再生劑的拌和時(shí)間不得低于10～15s；加入新集料后共同拌和時(shí)間不得低于 10～15s，才容許加入新的瀝青。加入新瀝青后繼續(xù)拌和15～20s后加入礦粉。最后一起拌和時(shí)間不得低于25～35s，總拌和時(shí)間不得低于60～75s。

3.2 拌和順序

由于原再生一體機(jī)的設(shè)計(jì)采用原生石料從下位干燥滾筒加熱，而再生石料從上位干燥滾筒加熱的方式，使得瀝青混合料進(jìn)入拌和鍋有了先后順序。為了充分發(fā)揮再生劑的作用及與原生料拌和的效果，最終攪拌順序?yàn)樵偕辖?jīng)上位干燥滾筒加熱與再生劑反應(yīng)后提前1～3s進(jìn)入拌和鍋，然后加入原生石料，最后加入瀝青拌和[3]。

4 原生、再生料溫度控制

拌和時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高新集料的加熱溫度，但不得超過 200℃。RAP 的加熱溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在 110～130℃之間。出廠溫度改性再生瀝青混合料(AC-16)應(yīng)控制在 180～185℃，普通再生瀝青混合料(AC-20)應(yīng)控制在 150～160℃；拌和后的瀝青混合料應(yīng)均勻一致，無花白料，無結(jié)團(tuán)成塊或嚴(yán)重的粗細(xì)料分離現(xiàn)象，不符合要求時(shí)不得使用，并應(yīng)及時(shí)調(diào)整。拌和的混合料可在儲(chǔ)料倉中存放，以不發(fā)生瀝青析漏和降溫 10℃為準(zhǔn)[4]。

5 瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)驗(yàn)證

為保證瀝青混合料的質(zhì)量，作者對(duì)連續(xù)生產(chǎn)30d的再生瀝青混合料進(jìn)行取樣后開展瀝青混合料燃燒、馬歇爾和車轍試驗(yàn)，對(duì)原再生一體機(jī)生產(chǎn)再生瀝青混合料的油石比、級(jí)配、穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行質(zhì)量控制驗(yàn)證。

5.1 再生瀝青混合料級(jí)配與油石比驗(yàn)證

再生瀝青混合料的級(jí)配穩(wěn)定性與油石比的準(zhǔn)確性一直是制約再生瀝青混合料實(shí)現(xiàn)大規(guī)模廠拌和生產(chǎn)的主要問題。因此，要保證原再生一體機(jī)生產(chǎn)熱再生瀝青混合料能實(shí)現(xiàn)工程需要，作者按照現(xiàn)行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[5](JTG E20—2011)的試驗(yàn)方法，對(duì)原再生一體機(jī)生產(chǎn)的瀝青混合料進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，監(jiān)控再生瀝青混合料的級(jí)配與油石比，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 生產(chǎn)30d再生瀝青混合料燃燒試驗(yàn)結(jié)果

5.2 再生瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)驗(yàn)證

再生瀝青混合料馬歇爾密度的穩(wěn)定是保證施工質(zhì)量的重要因素，因?yàn)槠渲苯佑绊懧访鎵簩?shí)度，導(dǎo)致再生瀝青混合料壓實(shí)不足或者碾壓過度從而影響再生瀝青混合料的性能。因此作者按照現(xiàn)行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[5](JTG E20—2011)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法成型馬歇爾試件，標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件尺寸符合直徑101.6mm±0.2mm、高63.5mm±1.3mm的要求。對(duì)原再生一體機(jī)生產(chǎn)的瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 生產(chǎn)30d再生瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

5.3 再生瀝青混合料高溫性能驗(yàn)證

由于再生瀝青混合料中存在舊銑刨料，又加入再生劑等材料，所以，對(duì)其高溫抗車轍性能的要求是非常必要的。按照現(xiàn)行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[5](JTG E20—2011)的試驗(yàn)方法，對(duì)原再生一體機(jī)生產(chǎn)的瀝青混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖3。

圖3 生產(chǎn)30d再生瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果

5.4 再生瀝青混合料水穩(wěn)定性能驗(yàn)證

通過生產(chǎn)30d再生瀝青混合料燃燒試驗(yàn)、馬歇爾、車轍和凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果(圖4)可知，對(duì)于AC-16和AC-20再生瀝青混合料無論是關(guān)鍵篩孔的通過率還是整體的合成級(jí)配，30d生產(chǎn)的燃燒結(jié)果均滿足要求，且油石比穩(wěn)定。馬歇爾試驗(yàn)穩(wěn)定度、流值均符合設(shè)計(jì)要求且標(biāo)準(zhǔn)密度變化浮動(dòng)范圍較小。車轍試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果明顯高于技術(shù)要求，說明再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性與抗水損壞能力均符合路用性能要求。

圖4 生產(chǎn)30d再生瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

因此通過試驗(yàn)結(jié)果證明了原再生一體機(jī)生產(chǎn)成品廠拌熱再生瀝青混合料質(zhì)量穩(wěn)定且可控制性強(qiáng)。

6 結(jié)論

(1)原再生一體機(jī)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)更加合理，多料斗以及皮帶轉(zhuǎn)速的標(biāo)定為穩(wěn)定瀝青混合料配合比起到至關(guān)重要的作用。

(2)原再生一體機(jī)的加熱與拌和系統(tǒng)充分考慮了原生料與再生料的特性，保證了混合料的拌和、出廠溫度的同時(shí)，瀝青混合料均勻一致，無花白料，無結(jié)團(tuán)成塊或嚴(yán)重的粗細(xì)料分離現(xiàn)象。

(3)通過連續(xù)生產(chǎn)30d對(duì)瀝青混合料相關(guān)性能指標(biāo)的驗(yàn)證，證明了原再生一體機(jī)技術(shù)生產(chǎn)摻量30%RAP廠拌熱再生瀝青混合料質(zhì)量穩(wěn)定且可控制性強(qiáng)。