就地熱再生瀝青混合料配合比優(yōu)化設計及性能研究

張軍仁 張興軍 任小遇

(1 甘肅省張掖公路管理局，甘肅 張掖 734000；

2 甘肅省博士后創(chuàng)新實踐基地 甘肅恒達路橋工程集團有限公司，甘肅 蘭州 730070；3 蘭州交通大學 甘肅省道路橋梁與地下工程重點實驗室，甘肅 蘭州 730070)

就地熱再生瀝青混合料配合比優(yōu)化設計及性能研究

張軍仁1張興軍2任小遇3

(1 甘肅省張掖公路管理局，甘肅 張掖 734000；

2 甘肅省博士后創(chuàng)新實踐基地 甘肅恒達路橋工程集團有限公司，甘肅 蘭州 730070；3 蘭州交通大學 甘肅省道路橋梁與地下工程重點實驗室，甘肅 蘭州 730070)

為了避免在瀝青路面就地熱再生中由于級配設計不良導致的瀝青混合料出現(xiàn)離析、松散、粘接性能不佳和路用性能等問題。通過對原路面材料進行調查，掌握原材料級配及老化程度，根據(jù)調查結果對瀝青路面就地熱再生材料進行級配優(yōu)化設計，控制再生劑用量、級配和最佳油石比，得到室內配合比。在此基礎上對再生瀝青混合料進行水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性能檢測。試驗結果表明通過對原有瀝青路面情況調查和就地熱再生瀝青混合料配合比優(yōu)化設計，可以得到路用性能優(yōu)良的再生瀝青混凝土路面。

道路工程；瀝青混合料；就地熱再生；配合比優(yōu)化設計；性能研究

瀝青路面就地熱再生作為一種經濟快捷的現(xiàn)代瀝青混凝土路面維修技術，它被越來越多的人所接受并廣泛應用到淺層輕微病害的高速公路及一、二級公路瀝青路面表層的治理中。與傳統(tǒng)的瀝青路面維修方式相比，節(jié)約了大量的瀝青、砂石等原材料及運輸費用，大大降低了工程投資與施工費用，同時廢料的再利用也解決了環(huán)境污染問題，被稱為綠色再生技術[1]。就地熱再生技術的節(jié)約、環(huán)保、優(yōu)質和高效的特點更是符合“綠色交通”、“低碳經濟”的發(fā)展要求[2]。由于就地熱再生所使用的RAP料摻量高、變異性大、不確定因素多等特點，會對再生的路用性能造成很大的影響，經常出現(xiàn)級配設計不良造成的瀝青混合料離析、松散、層間連接和路用性能等問題。

針對熱再生出現(xiàn)的問題有必要進行瀝青混合料的級配優(yōu)化設計和路用性能研究。 韓波等[3]研究認為瀝青老化和級配衰變皆對地熱再生瀝青混合料性能產生影響，尤其是水穩(wěn)定性和低溫抗裂性；尤江[4]等綜合分析得出，再生瀝青混合料的各性能都與舊料摻配率和集料級配有密切關系，通過合理的級配設計的再生瀝青混合料各性能雖有所降低但都能滿足路面規(guī)范要求；黃曉明[5]等認為應充分考慮再生瀝青混合料的特點，針對性地提出再生瀝青和再生混合料的配合比設計方法。本文通過室內模擬試驗對熱再生瀝青混合料的配合比進行優(yōu)化設計和性能檢測，并結合工程實例進行級配的驗證和路用性能的實測，最終得到適合熱再生瀝青混合料的配合比設計，為工程建設提供參考依據(jù)。

1 原材料調查

試驗段配合比設計使用的原材料有：SBS I-C改性瀝青、碎石、機制砂、某品牌的高性能再生劑等。

首先對回收后的舊瀝青進行三大指標的評價，以此為基準在再生劑添加后進行指標對比。試驗結果見表1。根據(jù)三大指標測定結果綜合判定RAP中瀝青老化較嚴重。

由表1試驗結果可知，老化后的瀝青針入度為26.0（0.1mm）、延度為1.2（5℃）/cm，兩個指標變化非常大遠低于技術要求。根據(jù)黃曉明，江瑞齡[6]的《瀝青路面就地熱再生施工技術指南》一書所述，當針入度不低于20（0.1mm）時，經過再生處理后，仍能滿足技術要求。

按T0722-1993中試驗方法抽提后取得礦料級配，為拌制新混合料提供基礎數(shù)據(jù)。試驗結果表明，原路面舊瀝青混合料部分粗集料破碎，致使既有混合料級配偏細。為了彌補混合料粒徑的細化，達到增大路面強度的目的，采用添加15%新料的方法進行再生混合料配合比設計[7]。

2 地熱再生瀝青混合料級配的控制

2.1 再生劑摻量的控制

再生劑是瀝青路面再生工程中一項重要的外摻原材料，其作用是恢復已經老化瀝青的各項技術使其接近至新瀝青水平。根據(jù)RAP中瀝青針入度測定值測算，再生劑摻量以2%的步長上下浮動，測定再生后瀝青的三大技術指標，繪出曲線，綜合得出最佳摻量。

圖1 外摻瀝青混合料合成級配曲線圖

圖2 再生瀝青混合料合成級配圖

再生劑對老化瀝青性能有一定程度上的改善，隨著再生劑摻配比率的增大針入度增大，軟化點降低，延度增長。當再生劑摻入量為4%時，針入度和軟化點已達到SBS類I-D瀝青指標，并滿足《公路瀝青路面再生技術規(guī)范》JTG F41-2008要求。

表2 再生瀝青技術指標

2.2 再生混合料級配控制

依照AC-16級配要求，試配得到的外摻瀝青混合料合成級配曲線圖見圖1。外摻新瀝青混合料摻量為15%，RAP摻量為85%。再生瀝青混合料合成級配曲線圖見圖2。

外摻新瀝青混合料的油石比采用試拌的方法確定為4.0%，按設計礦料比例配料，采用4種油石比進行體積指標試驗[8]。

分析AC-16設計級配體積指標及穩(wěn)定度試驗結果可得，當油石比從4.6%～5.5%變化時，飽和度和流值隨油石比增大而增大，油石比為5.5%時飽和度超過65%～75%的技術要求。綜合分析最佳油石比應在4.6%～5.2%

2.3 最佳油石比的控制

采用4.6%、4.9%、5.2%和5.5%這四種油石比，制成馬歇爾試件，對試件進行穩(wěn)定度和空隙率試驗，試驗結果見表3。

表3 礦料配比、油石比、瀝青摻量和再生劑摻量

作圖分析可知，試件最大毛體積相對密度、最大穩(wěn)定度、目標空隙率中值及飽和度范圍中值所對應的油石比分別為5.2%、4.9%、4.75%和4.9%，四者均值為4.94%，即OAC1為4.94%。由各項指標與油石比的關系圖可得符合各指標要求的油石比范圍為4.6%～5.05%，其中值為4.83%，即為OAC2，OAC1與OAC2的平均值為4.88%，且OAC1在OACmin與OACmax之間，根據(jù)設計經驗和項目所在地區(qū)氣候條件取油石比4.9%為設計油石比。

表4 瀝青混合料體積性質表

2.4 配合比設計結果

結合前期的理論分析和后期的工程實踐對AC-16型就地熱再生瀝青混合料進行目標配合比設計，設計結果見表3。

切割取樣進行AC-16型就地熱再生瀝青混合料目標配合比設計，外摻瀝青混合料占再生瀝青混合料的比例為15%，再生劑的摻量為RAP瀝青的4%；外摻新瀝青為RAP瀝青的4.8%。

根據(jù)上述試驗分析，選擇設計油石比為4.9%，相對應的瀝青混合料性質如表4所示。

3 瀝青混合料性能檢測

3.1 水穩(wěn)定性檢測

根據(jù)浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗結果可知殘留穩(wěn)定度MSO為87.9%，大于80%的技術要求；同樣凍融劈裂試驗結果TSR為84.7%，遠大于75%的技術要求。綜合浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗結果可得再生瀝青混合料滿足水穩(wěn)定性要求。

3.2 高溫穩(wěn)定性試驗

在溫度為60.0±1℃，壓強為0.7±0.05MPa的試驗條件下進行車轍試驗。從車轍試驗動穩(wěn)定結果來看，三組試件的動穩(wěn)定度平均值為3452（次/mm）大于2400（次/mm）的要求，且變異系數(shù)為8.1%，低于20%的要求。綜上所述設計的再生瀝青混凝土高溫穩(wěn)定性能良好，滿足規(guī)范要求。

4 結 語

試驗結論如下：

1）回收RAP中瀝青油石比為4.6%，回收瀝青的針入度為25.0（0.1mm），軟化點為69.0℃，15℃延度為2.6cm。綜合以上結果判定RAP中瀝青老化較嚴重。

2）切割取樣進行AC-16型就地熱再生瀝青混合料目標配合比設計，外摻瀝青混合料占再生瀝青混合料的比例為15%，再生劑的摻量為RAP瀝青的4%；外摻SBS I-C改性新瀝青為RAP瀝青的4.8%。通過對四種油石比的馬歇爾試件進行穩(wěn)定度和空隙率試驗，得出4.9%為最佳油石比。

3）再生的瀝青混合料經浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗和車轍試驗檢測，得出所設計的再生混凝土配合比滿足規(guī)范要求且水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性能良好。

[1]李波，楊小龍，李曉輝.瀝青超薄磨耗層材料回收再利用及其性能評價[J].中外公路, 2014,34(3):283-286.

[2]劉振興.海南省現(xiàn)場熱再生瀝青路面施工工藝及質量控制研究[D].長沙理工大學,2009.

[3]韓波,劉強,于斌,張利東,倪富健.就地熱再生老化瀝青混合料性能評價[J].公路,2016,（07）:274-280.

[4]尤江.再生瀝青混合料的設計及路用性能試驗研究[D].重慶交通大學,2015.

[5]黃曉明,趙永利,江臣.瀝青路面再生利用試驗分析[J].巖土工程學報,2001,23（04）:468-471.

[6]黃曉明，江瑞齡.瀝青路面就地熱再生施工技術指南[M].北京：人民交通出版社，2007.

[7]李波，李曉輝，楊小龍.瀝青路面回收材料再生性能評價[J].中外公路,2014,34(5):267-269.

[8]叢卓紅,鄭南翔.瀝青混合料級配優(yōu)化設計[J].長安大學學報:自然科學版,2007,27(3):15-19.

國檢集團入選首批“國家級標準驗證檢驗檢測點”試點單位

為貫徹落實《國家標準化體系建設發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》（國辦發(fā)〔2015〕89號）中關于加強標準驗證能力建設、建設國家級標準驗證點的相關要求，做好標準驗證點建設工作，進一步探索標準驗證點工作模式和機制，國家標準化管理委員會委于2017年7月17日下發(fā)了《國家標準委辦公室關于下達第一批國家級標準驗證檢驗檢測點試點的通知》（標委辦綜合〔2017〕122號），批準了第一批20家國家級標準驗證檢驗檢測點試點單位，覆蓋電子、皮革、紡織、化工等領域，國檢集團負責建筑材料和無機非金屬新材料領域的驗證試點工作，將為相關標準制修訂提供標準驗證服務。

獲批后，CTC將積極開展試點標準驗證工作，細化試點實施方案，分解試點工作任務，在標準制修訂和實施過程中為標準的核心內容、關鍵技術指標提供實驗驗證服務，逐步探索形成標準驗證點的運行模式，規(guī)范產品標準和方法標準的驗證流程，不斷完善標準驗證工作機制和服務模式，為標準驗證工作在全國推廣打好基礎。

Optimum design and performance study on mix proportion of hot in-place recycling asphalt mixture

In order to avoid the problems of segregation,loosening,poor bonding performance and road performance of asphalt mixture due to poor design of gradation in the process of hot in-place recycling mixture for asphalt pavement,In this paper,the gradation and the aging degree of raw material are researched.Based on the survey results,optimization design is done for the the gradation on the material of hot in-place recycling asphalt pavements,including control the amount of the regenerant and gradation and the optimum ratio of the whey,finally the indoor proportion is obtained.On the basis,the performances,including water stability,high temperature stability are tested.The experimental results show that the recycled asphalt concrete pavement with excellent road performance can be obtained by researching the original asphalt pavement and proportion optimizing design for the hot in-place recycling asphalt mixture.

road engineering；asphalt mixture；hot in-place recycling；proportion optimizing design；performance study

文獻標識碼：B

1003-8965(2017)04-0040-03