廠拌熱再生瀝青混合料配合比設計及影響因素分析

金洪雨

（山東恒建工程監理咨詢有限公司，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類型，且相關的統計結果也表明，在我國公路類型中，瀝青混凝土路面所占的比例已經超過80%。從目前行業內的應用情況來看，瀝青混凝土路面的壽命大約在12年左右。隨著我國經濟的快速增長，交通運輸車輛激增，原公路設計已不能滿足交通量的增長，造成公路瀝青路面超負荷運行、道路擁堵和道路路面損壞嚴重，嚴重影響車輛行駛安全和行駛速度。最近幾年為改善交通，高速公路進行了改擴建工程，地方國省道也對道路進行了升級改造，使公路通行能力和工程質量得到了大幅度提高，滿足了經濟發展的需要，節約了居民出行的時間。而道路的改擴建、升級改造產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的重要任務。為了使舊路面材料產生最大的經濟效益，廠拌熱再生瀝青混合料就成了工程技術研究的方向。利用舊瀝青路面材料，配合比設計是熱再生技術最重要的環節。為保證配合比設計的結果不出現嚴重的差異，在設計時要調查老路面，收集原路面的技術資料，為以后的設計提供依據。通過對舊路面銑刨、存放、預處理的環節加強控制，保證舊路面材料質量。拌和設備的改造也是保證再生混合料質量重要的環節。通過各環節有效的控制，才能保證配合比設計更能滿足混合料設計技術要求，使用舊路面材料的新瀝青面層質量達到設計要求。

1 廠拌熱再生瀝青混合料設計內容與基本要求概述

在該技術中，要結合材料的優劣特點來確定老舊瀝青的摻配率，根據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，并且根據實際工程的質量要求確定添加的數量，從而計算出新舊瀝青的配合比，然后根據流程調制，結合修建工程的各項技術參數對配合比的材料比例進行進一步的調整，從而滿足強度以及承載力的要求。

在目前的技術領域中，廠拌熱再生瀝青混合料的配合比設計要實現以下五個方面的內容：（1）要對老舊公路瀝青材料的具體性能進行檢測，從而計算出老舊路面材料的摻配率。（2）根據第一步得出的摻配率選擇合適數量的再生劑，并且選取合適的瀝青材料，通過精確的計算來確定它們的用量。（3）選取合適的砂石集料，計算出新舊砂石集料的比例。（4）對再生瀝青的品質進行檢測，并且確定出相應的油石比。（5）通過專業儀器檢測，測定混合料的相關使用性能。

從目前的技術領域來看，再生瀝青混合料的配合比設計工作有著一定的特殊性，其最終的結果應滿足以下五個方面的條件：（1）最終生成的新材料應具有很強的穩定性和耐久性，在高溫和低溫以及極端天氣的影響下不會出現重大的質量變化，例如擁包、車轍等。（2）新材料具有很強的抗裂性，在低溫的外界環境中有較低的線收縮系數，同時還具備較高的抗彎拉強度。（3）新材料抗滑性和抗滲性能夠達到設計的規定數值。（4）抗老化能力比較強，路面能夠承載較大的荷載，滿足現代人們的出行要求。（5）在配合比設計的過程中要遵循經濟性的原則，盡可能地利用舊路面上的材料，從而實現良好的成本控制原則。

2 設計影響因素分析

2.1 舊瀝青材料中的舊料級配

對舊路面材料摻配之前，必須先評價舊料的品質。一般高級瀝青路面會在施工環節以及后期使用過程中超負荷，導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，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，從其篩分結果能夠得出舊集料的級配細化程度并不強的結論，其骨料級配的根本也并沒有發生大的改變，那么再生過程中就可以添加較粗的新骨料進行調整，組成符合設計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%，但也需要試驗論證后確定。如果直接用于雙層的路面結構，就可將再生層鋪在下層，上層鋪設全新的瀝青面層，這時舊料的摻配率可以達到更高的數值。

（2）拌和機械設備生產再生混合材料的時候，摻配率和生產拌和設備舊料的加熱方式有關系。目前我國基本使用間歇式拌和設備，當舊料摻配率小于10%時，可不安裝獨立的加熱滾筒和保溫儲料倉，常溫的舊料可直接進入拌和鍋中與加熱的集料、瀝青等材料拌和生產瀝青混合料。當舊料摻配率大于10%時，應安裝獨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入加熱滾筒的拌和設備，就要對加熱滾筒專門設計，保證舊料瀝青不能發生過度老化等情況，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。舊料經過抽提試驗后回收瀝青和集料，通過試驗可以評價材料的品質。舊料中瀝青含量較低的，再利用時必須要對應添加較多的新瀝青。如果摻配率較低，新瀝青的品質就是決定再生瀝青的使用壽命的關鍵因素。這時，舊料一般會被當作集料，只要級配調整在允許的范圍內，就可以使用較多的舊料來替代。舊料中的集料品質以及級配的比例好壞，都會直接影響摻配率。如果舊集料是風化軟質料，集料過多或細料過多，作為再生材料時就應選擇較低的摻配率。

（4）舊料的摻配率和瀝青以及砂石的供應有關。如果瀝青和砂石供應難或施工資金短缺時，為了滿足工期和交通運輸要求，可以適當地放寬再生材料的品質要求。比如，經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，目的就是為了節省施工成本，節省瀝青和砂石。為了滿足再生混合材料的質量技術要求，節約瀝青和砂石材料，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濟效益。

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充混合材料中所需要的結合材料，從而使混合瀝青的性能達到最優。在舊瀝青材料中，由于長時間的磨損與使用，舊材料中瀝青的黏度已經慢慢下降，因此新瀝青材料的加入可以在很大程度上調整混合料的整體黏度，對瀝青的總體性質進行提升。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，而且其流變指數都比較高。新瀝青用量的計算遵循以下公式：

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計分析

在配比設計分析過程中，首先應確定好目標級配以及混合料的主要組成部分，然后采用相關的專業儀器對舊的瀝青材料的各種性能進行檢測，并且記錄在案，最后對擬添加的新材料進行專業化的檢測，結合舊瀝青的混合材料作為集料計算出新材料中的各類用量比例，按照最終的目標要求實現礦料的級配。上述工作完成之后，可以對成品進行馬歇爾試驗，從而更加精確地得出新瀝青的添加數量，并且按照已經得到的礦料級配以及新瀝青材料的具體用量來進行配比驗證，從而確定出相應的供料比例。

在該流程的處理與設計過程中，由于我國車輛數量的激增，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料，尤其是會存在大量的針片狀的物質。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行廠拌熱再生的過程中，首先需要對這些材料進行識別與分類，然后通過分區域堆放等管理措施來避免材料之間相互反應，從而消除彼此之間的不良影響。在具體的實踐過程中，可以使用儲料場料堆取樣的方法來完成配合比的設計，這種設計工作可以很好地解決混合料減少材料變異的問題。在應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的不同進行分區域的堆放，從而有助于配合比設計工作的實現。在配合比完成之后，可以使用馬歇爾試驗方法進行檢測，馬歇爾檢驗方法有著較強的可操作性，其設備也比較簡單，結果也相對比較可靠，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，同時確定好拌制條件等內容，為了滿足實際的需求，還可以添加適量的再生劑。

3 結束語

舊路面材料的再生利用是綠色交通建設的重要體現。通過近幾年的積極推廣應用，瀝青路面在維修養護和升級改造施工時產生的大量廢舊路面材料，通過廠拌熱再生技術進行再生消化，不僅減輕了對環境的污染，減少了對新材料的消耗，還節省了大量的建設資金。可見，廠拌熱再生技術是緩解環境破壞矛盾，實現循環經濟模式和公路交通建設可持續發展的重要手段。大量的工程案例及施工技術研究表明，瀝青舊路面材料通過利用再生技術以及科學的設計、精細的施工，新建工程質量是可以達到設計要求的。隨著瀝青舊路面再生技術的較快發展，工程經驗進一步的積累和對再生技術的認識不斷深入，通過再生路面的設計、施工的科學管理，瀝青舊路面材料的消化利用將會得到大幅度的提高。