基于雙滾筒原再生一體機技術(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. 遼寧省交通科學研究院有限責任公司 沈陽市 110015； 2.高速公路養(yǎng)護技術(shù)交通運輸行業(yè)重點實驗室 沈陽市 110015；3.遼寧交投公路科技養(yǎng)護有限責任公司 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生態(tài)環(huán)境，桓永高速公路路面修復(fù)養(yǎng)護工程中首次進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在遼寧的第一次應(yīng)用。回收料RAP的粒徑變化、再生劑用量的添加準確性和反應(yīng)時間、新加料的溫度控制都會影響瀝青混合料的性能[1]。

介紹了原再生一體機廠拌熱再生瀝青混合料在配合比設(shè)計、拌和時間及攪拌順序、原再生料加熱溫度控制等方面的技術(shù)，并跟蹤驗證了成品廠拌熱再生瀝青混合料的技術(shù)指標，證明了原再生一體機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

為保證配合比的準確性，該原再生一體機共配有7個冷料倉和3個RAP冷料倉，并在生產(chǎn)初根據(jù)目標配合比設(shè)計對冷料倉轉(zhuǎn)速、料斗門進行了標定，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，保證以目標配合比設(shè)計的比例進行冷料上料，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配合比比例

3 拌和時間及拌和順序控制

3.1 拌和時間

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入，投放時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與再生劑的拌和時間不得低于10～15s；加入新集料后共同拌和時間不得低于 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。最后一起拌和時間不得低于25～35s，總拌和時間不得低于60～75s。

3.2 拌和順序

由于原再生一體機的設(shè)計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，最終攪拌順序為再生料經(jīng)上位干燥滾筒加熱與再生劑反應(yīng)后提前1～3s進入拌和鍋，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

拌和時應(yīng)適當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)團成塊或嚴重的粗細料分離現(xiàn)象，不符合要求時不得使用，并應(yīng)及時調(diào)整。拌和的混合料可在儲料倉中存放，以不發(fā)生瀝青析漏和降溫 10℃為準[4]。

5 瀝青混合料技術(shù)指標驗證

為保證瀝青混合料的質(zhì)量，作者對連續(xù)生產(chǎn)30d的再生瀝青混合料進行取樣后開展瀝青混合料燃燒、馬歇爾和車轍試驗，對原再生一體機生產(chǎn)再生瀝青混合料的油石比、級配、穩(wěn)定度和動穩(wěn)定度技術(shù)指標進行質(zhì)量控制驗證。

5.1 再生瀝青混合料級配與油石比驗證

再生瀝青混合料的級配穩(wěn)定性與油石比的準確性一直是制約再生瀝青混合料實現(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生產(chǎn)熱再生瀝青混合料能實現(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規(guī)程》[5](JTG E20—2011)的試驗方法，對原再生一體機生產(chǎn)的瀝青混合料進行燃燒試驗，監(jiān)控再生瀝青混合料的級配與油石比，試驗結(jié)果見圖1。

圖1 生產(chǎn)30d再生瀝青混合料燃燒試驗結(jié)果

5.2 再生瀝青混合料馬歇爾試驗驗證

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，因為其直接影響路面壓實度，導(dǎo)致再生瀝青混合料壓實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規(guī)程》[5](JTG E20—2011)標準擊實法成型馬歇爾試件，標準馬歇爾試件尺寸符合直徑101.6mm±0.2mm、高63.5mm±1.3mm的要求。對原再生一體機生產(chǎn)的瀝青混合料進行馬歇爾試驗，試驗結(jié)果見圖2。

圖2 生產(chǎn)30d再生瀝青混合料馬歇爾試驗結(jié)果

5.3 再生瀝青混合料高溫性能驗證

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規(guī)程》[5](JTG E20—2011)的試驗方法，對原再生一體機生產(chǎn)的瀝青混合料進行車轍試驗。試驗結(jié)果如圖3。

圖3 生產(chǎn)30d再生瀝青混合料車轍試驗結(jié)果

5.4 再生瀝青混合料水穩(wěn)定性能驗證

通過生產(chǎn)30d再生瀝青混合料燃燒試驗、馬歇爾、車轍和凍融劈裂試驗結(jié)果(圖4)可知，對于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。馬歇爾試驗穩(wěn)定度、流值均符合設(shè)計要求且標準密度變化浮動范圍較小。車轍試驗和凍融劈裂試驗結(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結(jié)果

因此通過試驗結(jié)果證明了原再生一體機生產(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。

6 結(jié)論

(1)原再生一體機的細節(jié)設(shè)計更加合理，多料斗以及皮帶轉(zhuǎn)速的標定為穩(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，瀝青混合料均勻一致，無花白料，無結(jié)團成塊或嚴重的粗細料分離現(xiàn)象。

(3)通過連續(xù)生產(chǎn)30d對瀝青混合料相關(guān)性能指標的驗證，證明了原再生一體機技術(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。