淺析廢舊油皮廠拌熱再生瀝青混合料配合比設計及施工配合比調整

趙文娟

關鍵詞：廢舊油皮;廠拌熱再生;配合比設計;施工配合比;調整

中圖分類號：U414 文獻標志碼：A

0引言

張掖公路事業發展中心管養著張掖境內29條公路共計949.18km的道路，隨著交通量日益增大，特別是重型、超載車輛大幅度增加，導致原有路面病害日益嚴重，路面養護維修作業量增大，產生了大量的廢舊油皮。廢舊油皮無處堆放且易造成環境污染，如何將廢舊油皮再生循環利用是我們當前要面對和急需解決的問題，也是當前節能環保的一項重要研究課題。2021年，我中心首次在S301線K233-K235段下面層鋪筑中采用了廠拌熱再生瀝青混合料技術，廢舊油皮實現了再生循環利用。經跟蹤觀測，再生混合料鋪筑的面層平整密實，無松散、輪跡、油包、擁包、車轍等病害，路面的高溫穩定性等性能完全滿足行車要求。

1AC-16再生瀝青混合料配合比設計

1.1廢舊油皮調查分析

1.1.1廢舊油皮回收堆放

S301線K233-K235段面層鋪筑擬擇優利用G30高速公路SK2215-SK2225段和G312線K2775-K2776段路面廢舊油皮，回收的廢舊油皮按路線不同分類堆放在拌和場硬化且遮陽防雨的料倉內，避免混入泥土等雜物和受日曬雨淋繼續老化。

1.1.2廢舊油皮預處理

該項目擬采用AC-16混合料鋪筑，配合比設計前對舊料進行加熱，使結團、結塊的混合料處于松散狀態，剔除了粒徑大于19mm的集料。

1.1.3廢舊油皮檢測分析

對廢舊油皮分別檢測了油石比和級配等指標。經檢測，廢舊油皮混合料油石比達4.5%～5.0%，殘留瀝青含量較高。廢舊料中的骨料粒徑有破損，但壓碎值符合要求。從篩分試驗結果分析，9.5、13.2mm粗集料偏多，級配不符合《公路瀝青路面施工技術規范》中AC-16級配要求。經綜合分析，廢舊油皮混合料經摻加新集料、填料后，級配能夠滿足AC-16級配要求。

1.2新摻配原材料試驗檢測

1.2.1碎石

采用張掖市山丹縣東樂料場生產的10～15mm、5～10mm碎石。經試驗檢測，壓碎值、單粒徑級配均符合《公路瀝青路面施工技術規范》要求。

1.2.2瀝青

采用中海油70號道路石油瀝青。針入度、軟化點、延度三大指標均符合《公路瀝青路面施工技術規范》要求。

1.2.3機制砂

采用張掖市山丹縣東樂料場生產的0～3mm機制砂，級配、砂當量均符合《公路瀝青路面施工技術規范》要求。

1.2.4礦粉

采用張掖市山丹縣東樂料場生產的石灰石礦粉。

1.2.5再生劑

采用由寧夏泰天成新材料科技有限公司的瀝青增粘改性劑。

1.3礦料合成級配確定

1.3.1礦料合成級配設計

根據S301線路面技術狀況，下面層擬鋪筑4cm厚AC-16瀝青混凝土，借鑒省內外廢舊油皮再生利用成功經驗及回收的廢舊油皮混合料級配、廠拌熱再生拌合樓實際生產能力，初步確定了兩個摻配方案：

（1）摻配方案一：采用G312線K2775-K2776段廢舊油皮，按照舊料摻配30%，10～15mm碎石摻配23%，5～10mm碎石摻配32%，0～3mm機制砂摻配12%，礦粉摻配3%比例的合成礦料級配。

（2）摻配方案二：采用G30高速公路SK2215-SK2225段廢舊油皮，按照舊料摻配30%，10～15mm碎石摻配22%，5～10mm碎石摻配30%，0～3mm機制砂摻配14%，礦粉摻配4%比例的合成礦料級配。

1.3.2設計配合比確定

（1）級配驗證

按照2個摻配方案分別對混合料進行試驗分析，經試驗后礦料級配范圍均在AC-16上、下限范圍內，但摻配方案一和二的合成曲線不夠圓滑，關鍵控制篩孔2.36mm、4.75mm集料偏多。

（2）馬歇爾試驗驗證

依據《公路瀝青路面施工技術規范》，分別采用油石比3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%制件，檢測試件的密度、空隙率、穩定度、流值、飽和度等指標，如圖1、2所示。

摻配方案一：當配合比油石比為4.7%時，毛體積相對密度為2.382，最大理論相對密度為2.474，各項指標達到最佳。油石比為4.7%時，舊料油石比為1.4%，新加混合料油石比為3.3%（瀝青增粘改性劑按照新加瀝青的8%內摻）。

摻配方案二：當配合比油石比為4.6%時，毛體積相對密度為2.385，最大理論相對密度為2.478，各項指標達到最佳。油石比為4.6%時，廢舊油皮油石比為1.5%，新加混合料油石比為3.1%（瀝青增粘改性劑按照新加瀝青的8%內摻）。

1.3.3設計配合比確定

對摻配方案一和二的各項指標進行對比分析，兩個方案均可進行試拌，但考慮到方案二采用的G30高速公路廢舊料銑刨量大、離散性小，瀝青含量高且穩定性較好，擬采用方案二進行試拌試鋪。

2施工配合比調整

2.1試拌再生瀝青混合料級配檢測

按照設計配合比經廠拌熱再生拌和產生的再生混合料進行試驗檢測，合成級配不符合《公路瀝青路面施工技術規范》中AC-16級配范圍要求，其中13.2mm和9.5mm篩孔集料偏多，混合料有粗細集料離析現象，油石比為5.0%，局部有油包，混合料有小的結團，需對設計配合比進行調整。

2.2原因分析

（1）廢舊油皮儲備不規范。由于回收的廢舊油皮沒有按銑刨路段分類堆放、料堆過高等原因，導致集料離析，級配和油石比差異性較大。

（2）廢舊油皮預處理不徹底，仍有部分粒徑超過19mm的骨料未剔除，影響混合料級配、油石比等指標。

（3）舊料內瀝青品質不穩定，殘留瀝青含量過高，瀝青拌合樓熱料倉供料不均衡。

（4）拌和溫度控制不當。舊料在拌和機內加熱時間過短，導致集料加熱不均勻，舊料仍有結團現象。

2.3配合比調整

2.3.1級配調整

回收的舊料進行預處理，剔除粒徑超過19mm的骨料，適當增加5～10mm碎石用量。

2.3.2瀝青用量調整

按照《公路瀝青路面施工技術規范》要求，油石比控制在設計油石比的±3%即可，該項目施工配合比按照下限進行控制。

2.3.3拌和溫度調整

根據廢舊料實際情況，如混合料存在較多、較大結團、結塊，應當增加舊料在拌和機內的加熱時間且嚴格控制加熱溫度，該項目舊料拌和時間從2min調整為3min。

2.3.4施工配合比確定

調整后經試拌，再生瀝青混合料均勻、無花白、無粗細料分離和結團成塊現象，混合料各項指標均符合設計要求。最后確定施工配合比為：廢舊油皮摻配30%，10～15mm碎石摻配22%，5～10mm碎石摻配35%，0～3mm機制砂摻配10%，礦粉摻配3%。油石比為4.5%時，其中廢舊油皮油石比為1.5%，新加混合料油石比為3.0%（瀝青增粘改性劑按照新加瀝青的8%內摻）。

2.4試驗路驗證

2.4.1試驗檢測

經現場取樣檢測，再生瀝青混合料級配、油石比，密實度、空隙率等各項指標均符合《公路瀝青路面施工技術規范》要求。經鉆芯觀測，芯樣密實完整，壓實度符合設計要求。

2.4.2跟蹤觀測

（1）碾壓成型的面層外觀平整密實，無輪跡、油包、擁包、車轍等病害，完全滿足道路行車要求，可以大量拌和生產用于面層鋪筑。

（2）S301線K233-K235段再生混合料下面層經夏季高溫、冬季低溫運行，路面穩定性好，使用性能優良，與相鄰重鋪路段現狀及檢查數據對比，基本沒有差別。

2.5廢舊油皮控制

2.5.1廢舊油皮銑刨

考慮到同一段落同一車道的回收料離散性比較小，銑刨時應逐段落、逐車道進行，相同的段落銑刨機保持基本相同的行走速度和銑刨深度，使銑刨機對舊料中骨料的破壞程度基本相同。

2.5.2廢舊油皮保持潔凈

路面銑刨前和銑刨過程中要加強清掃工作，確保舊料干凈。舊料存儲時盡量避免混入基層廢料、液體、油、土等雜物。

2.5.3廢舊油皮應“即銑刨即使用”，避免長期存放造成結團和離析

廢舊油皮使用前應進行預處理、要翻拌均勻，設計配合比使用的廢舊油皮盡量與施工用料一致。舊料料堆高度不宜超過3m，鏟料從料堆的一端開始在全高度范圍內鏟料，以保證用料均勻。

3結論

S301線K233-K235段采用4cm厚AC-16廢舊油皮廠拌熱再生瀝青混合料鋪筑的面層有效解決了原路面坑槽、裂縫、沉陷等病害，路面綜合使用性能得到了大幅度提高。廢舊油皮再生混合料既解決了路面廢舊材料循環利用難題，又有效地避免了廢舊油皮存放困難和對周圍環境的污染，減少了砂、石、瀝青等路面材料開采對自然環境的破壞，有效降低了養護成本。