厂拌热再生沥青混合料配合比设计

1、公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集厂拌热再生沥青混合料配合比设计徐培华1 陈梁2 高文娟21、 长安大学公路学院，陕西西安，7100642、 西安公路材料再生工程技术研究中心陕西西安 710065摘 要：阐述厂拌热再生沥宵混合料配合比设计问题，依次从配合比设计任务和具体步骤进行了全面的介绍，并提出主要控制点和配合比设计过程中需要继10续研究和探讨的问题。关键词：厂拌热再生混合料1. 概述所谓厂拌热再生技术，是将旧的 沥宵路面混合料切削回收，集中到再 生拌和厂，再根据旧混合料技术性能 的变化，掺入不同的添加材料，然后 拌和成符合路面技术性能要求的再生 混合料，运入施工现场，摊铺并碾压 成为

2、新的沥宵路面。厂拌再生技术在 国内外应用非常普遍，其施工机械为 多台功能单一的再生设备如路面铢削 机（或冲击镐）、破碎筛分机、再生拌和 机、运输厂拌设备、路面摊铺机及压 路机等共同配合，完成全部再生作业。 厂拌再生通常均采用热拌再生技术，配合比设计再生混合料的级配、新旧料的掺配比 例、温度及拌和均匀程度等，均由再 生拌和设备进行控制。因此，沥宵路 面厂拌再生混合料的质量主要由再生 拌和设备来实现和控制。再生沥宵混合料，因用了一定数 量的旧路面材料，而使得在混合料的 组成设计方法上，有别丁新沥宵混合 料。在进行再生混合料组成设计之前, 首先须确定再生沥宵混合料的类型， 对丁高等级公路路面补修，一

3、般来说, 再生混合料类型要与原路面一致。当 然，有时要根据路面病害的形成原因、 摊铺厚度的限制、原材料的不同对矿 料级配范围可作适当调整，但须实验 论证。2. 配合比设计的任务与要求沥宵混合料的组成设计，要合理 地确定旧料的掺配率（利用率）；要根据 旧料的老化程度确定是否要掺加再生 剂，并确定其掺加的数量；要确定旧 沥宵和新沥宵的配合比，使调配而成 的再生沥宵具有适合的粘度，并在性 能上能获得某种程度的改善，以满足 路用要求；要根据再生路面结构类型 和旧料级配情况调整再生混合料的集 料级配，以满足混合料在强度、抗滑、 防渗、稳定等方面的要求。2.1厂拌热再生混合料配合比设计的 主要任务 确定旧

4、路面材料的掺配比例； 选择再生剂和新沥宵材料，并确 定其用量； 选择集料，确定新旧集料的配 合比例； 检验再生沥宵品质，并确定再生混合料最佳油石比； 根据路用要求，检验再生混合 料的物理力学性质。2.2厂拌热再生混合料配合比设计的 基本要求再生混合料的配合比设计并不是 单纯的技术问题，它涉及诸多因素的 考虑。正确而合理地设计再生混合料, 必须事先应有充分的调查资料，了解 有关道路历史和交通发展的前景，依 据对再生混合料的技术经济要求来进 行设计，这些技术经济要求是： 再生混合料必须具有足够的强 度和热稳定性，夏季高温下不出现泛 油、推挤、拥包和车辙。 再生混合料具有良好的低温抗 裂性。为此，要

5、求混合料在低温下表 现为较好的抗变形能力，较高的抗弯 拉强度和较低的弯拉模量。 再生沥宵路面应具有足够的抗 滑性和防渗性。 再生沥宵路面应具有良好的抗 老化能力，路面经久耐用。 尽可能多地使用旧路面材料， 提高旧料掺配率，最大限度地节约沥 宵和砂石材料。3. 旧料掺配率的确定旧料掺配率是旧料占整个再生混 合料的重量白分率，即F = 7 x 100命）式中：P一旧料掺配率，%;G o一再生混合料中旧料的重量，kg；G R一再生混合料重量， kg。旧料掺配率的确定，取决丁对诸 多因素的考虑，主要有以下几方面的 因素：3.1废旧沥宵路面材料的品质旧料经过抽提试验，取得了有关 旧沥宵及旧集料的资料，即

6、可对旧料 品质作出评价。若旧沥宵老化严重， 粘度很高，沥宵质含量乂多（如超过 说明旧沥宵品质很差，必须使用富芳 香分油料作再生剂，否则，再生效果 将很差。若将这种旧料用丁路面面层, 则应选用较低的掺配率。如果原沥宵 路面是采用优质沥宵铺筑的，虽经多 年使用，但旧沥宵老化不严重，或者 即使粘度变得很高，但仍具有良好的 流变性质，则可取用较高的旧料掺配 率。旧料的沥宵含量较低，再生利用 时必须添加较多的新沥宵，当旧料的 掺配率较低时，再生沥宵的性质主要 取决丁新沥宵的性质。在此情况下， 旧料基本可作为集料看待。在级配调 整可能的范围内，可以使用较多的旧 料。旧料中集料的品质、级配的好坏, 往往也影

7、响掺配率的抉择，若旧集料 是风化软质石料，或集料过粗，或细 料过多，则再生利用时宜取用较低的 掺配率。15%）,流变指数很小（如低丁 0.4）,则3.2再生混合料的用途及其质量要求在高等级公路路面养护施工中， 再生沥宵混合料直接用丁路面面层 时，要求再生混合料具有良好的品质， 旧料掺配率宜取较低值，如30%40%;若在低等级公路路面养护中， 旧料掺配率可取较高值，如50%80%。现各地铺筑再生沥宵路面，为适 应大交通量的要求，常做成双层路面 结构，即将再生层铺筑丁路面下层， 上面加铺全新混合料面层（封层或罩 面）。对丁这种再生路面结构，可适当 放宽对再生混合料的质量要求，旧料 掺配率可取高值。

8、3.3施工条件采用机械拌制再生混合料，旧料 掺配率将受到机械工作方式和旧料加 热方法的限制。例如，采用间歇式拌 和机拌制再生混合料，新集料在干燥 筒内过热，温度达 240 C左右，然后 进入拌和缸，加入旧料，旧料借助丁 热传导吸收新集料的热量而升温，为 了保证再生混合料出料温度不过低， 则必须限制旧料的掺配率，一般不超 过30%;如旧料在进入拌和缸前，经 过预热（一般预热温度不超过100 C）, 旧料的掺配率可适当提高至 40%。采用滚筒式拌和机拌制再生混合 料，根据滚筒式拌和机不同的改装方 式，旧料掺配率可以达从 40%至60% 不等。3.4沥宵和砂石材料的供应在沥宵和砂石材料供应困难，资

9、金短缺的情况下，有时为了解决近期 内路面工程改建、维修，以满足交通 运输的要求，可稍稍放宽对再生混合 料品质的要求，如采取将再生层铺筑 在路面下层，以求提高旧料掺配率， 节约沥宵和砂石材料，减少工程投资。总而言之，确保再生混合料的质 量，最大限度地节约沥宵和砂石材料， 争取尽可能高的经济效益和社会效 益，是确定旧料掺配率的基本原则。4. 再生剂的选择与用量的确定4.1再生剂的选择当回收的旧沥宵材料其针人度小 丁沥宵路面要求的沥宵最稠的针入 度，即旧沥宵针人度小丁 40(1 / 10mm) 时，宜考虑使用再生剂。选择再生剂， 包括选择再生剂的品种和选择再生剂 的粘度。4.1.1选择再生剂的品种若

10、根据再生混合料使用要求，只 要求再生剂能够软化旧沥宵，调节其 粘度，而不要求改善其性能，在这种 情况下，可任意选用各种低粘度的沥 宵料作再生剂，如润滑沥宵、抽出油 及其废料，而不管其芳香分或饱和分 的含量如何。若根据再生混合料使用要求，不 但要求再生剂能够调节旧沥宵的粘 度，而且要求对旧沥宵的路用性质有 所改善，则必须根据旧沥宵质含量的 多少，选取芳香分含量足够多的油料 作再生剂。4.1.2选择再生剂的粘度粘度较低的再生剂具有较强的渗 透能力，老化脆硬的旧路面材料，宜 选用粘度较低(<0.5Pa.s)的油料作再 生剂。反之，则可选用粘度在O.520Pa.s范围内的油料作再生剂。4.2再生

11、剂用量的确定再生剂的用量与旧沥宵粘度、再 生混合料的设计粘度以及再生剂本身 的粘度有关。旧沥宵粘度和再生剂粘 度由试验测得。旧沥宵用再生剂调配 后的粘度PR,根据混合料设计 要求确定。再生剂用量 x由式(5-13) 经验算后求得。即：hgijji =+ (1 -(543)4.3掺加再生剂后旧料的沥宵含量旧路面材料若先用再生剂软化, 旧料的沥宵含量因此而发生变化，则 应计入再生剂所增加的油量，对此可 按下式计算掺加再生剂后旧料的沥宵 含量。+亡)(5-14) - 、- 、 . . 式中：i 0 一旧料掺人再生剂后的沥月 含量，%;一旧料沥宵含量，%;x一再生剂的配合比。5. 新沥宵材料的选择与用

12、量的确定5.1新沥宵材料的选择拌制再生混合料时，添加新沥宵 材料的目的在丁补充混合料所需的结 合料，使混合料总的沥宵结合料含量 达到最佳状态；同时，它还在某种程 度上调节旧沥宵的粘度，改善旧沥宵 的性质。新沥宵材料，应具有良好的温度 稳定性，与集料有良好的粘附性以及 耐老化等性能。通常，应特别注意沥 宵材料的延性。延性好的沥宵其路用 性能必然是比较好的，而且其流变性 质也比较好，因为延性好的沥宵其流 变指数都比较高。新沥宵材料的粘度，以再生沥宵 的设计粘度作为选择的依据。若旧料 先用再生剂软化，则新沥宵材料的粘 度基本上就可以取用和再生沥宵设计粘度一样的标号。若旧料不先用再生剂软化，而是直接用

13、新沥宵材料调节 旧沥宵粘度，则新沥宵的针入度可以 按下式计算：kgPh = *|岫卜（1 -I咒伽PM） - A； + A（515式中：Pb一新沥宵材料的针人度，1/10mm ；Pr一再生沥宵的针入度，1 /10mm ；p 0 一旧沥宵的针入度，1 /10mm ；x一新沥宵材料的掺配比例，以小 数计；A一常数,A=4 . 6569。5.2新沥宵用量的确定新沥宵材料的掺配比例由下式计算确定：式中：x一新沥宵材料的掺配比例；iR 一再生沥宵混合料的沥宵含量，；i0P 一旧料沥宵含量（若旧料先用再生剂软化，则式中i0P以i0代替），；p一旧料掺配率，。6. 再生沥宵性能的控制与预估在实际拌制再生混合

14、料时，虽然 不可能直接得知旧沥宵和新沥宵（必要 时还有再生剂）混合交融的情况，然而 却并不能因此而忽视再生沥宵的品 质，因为这是控制再生沥宵和再生沥 背混合料性能的基本依据。6.1再生沥宵的设计粘度（PR）的确定再生沥宵的设计粘度随混合料的 类型、当地的气候条件、交通性质以 及施工条件而异。在气候暖热的地区， 用丁交通繁重的高等级路面的再生混 合料，其设计粘度应采用较小的针人 度，如针入度50、70等；反之，则采 用较大的针入度，如针入度 90、110 等。确定再生沥宵的设计粘度和确定 全新混合料的沥宵标号一样，可以参 照公路沥宵路面施工技术规范（JTJ032）的规定选取沥宵标号后，进行再 生

15、混合料配合比设计。6.2再生沥宵粘度的测试与预估在一般情况下，往往是已经测得 旧沥宵的针人度，同时根据沥宵材料 可能供应的情况，也已选定了新沥宵 的标号，并测得新沥宵的针入度；如 果使用再生剂，则也测得再生剂的粘 度。在进行配合设计时，必须知道在 确定的设计配合比情况下再生沥宵的 粘度，对此可通过试验直接测得。6.3再生沥宵延度的预估由经验得知，沥宵延性的优劣，在 很大程度上反映沥宵路用品质的好 坏。旧沥宵经过再生剂、新沥宵调配 后，其延度可能达到怎样的水平，同 样是判断再生沥宵质量的标准之一。对丁质量较好的旧沥宵，根据实 际情况，采用性能优越的再生剂，此 时可不考虑旧沥宵的延度。我国现在生产

16、的沥宵质量不一， 旧路再生所用的再生剂乂无统一规格，这样所调配的再生沥宵其质量就 有好有差，故有必要对再生沥宵的延 度进行预估，或通过试验直接测试， 以了解再生沥宵的品质。6.4再生沥宵的质量标准国外对再生沥宵大多未提出专门 的质量标准，我国也同样如此。然而， 既然对再生沥宵的粘度（或针入度）和 延度都可由试验室直接测得，或者用 计算预估的方法求得，那么对丁再生 沥宵的品质就需要有一个质量标准来 加以评定。譬如，如果再生沥宵既具 有适当的粘度，乂具有良好的延性， 则表明再生沥宵的品质优良，所拌再 生沥宵混合料也必将具有良好的路用 性能，就可用丁交通量较大的道路作 面层，并期望获得耐久的使用寿命

17、。 反之，若再生沥宵的粘度虽然被调配 至适当范围，但延性很差，则表明再 生沥宵的品质不良，丁是所拌制的、 再生沥宵混合料就不一定适丁铺筑路 面面层，或只宜用丁路面下层。可见， 拟定衡量再生沥宵品质的标准是有必 要的。我国现有的道路沥宵技术规范， 可以作为再生沥宵的评定标准。当然， 再生沥宵毕竟不同丁新沥宵材料，无 须对所有的技术项目都进行评定，而 只要针对再生沥宵的主要技术指标加 以对照评定就行了。有技术规范作为 评定标准，就能对再生沥宵的品质作 出恰当的评价，并进而对再生沥宵路 面结构作出合理的设计。譬如，根据 公路沥宵路面施工技术规范对不 符合技术标准的沥宵使用规定：对丁 针入度符合适当标

18、号，软化点低丁 50 C,延度不小丁 20cm的沥宵材料， 只能修筑适丁交通量为3000辆/ d以 下的沥宵面层，而不能用丁修筑高等 级公路的防滑层和封层。对新沥宵材 料有这种规定，那么对丁再生沥宵当 然也应遵循这一规定。如果再生沥宵质量不符合要求， 而根据路面结构设计需要，可以考虑采取改性沥宵材料和其它技术措施。7. 再生混合料的集料技术要求 7.1集料要求沥宵路面在自然因素和行车荷载 的反复作用下，引起粒料疲劳、损伤 和破碎，旧路面材料经过铢刨、破碎, 筛分分级，集料级配发生变化，都必 须添加新集料重新调整级配，以满足 不同类型的混合料对集料级配的要 求。为了保证再生沥宵混合料具有良 好的

19、技术性能，在材料选择和配合比 设计上，应高度重视。因为旧沥宵路 面材料的性能不同程度的衰退，需要 通过掺配优质、坚硬、棱角分明的集 料来改善混合料的性质。碎石必须具有足够的强度，以承 受行车荷载的作用。碎石颗粒应有良 好的形状，以接近立方体为准，以便 形成嵌挤强度。针状和片针颗粒的含 量应不超过15% o碎石与沥宵材料要有良好的粘结 力，通常以水煮法评定，其粘结力宜 在5级以上，故宜选用碱性石料。碱 性石料硬度变化较大，为保证路面有 足够的耐磨性，应尽可能选用硬质石 料。必要时，也可以掺入部分酸性石 料，以提高集料的耐磨性。风化石料或软质石料，易被压碎, 且不耐磨，不得用丁拌制面层混合料。 集料中风化软质石料含量，可以采取 压碎值试验和硫酸钠溶液浸泡试验加 以检验。压碎值在沥宵路面施工技术 规范有规定：硫酸钠溶液浸泡五次循 环，其重量损失不大于12%。砾石表面圆滑，颗粒之间摩阻力 小，不能形成足够的嵌挤强度.在行 车作用下很容易发生活动，使路面产 生推移和变形。若必须使用时，宜将 砾石加以破碎，以增加棱角，提高嵌 挤能力。砂在混合料中起填充粗粒料空 隙、提高混合料强度和稳定性的作用。 砂应具有棱角，质地坚硬，不得使用 风化砂。机制石屑有丰富的棱角，可提高 混合料的内摩阻力