总第223期交 通 科 技
Ser ial No.223 2007年第4期T r anspor tation Science &T echno log y N o.4A ug.2007
收稿日期:2007 02 07
王培荔
(山西省高速公路管理局 太原 030006)
摘 要 结合山西省东山过境高速公路维修工程，分析了旧沥青混凝土路面铣刨料的性状，并通过再生沥青混合料室内试验结果，分析在不同级配组成、不同旧料掺配比例及不同沥青含量情况下的材料性能，对不掺加再生剂情况下的再生沥青混合料的配合比设计方法进行研究和探索。关键词 废旧沥青 热再生 配比设计 厂拌热再生是将旧沥青混凝土路面铣刨料根
据旧沥青混合料中沥青的含量、沥青老化程度、碎石级配等指标，掺入设计所需的新骨料和沥青再生剂进行拌和，使混合料达到规范规定的各项指标的旧沥青混凝土再生技术。1 旧沥青混合料的评价
对东山过境高速公路回收的废旧沥青混合料采用溶剂抽提法进行抽提，测定回收旧沥青的针入度、软化点、延度3项主要指标，由测试结果可见，沥青材料经过长期行车和自然因素作用后，逐渐趋于老化，与当年修路时使用的AH 90新沥青相比，在路用性能上表现为：针入度降低，软化点上升，延度降低。但同时可知其老化程度并不严重，所以在实际生产中无需添加再生剂，只需要加入适当比例的新沥青即可改善其流变性。
抽提后的旧沥青混合料的集料采用T0725-2000沥青混合料的矿料级配检验方法进行集料级配组成分析。
根据筛分结果，绘制出东山过境高速公路旧沥青混合料级配曲线图(图1)。旧级配与AC 16I 型设计级配范围相比,4.75~16mm 的通过量偏离中值甚至超出上限值。可见矿质集料粒径的细化(旧沥青混合料中细料和粉料偏多)是其的一个重要特征。
图1 旧沥青混合料级配曲线图
2 再生沥青混合料的配合比设计2 1 旧沥青混合料的掺配比例
旧沥青混合料掺配率是指旧沥青混合料占整个再生混合料的重量百分数，合理掺加比例的确定需要考虑以下几个因素:
(1)旧沥青路面的性质 通过试验可得到老化沥青和骨料的相关性能。
(2)拌和工艺与机械 现在的沥青拌和站大多为间歇式拌和机，如果旧沥青混合料在进入拌缸前经过适当的设备加热使其温度达到120 以上，此时一般选用掺配率为30%~50%。如果旧沥青混合料进入拌缸前经加热后的温度能达到普通的沥青混合料拌和温度，则掺配量可更大。 (3)再生混合料用途 如果再生料用于高速公路或一级公路的中、下面层，要求再生料具有很好的品质，则旧沥青混合料掺量应取小值。如果再生料用于二、三级路面层或者基层，交通量较小，则可取用较高的掺配率。
将东山过境高速公路旧沥青混合料以5%、10%、20%、30%的比例依次加入到新料中，通过调整新集
料中10~20mm 、5~10mm 、石屑、砂子、矿粉的掺配比例使其达到规范，不同旧沥青混合料掺配下新集料掺配比例见表1。
表1 不同旧沥青混合料掺配下新集料掺配比例%
旧沥青混合料掺配比例10~20mm 碎石5~10m m 碎石
石屑砂矿粉5261720248102616182282025161518630
25
11
13
15
6
旧沥青混合料掺配率为5%、10%、20%、30%时的再生沥青混合料矿料合成级配汇总于表2。从表中可以看出，再生沥青混合料矿料合成级
配在规范值内，说明再生混合料新骨料的级配能满足规范要求。
表2 不同掺配下再生沥青混合料合成级配结果%
旧料掺配率/%
通过下列筛孔(方筛孔,mm)集料的质量分数/%
191613.29.5 4.75 2.36 1.180.60.30.150.075
510098.884.373.455.637.628.220.411.49.97.0 1010098.783.972.654.535.026.419.311.09.7 6.9 2010098.583.971.951.835.826.419.411.09.6 6.9 3010098.383.270.352.236.326.719.917.811.97.4标准级配10095~10075~9058~7842~6332~5022~3716~2811~217~154~8 2 2 预估新沥青用量 2 2.1 预估再生沥青混合料中的沥青总用量
新沥青用量(需要时也可包括再生剂)等于再
生沥青混合料的总沥青用量减去所加的旧沥青混
合料中的沥青含量。再生沥青混合料中沥青的总
用量可以按下式估算[1]:
P=0.035a+0.045b+Kc+F(1)
式中:P为再生沥青混合料中总的沥青用量,%;
K为系数，当矿料0.075mm筛孔通过率为11%~
15%时，取K=0.15；当0.075mm筛孔通过率为
6%~10%时，取K=0.18；当0.075mm筛孔
通过率 5时，取K=0.20;a为再生沥青混合
料矿料2.36mm筛孔以上集料的百分率,%;
b为再生沥青混合料矿料中通过2.36mm筛孔
的0.075m m筛孔以上集料的百分率,%;c为再
生沥青混合料矿料中通过0.075m m筛孔集料的
百分率,%;F为系数，取决于集料的吸水率,%。
F=0~2.0%，缺乏资料时采用0.7%。
上式为美国沥青协会推荐的沥青用量计算方
法，按此方法得到的沥青用量估算结果偏大，在实
践中可使用3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%的
沥青用量进行制件，并进行马歇尔试验。东山过
境高速公路旧集料掺配比例为5%时，沥青用量
估计为5.5%。实际初拟沥青用量为5.0%。
2.2 2 再生沥青混合料中新沥青的用量估计
当新集料和初步的新沥青用量确定后，再
生沥青混合料中新沥青的使用比例可按下式
水垢过滤器
计算[2]:
P nb=(1002-rP sb)P b
100(100-P sb)
-
(100-r)P sb
100-P sb
(2)
式中:P nb为新沥青占总的再生沥青混合料的百分率,%;P sb为回收的旧沥青混合料中沥青用量,%;P b为预估的总沥青(含旧沥青及再生剂)占总的再生沥青混合料的百分率,%;r为新集料占再生沥青混合料中总集料的百分率,%。 当r=80%时，对不同沥青用量的P nb值的计算结果见表3[3]。
表3 再生混合料的计算参数%参数
沥青用量
3.5
4.0 4.5
5.0 5.5
P nb 2.64 3.11 3.57 4.03 4.48
78.080.882.984.686.0
注：表中 为新沥青的掺配比例，可按公式 =P nb/P b计算。
2 3 确定新沥青等级
旧沥青混合料中的沥青经过长期使用后，随着沥青老化针入度逐渐变小。进行再生时，需要加入较稀的沥青或再生剂以补充轻质组分来提高针入度。东山过境高速公路老化程度较轻，可以通过添加低标号的新沥青来实现，其标号可以由旧沥青的针入度和所要达到的针入度来共同确定，它们之间存在着以下关系[3]:
lg P mix=(1- )lg P old+ lg P new(3)式中:P mix为混合后沥青的针入度,0.1mm;P old 为混合前旧沥青的
针入度,0.1mm;P new为混合前新沥青或再生剂的针入度,0.1m m; 为新沥青的掺配比例，可以按公式 =P nb/P b进行计算；实际配比设计中的 见表3所列。从表3可以看出，当沥青用量为3.5%~ 5.5%时，新沥青的使用比例为78%~86%。
如果确定了再生沥青的目标针入度范围，根据新沥青占总沥青的比例，就可以利用上述公式制成的图表查出所需添加的新沥青的针入度。例如，估计的旧沥青使用比例为20%，针入度为19 (0.1m m)，混合后目标针入度为55(0.1mm)，那么由图2[3]可看出，首先在图中确定旧沥青混合料比例20%、针入度55(0.1m m)的坐标点，再由旧沥青比例100%，针入度19(0.1mm)位置引直线经过该点与另一坐标轴相交，得到新沥青针入度为72(0.1m m)，如图中箭头所指，因而生产中可以选用70号沥青。实际选用新加坡壳
84王培荔：废旧沥青混合料厂拌热再生配比设计 2007年第4期
牌AH 90
沥青。图2 新沥青针入度等级选用图母鸡接鸡蛋
2 4 马歇尔试验法制取最佳沥青混合料 采用马歇尔配合比设计方法进行制件试验，关键是要确定试件中所需旧沥青混合料的质量和所需新沥青的质量。
模板支撑体系
2 4.1 马歇尔试件的配料计算
马歇尔试件中每只试件所需旧沥青混合料质量及新沥青质量可按式(4)、(5)计算: G a =G R P(1-i r )/(1-i o )
(4) G b =G R [i r -p i o (1-i r )/(1-i o )]
(5)
式中:G a 为每只试件所需旧沥青混合料质量,g ;G b 为每只试件所需新沥青质量,g ;G R 为每只试件的成型质量,g;P 为旧沥青混合料在热再生沥青混合料中的掺配比例,%;i o 为旧沥青混合料中的沥青用量,%;i r 为再生沥青混合料设计的沥青用量,%，为57.9g 。
以设计旧沥青混合料掺配率为5%为例。经测定，旧沥青混合料中沥青用量为3.6%，经预估再生沥青混合料初拟设计的沥青用量为5%，每只试件按1200g 计算，则每只试件需：旧沥青混合料质量为59.1g;10~20mm 碎石质量为296.4g ;5~10mm 碎石质量为193.8g ；石屑质量为228g；砂质量为273.6g；矿粉质量为91.2g；新沥青质量为57.9g 。2 4.2 马歇尔试件指标的测定
由于旧沥青混合料作为其中一种矿料加入再生沥青混合料，旧沥青混合料的密度不易确定，所以再生混合料的理论密度的确定不是采用计算法，而是采用实测法。依据《公路沥青及沥青混合料试验规程》(JT J052 2000)[4]中的真空抽吸法直接测定。根据最大理论密度计算出空隙率和饱和度。空隙率、饱和度的计算方法同普通沥青混合料。经过试验，各种配比情况下，马歇尔特征值均符合要求。
2 4.
3 确定最佳沥青用量
通过密度 沥青用量、空隙率 沥青用量、饱和度 沥青用量、稳定度 沥青用量、流值 沥青用量关系曲线，确定出最佳沥青用量。最佳配合比验证如表4所列。从中可以看出，再生沥青混合料的空隙率、饱和度、稳定度和流值都满足规范要求，但从本次试验结果来看，在不同的旧沥青混合料掺配率下，各性能指标值之间无明显的变化规律。就最佳沥青用量而言，从试验数据可以看出在不
同的旧沥青混合料掺配比例下，再生沥青混合料的最佳沥青用量差别不大。
表4 最佳沥青用量下再生沥青混合料的性能验证结果
旧料掺配率/%最佳沥青用量/%空隙率/%流值/0 01mm 稳定度/k N 密度/(g c m -3)饱和度
/%
5 5.0
6 3.928.49.83 2.41975.510 5.0 4.025.48.73 2.41574.520 5.0 3.827.68.2
7 2.41775.530 5.0零点在线
3.8
30.18.54 2.421
75.6标准
4.0~6.03~6
20~40
>7.5
70~85
2 5 再生沥青混合料性能检验
通过对沥青混合料水稳性、高温稳定性以及低
温性能检验表明：新沥青混合料的残留稳定度和动稳定度的检测值均满足规范要求，残留稳定度随着
掺配比例的增加而降低，而动稳定度则刚好相反。随着旧沥青混合料掺配率的增加，劈裂强度呈下降趋势，再生沥青混合料的低温性能变差[5]。3 结语
从本课题研究的目的和实际意义出发，主要研究了在旧沥青混合料达到最大利用率的同时新沥青混合料的各项性能指标均能满足规范和路用要求。因此，确定了旧沥青混合料的掺配比例为30%时，沥青混合料达到了性能与经济效益的最佳结合。
参考文献
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热再生
京：人民交通出版社,2003
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计[J].中外公路,2003(10):35 39
[4] JT J052 2000公路工程沥青及沥青混合料试验规
程[S].北京：人民交通出版社,2000
[5] 刁文治，姚国强.高等级沥青路面再生技术的研究
污水处理流程[J].天津市政工程,2001.1029 45
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2007年第4期 王培荔：废旧沥青混合料厂拌热再生配比设计
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