热再生沥青混合料配合比及性能探究

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中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2014）01-0070-02

摘要：结合热再生沥青混合料路用性能研究现状，通过分析沥青与矿料的老化机理及对沥青再生剂的技术要求，讨论了再生沥青混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂性的性能。

关键词：沥青混合料 热再生 配合比设计 性能评价

沥青混凝土路面经过一定时期的使用，其使用性能会有所下降，当使用性能低于规范的规定值时，需要对路面进行维修或改建，根据以往的经验方法，多是在旧沥青混凝土路面上铺设新的沥青混合料给予罩面或清除旧沥青混凝土路面及扔掉沥青混合料，然后，再重新铺设路面结构。这样做要么提高了原有路面的标高，掩盖掉建筑物基础，破坏地面排水系统，增加了路面排水的困难，要么容易造成资源的浪费。

1、热再生沥青混合料研究现状

热再生是一种就地的沥青路面再生的技术，它通过加热软化路面，铲起路面废料，经过现场机械适当的筛分后再和一定的新沥青结合料混合，有时根据实际情况可能还需要添加一些新的骨料，然后将再生料重新铺在原来的路面上。

对于再生沥青混合料路用性能的研究，澳洲AUSTROADS在其1997年的《沥青混凝土路面再生指南》中指出，利用60%沥青混凝土路面回收料的沥青路面使用寿命与传统沥青路面相同，而抗车辙能力却得到增强[1]。美国在20世纪80年代中后期到90年代对再生技术的研究报告表明，再生沥青混凝土路面与全新沥青混凝土路面比较，路用性能和使用寿命并没有明显区别 [2]。

我国对旧沥青路面热再生技术的研究基本上处于初始阶段，对再生利用技术的研究仍停留在方法上的探究，对再生剂的研究取得了一定的成果，但还没有得到普遍应用，对再生沥青混合料的物理性能指标评价试验方法有待进一步研究[3]。目前国内外大多采用马歇尔试验方法来评价再生料性能，认为再生沥青路面同时都应满足现行沥青混合料技术规范。但是，马歇尔试验方法以及各项检测指标的大小是否完全适用于再生沥青混合料的性能指标检测，仍然值得考虑[4]。

2、热再生沥青混合料老化机理及配合比设计

2.1热再生沥青混合料配合比设计

再生沥青混合料根据拌制时的温度可分为热再生沥青混合料和冷再生沥青混合料。对于热再生沥青混合料的配合比设计，可以采用Marshall试验法。

①回收沥青混合料性能的评价。

对于回收的沥青混合料应做抽提试验和回收骨料的筛分试验，以确定回收沥青的性能指标（针入度、粘度等）和确定其级配组成。

②确定回收沥青混合料的掺配率。

回收沥青混合料的掺配率由加工再生沥青混合料的拌和设备、回收沥青混合料的性能、再生后的沥青混合料的使用结构层位和交通量等多种因素确定。

③再生剂的选择和用量的确定。

是否使用再生剂是根据回收沥青的老化程度而定的，若回收沥青老化的程度不严重，可不选用再生剂；若回收沥青的老化程度严重，则需要采用再生剂。在选用再生剂时，要符合再生剂的性能指标建议值。再生剂的用量一般可采用下式确定：

式中：X为再生剂用量；η0为回收沥青粘度；ηb为再生剂粘度；ηk为混合后粘度。

④新沥青结合料的用量。

在回收沥青混合料中加入新沥青结合料的目的是调节回收沥青的粘度，改善回收沥青的性质。其用量可由下式确定：

式中：X为新的沥青结合料的掺配比例；iR为再生沥青混合料的设计沥青含量；io为回收沥青混合料的沥青含量；P为回收沥青混合料的掺配率。

加入再生剂或新沥青结合料的回收沥青，经过再生后其稠度可由下式进行计算：

式中：PR为再生后沥青的针入度值，0.1 mm；Pb为新沥青结合料的针入度，0.1 mm；Po为回收沥青的针入度值，0.1 mm；X为新沥青结合料的掺配率。

⑤新矿料比例的确定。

根据再生沥青混合料的设计级配，对照回收矿料的级配和掺配率（回收矿料的掺配率等于回收沥青混合料的掺配率）来确定新矿料的比例。也即新矿料按照其比例和回收矿料按其掺配率混合后形成混合矿料的级配尽量接近再生沥青混合料的设计级配规定的中值。

⑥再生沥青混合料最佳沥青用量的确定。

采用Marshall试验方法确定再生沥青混合料的最佳沥青用量。以再生沥青混合料的设计沥青用量为基础，每隔±0.5%的沥青含量制作1组Marshall试件，大致需制作5组试件。测定Marshall试件不同特征值与沥青含量之间的关系图，从而确定最佳的沥青用量。最佳沥青含量的确定方法与普通沥青混合料的确定方法一致。

⑦新沥青结合料添加量的确定。

再生沥青混合料的最佳沥青用量确定以后，新沥青结合料的添加量可由下列公式确定：

式中：ib为再生沥青混合料中新沥青结合料的添加量；iR为再生沥青混合料的最佳沥青含量；io为回收沥青混合料的沥青含量；P为回收沥青混合料的掺配率。由于在混合料配合比设计中，假定回收沥青的掺配率等于回收沥青混合料的掺配率，故使得真正的回收沥青混合料的掺配率变为。因此，式（2.4）中要乘以一个系数。

2.2 热再生沥青混合料实验路用性能评价

研究不同旧料掺配率的热再生沥青混合料的路用性能以及不同再生混合料掺配率对性能的影响。通常热再生沥青混合料的室内试验采用SBS改性沥青，根据不同的旧料掺配率确定合理的再生混合料级配和油量进行试验，评价再生沥青混合料的路用性能。

沥青混合料的高温稳定性主要反映就是路面上的车辙病害，近年来高速公路上大量出现的车辙病害引起广大道路研究者的注意，如何合理的防治车辙，提高沥青混合料的高温稳定性同样是热再生沥青路面所需要考虑的的一个重点。目前相关实验研究表明，单纯从高温稳定性来说，旧料的增加可能有利于再生沥青混合料车辙性能的优化，但是这还有待进一步的研究确定[5]。

为了评价再生沥青混合料的低温抗裂性能，将轮碾成型的车辙板切割成棱柱体小梁，在-10℃，加载速率为50 mm/min的条件下测试再生沥青混合料的低温弯曲破坏应变。根据国外经验以及现有的观测结果，使用弯曲试验控制和评价热再生沥青混合料的低温性能，再生沥青路面的低温裂缝并没有比新建沥青路面严重[6]。因此，掺配率和再生沥青混合料的低温性能密切相关，在热再生的施工过程中，必须严格控制掺配率，并且实时检测再生混合料的矿料级配。

3、结论

从以上介绍，可以得出以下几个结论。

①再生沥青混合料的配合比设计在理论方法上仍借鉴普通沥青混合料的Marshall试验方法。不同的是在再生沥青混合料中要确定旧沥青混合料的掺配率及添加剂的比例。

②研究表明，沥青混合料的车辙试验对于再生沥青混合料具有一定的局限性，不能真实地反应其高温稳定性。低温弯曲试验可以用于再生沥青混合料的低温抗裂性能的检测。

③沥青混合料的再生是一个行之有效的方法，它不但可以充分利用资源，还可以节约成本，保护环境。并且通过一定的再生后，再生混合料的各项性能指标基本上等同于普通沥青混合料的性能。可以作为一种新的混合料用在路面施工中。

参考文献：

[1]Performance of Recycled Hot mix Asphalt Mixture[A].NCAT Report，NO.95-1.

[2]Example of Cold-mix and Hot-mix Recycling Programs[A].TM-5-822-10/AFM 88-6，Chap.6.

[3]Recycled Hot-mix Asphalt Concrete[A].TM-5-822-10/AFM 88-6，Chap.6.

[4]吕伟民.沥青路面再生技术[M].人民交通出版社， 1989.

[5]常魁和，等.公路沥青路面养护新技术[M].人民交通出版社，2001.

[6]谭发茂，等.高等级公路沥青混凝土路面[M].人民交通出版社，2002.