ABSTRACT

In view of the large number of RAP produced in the reorganization and expansion of Zhangzhou section of Xiamen-Chengdou Expressway, the design of ATB-25 regenerated asphalt mixture by martensitic method is carried out in this paper. The design results show that when the content of RAP is 30% and the best asphalt content is 4%, the dynamic stability of recycled mixture is 4676 times/mm, and the residual stability is 85.1%, which meet the technical requirements of specification and design, and it has been successfully verified and applied in the solid project of Zhangzhou section of Xiamen-Chengdou Expressway.

Keywords:Recycle Asphalt Pavement, Regeneration, Design, Application

热再生沥青混合料设计及应用

杨敏成

福建省高速公路集团有限公司，漳州管理分公司，福建 漳州

收稿日期：2018年5月1日；录用日期：2018年5月16日；发布日期：2018年5月23日

摘 要

针对厦蓉高速漳州段改扩建产生的大量RAP，本文采用马氏法进行了ATB-25再生沥青混合料的设计，设计结果显示：当RAP掺量在30%，最佳沥青含量为4.0%时，设计的再生混合料动稳定度4676次/mm，残留稳定度为85.1%，满足规范和设计的技术要求，并成功在厦蓉高速漳州段实体工程中得到了成功验证与应用。

关键词 :沥青回收料，再生，设计，应用

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1. 引言

经过三十多年的高速公路建设，高速公路建设已经从早期规模建设转向建养过渡，初步统计自2015年以来每年至少产生6000万吨的沥青路面回收料(RAP)，大量RAP的产生不仅污染环境，占用耕地，而且不适应未来绿色循环经济的发展需要 [1] 。基于RAP的再生利用需求 [2] ，本文将厦蓉高速漳州段改扩建产生的沥青路面回收料RAP进行ATB-25热再生沥青混合料设计 [3] [4] ，并将设计的ATB-25再生沥青混合料应用到改扩建沥青路面的上基层。

2. ATB-25再生混合料设计

2.1. 原材料分析

1) 胶结料：胶结料采用70号重交石油沥青，对给定的针入度、软化点、延度等指标(见表1)其结果符合《沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中关于普通沥青的相关技术要求 [5] 。

2) 矿料：集料采用自行破碎加工的0~5 mm、5~10 mm、10~20 mm、20~30 mm辉绿岩集料，填料选用石灰石矿粉，所选取的集料、矿粉其指标均满足JTG F40-2004中对集料、矿粉的相关技术要求。

3) RAP：RAP选用厦蓉高速原沥青路面的上中面层的铣刨料，并在后场加工成成0~8 mm、8~15 mm以及15~20 mm的规格。RAP检测包括旧沥青油石比，旧料级配以及回收沥青针入度等三项指标，检测结果如表2。根据美国标准，针入度在15 (0.1 mm)以下一般不适宜再生利用，从表2结果看本次选取的厦蓉高速漳州段改扩建RAP针入度均大于15 (0.1 mm)，可以进行再生混合料的设计。

2.2. 掺量及级配设计

进行级配设计时首先确定RAP中集料与新加集料之间的比例关系r(%)，根据《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008)中表B.4.2 [6] ，本文选取的RAP中旧沥青含量均大于20 (0.1 mm)，按照新旧沥青调和原则，其RAP最大掺量为25%，考虑到0~8 mmRAP中旧沥青含量均大于30 (0.1 mm)，RAP掺量r可以适当提高，但根据施工经验，当r > 30%，应掺加再生剂，本次再生混合料设计时，不外掺再生剂，因此确定RAP的最大掺量r = 30%。设计级配如表3所示。

表1. 沥青检测技术指标

表2. RAP性能检测结果

表3. ATB-25沥青混合料设计级配

2.3. 沥青用量确定

热再生沥青混合料中沥青的用量可以按照下式进行估算：P = 0.035a + 0.045b + Kc + F进行估算，其中P：混合料中的大概沥青用量(%)；K：当0.075 mm筛孔通过率为6~10%时，取0.18；当0.075 mm筛孔通过率 ≤ 5时，取0.2；a、b、c分别是2.36 mm以上、0.075 mm~2.36 mm之间、0.075 mm以下的集料比例；F：经验系数，取0.7%。

根据以上经验公式计算出本级配中的沥青用量为4.3% (即油石比4.5%)，显然偏大，但是配合比设计时应不受其局限，在实际操作中选取3.2%、3.7%、4.2%、4.7%、5.2%等四个油石比成型试件，并计算体积参数如表4所示。

根据以上参数，计算出OAC1 = 3.72%、OAC2 = 3.90%，其最佳油石比为OAC = (OAC1+ OAC2)/2 =

表4. 马歇尔试验结果

3.81%。因此基于RAP设计的ATB-25混合料的最佳油石比为3.81%，折合成最佳沥青用量为4.0%。

2.4. 性能验证

为验证采用4.0%的最佳沥青用量设计的ATB-25混合料的路用性能，室内进行高温性能和水稳性能测试，结果见表5所示。表5结果反映，采用本文的设计级配和最佳沥青用量设计的再生混合料路用性能满足要求，完全可以替代非再生ATB-25混合料进行应用。

3. 工程应用

厦蓉高速改扩建漳州段于2016年开始高速公路的改扩建，为充分将铣刨出来的RAP再生利用，并验证本文设计的ATB-25再生沥青混合料使用效果，2017年11月在厦蓉高速龙岩-漳州方向(桩号范围K77+200-K78+000)铺筑了约长800 m、宽10.58 m共计约8464 m²的ATB-25再生上基层实体工程(如图1、图2)。

3.1. 生产配合比设计

本次ATB~25再生试验段原材料均采用福建路桥料场材料，其中沥青为70号重交沥青，集料采用自行破碎加工的0~5 mm、5~10 mm、10~20 mm、20~30 mm辉绿岩集料，填料选用石灰石矿粉，RAP采用厦蓉高速漳州段改扩建中上面层的铣刨料，参照室内设计的目标配合比，进行了生产配合比设计，设计配比如表6所示，从表7可以看出设计的生产级配和目标级配偏差在 ± 2%以内，满足《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)对沥青混合料级配范围允许偏差要求。

根据目标配合比最佳沥青含量4.0%，试验时选择4.0% ± 0.3%三种沥青用量(即3.7%、4.0%、4.3%沥青含量)成型试件，根据体积参数确定出最佳沥青含量为4.0%，然后进行了混合料的路用性能试验(表8)，试验结果显示设计的ATB-25再生混合料具有良好的路用性能，满足公路沥青路面施工技术规范对密级配沥青混合料的各项技术要求。

3.2. 现场施工

为确保ATB-25再生混合料施工质量，现场提出了以下具体的控制措施：

1) 混合料的拌合温度控制在170℃~175℃；

2) 摊铺过程禁止料斗频繁收斗，铺筑后路面发现混合料离析应立即换填或撒布细料；

3) 混合料摊铺温度不低于165℃，复压不低于135℃，终压不低于110℃；

4) 碾压采13T钢轮静压1~2遍，25T胶轮负压4遍，13T钢轮终压1~2遍，总遍数不低于6遍。

从现场施工情况看，整个过程各项措施基本都得到了控制，但也出现了一些问题，比如在初始阶段

表5. ATB-25再生混合料性能测试

表6. ATB-25沥青混合料生产配合比例

表7. ATB-25沥青混合料生产配合比例

图1. 现场施工

由于压路机操作手违反操作，复压时洒水过多，导致路面温度降低过快，这一问题在发现时及时得到了纠正。总体上看本次ATB-25再生试验路的施工整体进展顺利，达到了预期的要求。

3.3. 后期检测

为检验ATB-25再生试验段施工的质量，施工后第二天进行了现场压实度、平整度、渗水测试(表9)，从检测的压实度、平整度及渗水系数等指标看，均满足设计技术要求，达到了预期的要求。施工至今对该路段进行后期跟踪观测，ATB-25再生沥青路面无发生任何病害，验证了设计的ATB-25再生混合料的使用可行性，具有在高速公路大面积推广的前景。

图2. 施工后效果

表8. ATB-25再生混合料性能试验结果

表9. ATB-25再生沥青路面检测

4. 结论

本文基于厦蓉高速漳州段改扩建产生的RAP，采用马歇尔设计法进行ATB-25再生混合料配合比设计，设计出的各项技术指标均满足相关规范和设计技术要求，并在厦蓉高速龙岩-漳州方向铺筑了约800 m长的试验路段，从后期的使用效果看，设计的ATB-25具有良好的使用性能，具有在高速公路大面积推广的应用前景。

项目来源

福建省交通厅科技项目《基于旧料再生应用的高速公路扩建拼宽段抗裂型路面关键技术研究》。

文章引用

杨敏成. 热再生沥青混合料设计及应用
Design and Application of Hot Regenerated Asphalt Mixture[J]. 交通技术, 2018, 07(03): 168-173. https://doi.org/10.12677/OJTT.2018.73021

参考文献