沥青混合料厂拌热再生技术应 用总结基于全寿命周期费用理论的绿色低碳环保养护技术沥青路面厂拌热再生技术应用总结济宁市公路管理局2014-07-13、前言1.1厂拌热再生技术概述沥青路面再生技术是将需要翻修或者废弃的旧沥青路面，经过翻挖、回收、破碎、筛分，再和新集料、新沥青材料适当配合，重新拌和，形成具有一定路用性能的再生 沥青混合料，用于铺筑路面面层或基层的整套工艺技术。沥青路面再生利用技术按施 工温度分为热拌再生法和冷拌再生法。沥青路面厂拌热再生，就是将旧沥青路面经过翻挖、回收、破碎、筛分后，与再 生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例在拌和厂重新热拌成混合料，能够满足预定 的路用性能并重新铺筑于路面的一整套工艺， 主要针对高等级公路包括城市道路中的 沥青路面，再生形成沥青面层。这种施工技术不仅能够节约大量的沥青、砂石等原材料，节省工程投资，同时有利于处理废料和保护环境，因而具有显著的经济效益、社 会效益和环境效益。1.2厂拌热再生关键技术沥青再生技术在国外已经是应用了 2030年的成熟技术，有大量现成的研究成果 和实践经验，因此，我们进行沥青路面再生利用，主要是结合国内的气候条件和路面 工程特点进行技术引进、消化、吸收和推广应用。大量国内外研究成果和实践表明， 推广沥青路面再生利用应用的关键主要包括：1）废料的离散性问题。废料的沥青含量、沥青老化程度以及集料级配的 离散性一般均较大，直接影响再生沥青混合料的质量。2）沥青再生方法。沥青的再生，需要在掌握沥青化学理论和再生机理的 基础上进行，并且需要长期的试验、检测和评价，才能应用于实际生产。3）再生沥青混合料的配合比设计及其路用性能评价。再生沥青混合料的 耐久性是确保其性能不低于普通沥青混合料的关键。4）再生沥青混合料的拌和工艺。在不烧伤旧沥青的前提下，保证拌和温 度并使新旧沥青均匀混合是保证再生沥青混合料质量的关键。1、旧沥青路面使用性能评价2.1旧沥青路面状况调查及分析般规定沥青路面厂拌热再生工程实施前，应对原路面历史信息、原路面技术状况、交通 量、工程经济等方面的内容进行调查和综合分析， 为再生设计提供依据。原路面调查 的内容应完整，并进行系统分析和准确评价。相关资料的调查及分析采用调研或其他方式，从业主方、设计方和路面维修队伍等单位收集资料，对旧 沥青路面材料情况进行充分和全面了解。收集的资料主要包括：1）旧沥青路面结构型式，结构层厚度，结构层采用的沥青类型和沥青性 能指标，结构层采用的石料类型和石料性能指标，结构层的沥青混合料配合 比设计、施工和竣工资料；2）通车营运期间的路面养护资料与路面检测资料；3）本次维修路面处治设计和路况调查。以上这些对旧沥青路面材料的性 能评价具有重要的参考作用。现场调查及分析路面使用性能的调查是现场性能调查的核心内容，道路几何外形调查和路面结构 承载能力调查是决定现场热再生技术的前提，而路表施工功能调查则是现场热再生具 体选择与实施的前提基础，也是材料性能具体调查内容的关键影响因素。所以对旧沥青路面进行现场调查，除了需要了解交通量等常规指标外，还应根据再生技术应用的需要观测以下项目：1）对不同车道或不同路段进行弯沉检测，通过路面弯沉值来对旧沥青路 面的路面结构承载能力进行评价；2）通过对路面综合评价指标诸如：路面抗滑系数（BPN ）、国际平整度 指数（IRI ）、行驶质量指数（RQI）、路面状况指数（PCI）、路面强度系数（SSI ）等数据进行系统的分析，来对旧沥青路面的行驶质量与路面综合性 能进行评价；3）破损调查时不仅注意调查病害的类型和面积，更重要是分析其病害程 度，通过钻孔取芯方法检验路面内部情况，弄清路面各结构层厚度、病害产 生的原因及深度、沥青混合料状况和面层与基层粘结情况等。2.2旧沥青路面材料性能调查2.21旧沥青路面材料调查在旧沥青混合料性能试验评价之前要对旧沥青混合料的基本信息进行调查，调查内容包括：旧沥青混合料的来源、原有路面的结构组合、原有路面的使用年限、原有 路面的主要病害情况、铣刨方式等。在条件容许的情况下，也可对旧沥青混合料的原 有级配、沥青含量、配合比、使用沥青的标号及石料的种类等信息进行收集。旧沥青 混合料基本信息的调查有助于旧沥青混合料性试验评价，并在一定程度上可以解释旧沥青混合料表现出来的性能差异。222现场取样现场取样适用于厂拌热再生工程的前期调查和混合料设计用回收沥青路面材料（RAP）的获取。采用机械方式或其他方法从工程现场或料堆随机获取足够数量有代 表性的样品，取样频率和方法如下：1）路上取样时，如果有原路面铺筑的历史资料，可按照同一时间和同一 标准修筑的路面分成不同的工程段，各工程段按照随机取样进行试验，确定 其性能。每个子路段长度不宜大于5000m，且不宜小于500m，或者每个子路 段面积不宜大于50000m2，且不宜小于5000m2,如果各分段差异很大，就需 要进行分别处理；2）取样数量一般要求每车道每千米钻芯或采用其它方法随机抽取一个 样品，且每个试样都必须包括三层，也可取到基层，以便进行全面检测；3）每个子路段取样断面数不少于8个，可采用铣刨机铣刨、钻芯取样、机械切割等方法，钻芯取样时每个取样断面钻芯不少于 3个；钻取的芯样和机械切割的样品旧沥青混合料性能评价对于旧沥青混合料的性能评价主要分为以下几个步骤，具体流程如图2.1所示图2.1旧沥青混合料性能评价流程1) RAP性能的评价厂拌热再生时经过预处理的回收沥青路面材料(RAP)应按照表2.1的各项技术 指标进行检测。表2.1 RAP检测项目与质量要求项目技术要求沥青含量(%)实测含水量(%)实测RAP级配实测砂当量(%) 55对于RAP含水量的评价试验方法主要参照公路工程集料试验规程(JTG E42)T0305的相关规定进行，但应注意将烘箱加热温度调整为 60 C恒温。2) 旧沥青的评价对于旧沥青性能的评价主要是通过沥青的三大指标来实现，具体评价指标及要求如表2.2所示。表2.2回收沥青的主要技术性质试验结果技术指标单位规范要求试验方法针入度(25C,100g,5s)dmm 20抽提， 公 路工 程沥 青及 沥青 混合 料试 验规 程(JTJ 052)软化点C实测密度(25 C)g/cm3实测延度(15C, 5cm/min)实测3)旧集料的评价根据公路沥青路面再生技术规范 对抽提后的旧集料的性能进行试验评价，评 价内容包括集料级配、密度、压碎值、粘附性、针片状颗粒含量等，具体如表2.3所示。表2.3 RAP中粗集料的主要技术性质试验结果检查项目丨技术要求丨试验方法8& uiuig-6丄/刃尊乙& UJU19-6(%) WW83(%) 1W3ET(9003-33 oir)畐齋觀刼啓莆聊三、热再生沥青混合料设计和性能研究3.1设计原则一般原则厂拌热沥青混合料的配合比设计应通过目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证三个阶段，同时还应确定回收沥青材料（RAP）的掺配比例、新材料的品 种及配合比、矿料级配、最佳沥青用量。国内现行JTG F41-2008规定热再生沥青混合料的技术要求应符合现行JTGF40-2004对热拌沥青混合料的有关规定。由于掺加了一定比例的RAP料，热再生沥青混合料与新拌沥青混合料的目标配合比设计稍有区别，设计中需同时考虑RAP料中集料和沥青、新加集料、新加沥青和各种添加剂的各项性能指标，因此使整个目标 配合比设计过程更为复杂，同时使得热再生沥青混合料与热拌沥青混合料设计中的技 术指标可能存在差异。因此，JTG F41-2008只能作为纲领性的文件，在热再生沥青 混合料目标配合比设计时不应拘泥于某些个别指标能否满足规范的要求，而应注重热再生沥青混合料的整体性能。基本要求参考JTG F41-2008的规定，热再生沥青混合料矿料级配工程设计级配范围的确定，以及热再生沥青混合料技术要求和性能检验，应尽量符合现行JTG F40-2004对热拌沥青混合料的相关规定。除此以外设计过程中还需满足以下几点：1）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；2）再生混合料具有良好的低温抗裂性。 为此，要求混合料在低温下表现 为较低的线收缩系数，较高的抗弯拉强度和较低的弯拉模量；3）再生沥青路面应具有足够的抗滑性和防渗性；4）再生沥青路面应具有良好的抗老化性能，路面经久耐用5）尽可能多地使用旧路面材料，提高旧料掺配率，最大限度地节约沥青和砂石材料。设计方法与依据目前普通沥青混合料设计方法有马歇尔法、Superpave法、GTM法等，这些方法经修正后同样适用于热再生沥青混合料配合比设计。对于厂拌热再生沥青混合料， 通常要求其与热拌沥青混合料的路用性能一致，所以本项目采用马歇尔法对热再生沥青混合料目标配合比设计，本项目设计主要依据公路行业相关技术规范和试验规程， 内容包括：1）公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）2）公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）3）公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）4）公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20-2011）5）公路沥青路面再生技术规范（JTG F41-2008）配合比设计的步骤1）确定工程设计级配范围根据公路等级、气候条件、交通特点，充分借鉴成功经验，确定工程设计级配范围。工程设计级配范围应符合现行公路沥青路面施工技术规范（JTG F40）规定的相应热拌沥青混合料级配范围。2）确定回收沥青路面材料（RAP ）掺配比例由于RAP料的变异性较大，所以应根据工程需要以及回收材料的特性，选择合理的沥青路面材料（RAP）料掺比例。3）选择新沥青标号和再生剂厂拌热再生混合料，再生沥青的目标标号根据公路等级、混合料使用的层位、工程的气候条件、交通量、设计车速等条件，选取与当地同等条件的道路沥青标号作为 目标标号，回收沥青路面材料（RAP）掺配比例较大时，也可以根据实际情况，适当 降低沥青目标标号一个等级。存在以下情况之一的可使用再生剂：（1）计算得到所需的新沥青标号过高，市场供应存在问题；（2）回收沥青路面材料（RAP）掺配比例较大或者回收沥青路面材料（RAP）中旧沥青含量较高。4）估算新沥青用量Pnb及其占总沥青用量的比例估计再生沥青混合料的沥青总用量。回收沥青路面材料（RAP）掺量不超过20% 时，热再生沥青混合料的总沥青用量与没有掺加回收沥青路面材料（RAP）的沥青混合料基本一致，可以根据工程材料特性、气候特点、交通量等条件，结合当地的工程 经验进行估计。也可按下式估计沥青总用量：P=0 035a+0.045b+Kc+F式（3.1）式中：P再生混合料目标沥青含量估算值（%）；a ,b，（分别为 2.36mm 以上、0.075mm 到2.36mm之间和0.075mm以下筛的旧集料百分数， 以整数表示；K集料系数，依c值的不同而变化，当c=1115 时，取 0.15； c=610 时，取 0.18; c=05 时，取 0.20;F 系数，根据集料比重和表观特性在 02.0 内取值