再生改性沥青混凝土配合比设计研究

陈静云 李正阳 程伟蔚

1 概述

本文以沈阳—山海关高速公路路面采用热再生技术修复为工程背景,沈山线在几年前进行过路面维修,采取铣刨掉表面层,重新铺筑SMA-16型沥青混凝土,采用SBS改性沥青。随着交通量逐年增加,重车较多,部分标段路面出现车辙,本文就是利用铣刨回收的旧料(SMA-16)为原材料,对旧料进行沥青抽提、再生,恢复其路用性能,达到使用标准。现对再生改性沥青混凝土配合比设计进行详细阐述。

2 材料

再生沥青混合料的原材料与其他新拌沥青混合料不同,再生沥青混合料是由旧料、新集料、新沥青、再生剂、纤维组成,回收的旧料当成一种“集料”以不同的比例掺入(掺配率),与新集料等加热拌和。从旧料中提取的旧沥青掺入由辽宁省交通科学研究院研制的改性沥青再生剂,经试验研究再生剂最佳掺量为7.1%,测定再生后的改性沥青的性能,其各项指标均满足规范要求。集料均采用纹理粗糙,针片状含量小,力学指标和坚固性好的玄武岩,采用木质素纤维,分为旧料中的矿料及新集料两部分。旧料经抽提,确定旧料沥青含量为5.8%,得到其集料部分,经检测新旧集料均满足规范要求。

3 再生改性沥青配合比设计

3.1 旧改性沥青混合料性能指标

采用离心分离法测定旧路面中的沥青含量。采用T0725-2000沥青混合料的矿料级配检验方法检验旧路面的矿料级配。试验数据如表1,图1所示。

表1 旧沥青混合料沥青含量、矿料级配

3.2 再生混合料的级配及旧料掺配率

按SMA混合料配合比设计方法进行,根据不同的旧料掺配比例设计 3组(80%,85%,90%),与1号(15 mm～20 mm),2号(10 mm～15 mm),3号(5 mm～10 mm)三种集料组成合成级配,并且符合规范级配要求。合成级配中矿粉数量均为10%左右。由三种旧料的不同掺配比例与新集料组合调配成三种合成级配,选定初试含油量6%。三种集料的矿料级配见表2,三种旧料掺量下的合成级配见表3。

表2 三种集料的矿料级配

表3 三种旧料掺量下的合成级配

3.3 试件体积参数计算

计算试件体积参数,结果如表4所示。

由表4可知,80%,85%,90%三种旧料掺量下的合成级配都符合 VCAMIX＜VCADRC以及 VMA＞16.5%的要求,如三组级配都符合要求,规范要求以粗集料骨架分界集料通过率大且VMA较大的级配为设计级配以及考虑到旧料的利用率问题,最终选定旧料掺量为90%的合成级配。

3.4 再生混合料最佳含油量的确定

选择5个不同含油量进行试验,得到马歇尔试件的物理—力学指标,见表5。

表4 体积参数

表5 马歇尔试验物理—力学指标测定结果汇总

根据规范,以沥青用量为横坐标,以马歇尔试验的各项技术指标为纵坐标,将试验结果连成圆滑的曲线,见图2。

3.5 再生沥青混合料路用性能检测

再生沥青混合料配合比设计完成后,还须进行性能测试,以检测其能否符合规范要求。我国目前还没有再生沥青混合料的专用规范和标准,本文通过试验评价再生混合料的高温稳定性、低温抗裂性能、水稳定性、肯塔堡飞散试验和析漏试验等,数据如表6所示。

表6 再生混合料试验数据表

4 结语

通过对改性沥青混合料SMA-16的配合比设计研究,其再生改性沥青混合料的路用性能均满足规范要求,由于改性沥青混凝土热再生技术在国内应用不是很广泛还处在探索阶段,所以本文的研究为实际工程提供了一定的理论依据。

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