公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集
厂拌热再生沥青混合料配合比设计
徐培华1 陈梁2 高文娟2
1、长安大学公路学院，陕西西安，710064
2、西安公路材料再生工程技术研究中心 陕西西安 710065
摘 要：阐述厂拌热再生沥青混合料配合比设计问题，依次从配合比设计任务和具体步骤进行了全面的介绍，并提出主要控制点和配合比设计过程中需要继续研究和探讨的问题。
关键词：厂拌 热再生 混合料 配合比设计 1.概述
所谓厂拌热再生技术，是将旧的沥青路面混合料切削回收，集中到再生拌和厂，再根据旧混合料技术性能的变化，掺入不同的添加材料，然后拌和成符合路面技术性能要求的再生混合料，运入施工现场，摊铺并碾压成为新的沥青路面。厂拌再生技术在国内外应用非常普遍，其施工机械为多台功能单一的再生设备如路面铣削机(或冲击镐)、破碎筛分机、再生拌和机、运输厂拌设备、路面摊铺机及压路机等共同配合，完成全部再生作业。厂拌再生通常均采用热拌再生技术，再生混合料的级配、新旧料的掺配比例、温度及拌和均匀程度等，均由再生拌和设备进行控制。因此，沥青路面厂拌再生混合料的质量主要由再生拌和设备来实现和控制。
再生沥青混合料，因用了一定数量的旧路面材料，而使得在混合料的组成设计方法上，有别于新沥青混合料。在进行再生混合料组成设计之前，
首先须确定再生沥青混合料的类型，对于高等级公路路面补修，一般来说，再生混合料类型要与原路面一致。当然，有时要根据路面病害的形成原因、摊铺厚度的限制、原材料的不同对矿料级配范围可作适当调整，但须实验论证。
2.配合比设计的任务与要求
沥青混合料的组成设计，要合理地确定旧料的掺配率(利用率)；要根据旧料的老化程度确定是否要掺加再生剂，并确定其掺加的数量；要确定旧沥青和新沥青的配合比，使调配而成的再生沥青具有适合的粘度，并在性能上能获得某种程度的改善，以满足路用要求；要根据再生路面结构类型和旧料级配情况调整再生混合料的集料级配，以满足混合料在强度、抗滑、防渗、稳定等方面的要求。 2.1厂拌热再生混合料配合比设计的主要任务
①确定旧路面材料的掺配比例； ②选择再生剂和新沥青材料，并确
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定其用量；
③选择集料，确定新旧集料的配合比例；
④检验再生沥青品质，并确定再生混合料最佳油石比；
⑤根据路用要求，检验再生混合料的物理力学性质。
2.2 厂拌热再生混合料配合比设计的基本要求
再生混合料的配合比设计并不是单纯的技术问题，它涉及诸多因素的考虑。正确而合理地设计再生混合料，必须事先应有充分的调查资料，了解有关道路历史和交通发展的前景，依据对再生混合料的技术经济要求来进行设计，这些技术经济要求是：
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好的抗变形能力，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能力，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。 3.旧料掺配率的确定
旧料掺配率是旧料占整个再生混合料的重量百分率，即
式中： Ｐ—旧料掺配率，%； ＧO—再生混合料中旧料的
重量，kg；
ＧR—再生混合料重量，kg。 旧料掺配率的确定，取决于对诸多因素的考虑，主要有以下几方面的因素：
3.1废旧沥青路面材料的品质 旧料经过抽提试验，取得了有关旧沥青及旧集料的资料，即可对旧料品质作出评价。若旧沥青老化严重，粘度很高，沥青质含量又多(如超过15%)，流变指数很小(如低于0.4)，则说明旧沥青品质很差，必须使用富芳香分油料作再生剂，否则，再生效果将很差。若将这种旧料用于路面面层，则应选用较低的掺配率。如果原沥青路面是采用优质沥青铺筑的，虽经多年使用，但旧沥青老化不严重，或者即使粘度变得很高，但仍具有良好的流变性质，则可取用较高的旧料掺配率。
旧料的沥青含量较低，再生利用时必须添加较多的新沥青，当旧料的
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掺配率较低时，再生沥青的性质主要取决于新沥青的性质。在此情况下，旧料基本可作为集料看待。在级配调整可能的范围内，可以使用较多的旧料。
旧料中集料的品质、级配的好坏，往往也影响掺配率的抉择，若旧集料是风化软质石料，或集料过粗，或细料过多，则再生利用时宜取用较低的掺配率。
3.2再生混合料的用途及其质量要求 在高等级公路路面养护施工中，再生沥青混合料直接用于路面面层时，要求再生混合料具有良好的品质，旧料掺配率宜取较低值，如30%～40%；若在低等级公路路面养护中，旧料掺配率可取较高值，如50%～80%。 现各地铺筑再生沥青路面，为适应大交通量的要求，常做成双层路面结构，即将再生层铺筑于路面下层，上面加铺全新混合料面层(封层或罩面)。对于这种再生路面结构，可适当放宽对再生混合料的质量要求，旧料掺配率可取高值。 3.3施工条件
采用机械拌制再生混合料，旧料掺配率将受到机械工作方式和旧料加热方法的限制。例如，采用间歇式拌和机拌制再生混合料，新集料在干燥
筒内过热，温度达240℃左右，然后进入拌和缸，加入旧料，旧料借助于热传导吸收新集料的热量而升温，为了保证再生混合料出料温度不过低，则必须限制旧料的掺配率，一般不超过30%；如旧料在进入拌和缸前，经过预热(一般预热温度不超过100℃)，旧料的掺配率可适当提高至40%。 采用滚筒式拌和机拌制再生混合料，根据滚筒式拌和机不同的改装方式，旧料掺配率可以达从40%至60%不等。
3.4沥青和砂石材料的供应
在沥青和砂石材料供应困难，资金短缺的情况下，有时为了解决近期内路面工程改建、维修，以满足交通运输的要求，可稍稍放宽对再生混合料品质的要求，如采取将再生层铺筑在路面下层，以求提高旧料掺配率，节约沥青和砂石材料，减少工程投资。
总而言之，确保再生混合料的质量，最大限度地节约沥青和砂石材料，争取尽可能高的经济效益和社会效益，是确定旧料掺配率的基本原则。 4.再生剂的选择与用量的确定 4.1再生剂的选择
当回收的旧沥青材料其针人度小于沥青路面要求的沥青最稠的针入度，即旧沥青针人度小于40(1／10mm)
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时，宜考虑使用再生剂。选择再生剂，包括选择再生剂的品种和选择再生剂的粘度。
4.1.1选择再生剂的品种
若根据再生混合料使用要求，只要求再生剂能够软化旧沥青，调节其粘度，而不要求改善其性能，在这种情况下，可任意选用各种低粘度的沥青料作再生剂，如润滑沥青、抽出油及其废料，而不管其芳香分或饱和分的含量如何。
若根据再生混合料使用要求，不但要求再生剂能够调节旧沥青的粘度，而且要求对旧沥青的路用性质有所改善，则必须根据旧沥青质含量的多少，选取芳香分含量足够多的油料作再生剂。
4.1.2选择再生剂的粘度
粘度较低的再生剂具有较强的渗透能力，老化脆硬的旧路面材料，宜选用粘度较低(<0.5Pa.s)的油料作再生剂。反之，则可选用粘度在O.5～20Pa.s范围内的油料作再生剂。 4.2再生剂用量的确定
再生剂的用量与旧沥青粘度、再生混合料的设计粘度以及再生剂本身的粘度有关。旧沥青粘度和再生剂粘度由试验测得。旧沥青用再生剂调配后的粘度PR，根据混合料设计
要求确定。再生剂用量x由式(5-13)经验算后求得。即：
4.3掺加再生剂后旧料的沥青含量 旧路面材料若先用再生剂软化，旧料的沥青含量因此而发生变化，则应计入再生剂所增加的油量，对此可按下式计算掺加再生剂后旧料的沥青含量。
式中：i'0—旧料掺人再生剂后的沥青
含量，%；
i0—旧料沥青含量，%； x—再生剂的配合比。 5.新沥青材料的选择与用量的确定 5.1新沥青材料的选择
拌制再生混合料时，添加新沥青材料的目的在于补充混合料所需的结合料，使混合料总的沥青结合料含量达到最佳状态；同时，它还在某种程度上调节旧沥青的粘度，改善旧沥青的性质。
新沥青材料，应具有良好的温度稳定性，与集料有良好的粘附性以及耐老化等性能。通常，应特别注意沥青材料的延性。延性好的沥青其路用性能必然是比较好的，而且其流变性质也比较好，因为延性好的沥青其流
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变指数都比较高。
新沥青材料的粘度，以再生沥青的设计粘度作为选择的依据。若旧料先用再生剂软化，则新沥青材料的粘度基本上就可以取用和再生沥青设计粘度一样的标号。若旧料不先用再生剂软化，而是直接用新沥青材料调节旧沥青粘度，则新沥青的针入度可以按下式计算：
式中：Pb—新沥青材料的针人度，1／
10mm；
PR—再生沥青的针入度，1／
10mm；
ｐ0—旧沥青的针入度，1／10mm； x—新沥青材料的掺配比例，以小数计；
A—常数，A=4．6569。 5.2新沥青用量的确定
新沥青材料的掺配比例由下式计算确定：
式中：x—新沥青材料的掺配比例； iR—再生沥青混合料的沥青含量，%；
i0p—旧料沥青含量(若旧料先用再生剂软化，则式中i0p以i0代替)，%；
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ｐ—旧料掺配率，%。 6.再生沥青性能的控制与预估 在实际拌制再生混合料时，虽然不可能直接得知旧沥青和新沥青(必要时还有再生剂)混合交融的情况，然而却并不能因此而忽视再生沥青的品质，因为这是控制再生沥青和再生沥青混合料性能的基本依据。 6.1再生沥青的设计粘度(PR)的确定 再生沥青的设计粘度随混合料的类型、当地的气候条件、交通性质以及施工条件而异。在气候暖热的地区，用于交通繁重的高等级路面的再生混合料，其设计粘度应采用较小的针人度，如针入度50、70等；反之，则采用较大的针入度，如针入度90、110等。
确定再生沥青的设计粘度和确定全新混合料的沥青标号一样，可以参照《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ 032)的规定选取沥青标号后，进行再生混合料配合比设计。 6.2再生沥青粘度的测试与预估
在一般情况下，往往是已经测得旧沥青的针人度，同时根据沥青材料可能供应的情况，也已选定了新沥青的标号，并测得新沥青的针入度；如果使用再生剂，则也测得再生剂的粘度。在进行配合设计时，必须知道在