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        廠拌熱再生瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計及質(zhì)量控制

        2020-01-07 03:58:32林善偉
        福建交通科技 2019年6期
        關(guān)鍵詞:馬歇爾瀝青路面用量

        林善偉

        (福建省交通科研院有限公司,福州 350004)

        0 引言

        在我國已經(jīng)建成的高速公路中, 瀝青路面結(jié)構(gòu)約占80%~90%;雖然高速公路瀝青路面的設(shè)計壽命一般為15年,但從實際情況看,多數(shù)瀝青路面在運營后的2~3 年,就要進行小范圍的維修,在運營后的4~5 年,就要進行中等范圍的維修,在運營后的8~10 年,就需要進行大范圍的維修。瀝青路面維修時,若將銑刨產(chǎn)生的大量瀝青混合料廢棄,既污染環(huán)境,又造成資源的極大浪費。 瀝青路面再生已經(jīng)成為國際上道路維修改造的主要方法, 對比使用新材料的瀝青路面可節(jié)約成本,且節(jié)能環(huán)保效益顯著。隨著我國高速公路大規(guī)模進入維修期, 廠拌熱再生技術(shù)引起了人們極大的關(guān)注。

        本文結(jié)合工程實際, 對某高速公路瀝青路面廠拌熱再生瀝青混合料(AC-16C)目標(biāo)配合比進行設(shè)計,并對生產(chǎn)施工過程的質(zhì)量控制作出一些分析建議。 該瀝青混合料實際應(yīng)用于瀝青路面結(jié)構(gòu)層的下面層, 所以以下涉及指標(biāo)以瀝青路面下面層技術(shù)要求為準。

        1 瀝青路面廠拌熱再生瀝青混合料(AC-16C)目標(biāo)配合比設(shè)計

        1.1 原材料的選用

        瀝青路面廠拌熱再生混合料(AC-16C)采用的回收瀝青路面材料(RAP)來自某段高速公路瀝青路面,粗細集料采用當(dāng)?shù)禺a(chǎn)玄武巖石料,礦粉采用石灰?guī)r礦粉,抗剝落劑采用AR-II 型抗剝落劑,瀝青采用SBS 改性瀝青。對原材料進行檢測, 礦粉、SBS 改性瀝青、 回收瀝青路面材料(RAP)(根據(jù)實際情況分為RAP1、RAP2 兩檔)、 粗細集料各項指標(biāo)均符合 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)、《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 5521-2019)規(guī)范要求,其中回收瀝青路面材料(RAP)各項指標(biāo)見表1。 對各礦料進行篩分,篩分結(jié)果見表2。

        表1 回收瀝青路面材料(RAP)檢測結(jié)果

        表2 礦料篩分結(jié)果

        1.2 設(shè)計級配與最佳瀝青用量的確定

        根據(jù) 《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 5521-2019)廠拌熱再生混合料配合比設(shè)計要求,回收瀝青路面材料(RAP)摻配比例一般為15%~30%,結(jié)合工程實際回收瀝青路面材料(RAP)的含水率、礦料的級配變異情況,以及拌合設(shè)備的類型與加熱干燥能力、 新集料的性質(zhì)等,確定本次回收瀝青路面材料(RAP)和新集料的摻配比例19:81,其中回收瀝青路面材料(RAP)根據(jù)實際情況分為9.5mm~19mm(RAP1)、0mm~9.5mm(RAP2)兩檔,兩檔比例為10:9。根據(jù)礦料篩分結(jié)果,設(shè)計出三組級配,各級配每檔質(zhì)量比見表3,其級配曲線見圖1,合成級配見表4。

        表3 各礦料比例

        圖1 合成級配

        表4 級配曲線表

        按上述三種級配, 根據(jù) 《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 5521-2019)廠拌熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計方法,結(jié)合實際,估算熱再生瀝青混合料中瀝青用量4.6%,新添加瀝青用量等于估算瀝青總量減去(RAP)中的瀝青含量0.92%(通過抽提法測出瀝青含量, 通過級配比例計算瀝青比例),即新添加瀝青含量為3.68%。 按照上述瀝青用量分別制作馬歇爾試件, 進行馬歇爾試驗,結(jié)果見表5。

        表5 馬歇爾試驗結(jié)果

        根據(jù)馬歇爾試驗結(jié)果進行參數(shù)分析, 級配2 的馬歇爾試件試驗結(jié)果符合設(shè)計要求, 因此選擇級配2 作為設(shè)計級配。以級配2 為設(shè)計級配,并按照熱再生瀝青混合料的瀝青含量4.0%、4.3%、4.6%、4.9%、5.2%,分別制作馬歇爾試件,進行馬歇爾試驗,結(jié)果見表6 和圖2。

        從圖2 空隙率圖、瀝青飽和度圖可以看出,選定的瀝青用量范圍覆蓋了設(shè)計空隙率的合格范圍(4%~6%)及瀝青飽和度要求范圍(65%~75%),但從密度曲線圖看,馬歇爾試件的毛體積密度在選定的瀝青用量范圍內(nèi)未出現(xiàn)峰值。 因此,以設(shè)計目標(biāo)空隙率4.5%對應(yīng)的瀝青用量作為OAC,從空隙率曲線圖可以讀出,4.5%空隙率對應(yīng)的瀝青用量是4.56%。 除VMA 外,其余各項指標(biāo)符合技術(shù)要求的瀝青用量范圍如圖3 所示。 參考圖2,各項指標(biāo)均符合技術(shù)要求的瀝青用量共同區(qū)間是4.40%~4.76%,即OACmin~OACmax為4.40%~4.76%。 因此,OAC2計算如下:OAC2=(OACmin+OACmax)/2=(4.40%+4.76%)/2=4.58%。最佳瀝青用量取OAC1和OAC2的平均值計算如下:OAC=(OAC1+OAC2)/2=(4.56%+4.58%)/2=4.57%。 考慮到回收瀝青路面材料(RAP)瀝青老化等不利因素,因此以換算成新集料的瀝青用量4.60%(實際添加瀝青含量3.68%) 作為最佳瀝青用量。

        表6 馬歇爾試驗結(jié)果

        圖2 馬歇爾試驗結(jié)果

        圖3 各項指標(biāo)均符合要求的瀝青用量

        1.3 設(shè)計級配與最佳瀝青用量的驗證

        按照熱再生瀝青混合料的瀝青含量4.60%(實際添加瀝青含量3.68%)制作馬歇爾試件,馬歇爾試件試驗結(jié)果如表7 所示。對熱再生瀝青混合料路用性能進行試驗,試驗結(jié)果如表8 所示。

        表7 最佳瀝青用量下的馬歇爾試驗結(jié)果

        表8 最佳瀝青用量下的混合料路用性能

        從表7、表8 可知,該瀝青路面廠拌熱再生瀝青混合料(AC-16C)目標(biāo)配合比設(shè)計結(jié)果滿足規(guī)范對瀝青混合料(AC-16C)各項技術(shù)指標(biāo)要求。

        2 瀝青路面廠拌熱再生瀝青混合料(AC-16C)質(zhì)量控制

        2.1 生產(chǎn)配合比的確認

        按照上述目標(biāo)配合比各檔料進料比例, 通過瀝青拌合樓生產(chǎn)熱倉料,進行生產(chǎn)配合比設(shè)計,并在生產(chǎn)配合比設(shè)計后進行瀝青混合料試拌與試鋪, 根據(jù)試驗路的檢測結(jié)果與施工效果,進行經(jīng)驗總結(jié),確定生產(chǎn)用的標(biāo)準配合比。 在材料確定后,不能在生產(chǎn)過程中隨意調(diào)整,應(yīng)保持材料的穩(wěn)定性, 在檢測中發(fā)現(xiàn)材料發(fā)生變化并且瀝青混合料的馬歇爾、礦料級配等指標(biāo)不符合要求時,應(yīng)對配合比進行及時調(diào)整驗證, 使瀝青混合料的質(zhì)量符合要求并保持相對穩(wěn)定。若回收瀝青路面材料(RAP)質(zhì)量或新材料質(zhì)量變動過大時,則須重新進行配合比設(shè)計。

        2.2 對原材料的質(zhì)量控制

        在原材料方面,必須對回收瀝青路面材料(RAP)的含水率進行控制,切不可過高,否則會影響回收瀝青路面材料(RAP)的加熱效率,從而影響瀝青混合料的性能。 回收瀝青路面材料(RAP)在回收和存放時不得混入水泥混凝土廢料、 底基層廢料等雜物。 在對回收瀝青路面材料(RAP)破碎時,應(yīng)將料堆的回收瀝青路面材料(RAP)通過裝載機等工具進行充分混合, 再通過柔性破碎技術(shù)對回收瀝青路面材料(RAP)進行破碎篩分,并按設(shè)定的規(guī)格9.5mm~19mm、0mm~9.5mm 分別進行堆放。 同時,對其他材料也應(yīng)加強生產(chǎn)過程中的檢測, 嚴格控制進場材料的質(zhì)量。

        2.3 對拌合樓的拌和質(zhì)量和施工過程控制

        在瀝青拌合樓方面,正式生產(chǎn)前,應(yīng)確保拌合樓的生產(chǎn)能力與回收瀝青路面材料(RAP)烘干滾筒的生產(chǎn)能力相匹配,回收瀝青路面材料(RAP)嚴禁與火直接接觸,兩者應(yīng)保持至少450mm 以上距離,同時加熱溫度應(yīng)保持在120℃左右。 烘干滾筒內(nèi)必須設(shè)置有防粘貼設(shè)備,以避免烘干滾筒筒壁與回收瀝青路面材料(RAP)在烘干過程中發(fā)生粘貼。相較于未使用回收瀝青路面材料(RAP)的瀝青混合料,使用回收瀝青路面材料(RAP)的瀝青混合料在拌合站的拌和時間應(yīng)延長10~30s 左右,其中干拌時間延長5~10s,出料溫度宜高10℃左右。在運輸、攤鋪、碾壓方面,回收瀝青路面材料(RAP)的瀝青混合料與未使用回收瀝青路面材料(RAP)的瀝青混合料相似,可參照執(zhí)行。 當(dāng)采用廠拌熱再生瀝青混合料進行瀝青路面施工時, 應(yīng)遵循“分階段、抓重點、強標(biāo)準”原則,加強質(zhì)量控制。

        3 結(jié)語

        回收瀝青路面材料(RAP)的摻量及新瀝青的摻量對于廠拌熱再生瀝青混合料(AC-16C)目標(biāo)配合比設(shè)計非常關(guān)鍵, 而質(zhì)量控制的重點則在于對回收瀝青路面材料(RAP)、原材料以及瀝青混合料的質(zhì)量控制以及施工現(xiàn)場的過程控制。通過選擇合適的原材料與合理的級配設(shè)計,廠拌熱再生瀝青混合料的各項試驗指標(biāo)都可以達到普通瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)要求和質(zhì)量標(biāo)準, 具有良好的經(jīng)濟效益和推廣價值。

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