热再生沥青混合料的配合比设计

热再生沥青混合料的配合比设计

【摘要】目前道路建设正处于公路养护时代，再生利用沥青混凝土路面具有非常重要的经济效益和环境效益。本文中，笔者首先简要减少沥青混凝土路面混合料再生的机理，然后详细讲述热再生沥青混合料的配合比设计步骤。

【关键词】路面沥青，混合料，热再生，配合比设计

中途分类号：TU57+1 文献标识码：A文章编号：

一、前言

我国公路发展，正在从建设高峰期向养护时代转变。沥青路面的使用年限通常在15年左右，导致我国每年将需要对7%到10%的沥青路面进行中修或大修，部分沥青路面甚至需要完全挖除。这种情况下，沥青路面再生技术的必要性和重要性大大提升，以实现公路建设的可持续发展。我国的路面结构比较复杂，材料类型比较多，路面修补量大且频繁，产生许多成分复杂、性质差异大的旧沥青混合料。而较大的性质差异，加大了热再生沥青混合料的配合比设计难度，配合比设计中再生沥青混合料的性质随比例的不同而发生变化，形成不同的路用性能。

二、沥青混凝土路面混合料再生的机理

与普通的新拌沥青混合料不同，再生沥青混合料中含有一定比例的回收沥青路面材料、新沥青结合料、新集料以及再生剂，而回收沥青路面材料中包括集料和沥青结合料。

1.再生沥青混合料的技术机理

沥青混凝土路面的再生，主要实现沥青的再生和矿料的再生，是沥青、矿料老化的逆过程。

（一）沥青的再生

老化的沥青变硬发脆，其流变性能和流变指数都大幅度降低了，而粘度则明显提高，针入度明显减小。沥青的再生，主要是从流变指数和粘度入手，通过再生剂的加入，提高老化沥青的流变指数，减低粘度。从沥青组分的角度分析，即是老化沥青在加入一定量的再生剂之后改变其组分，控制沥青质的含量适当减少，逐渐增加油分和胶质的含量。芳香分对沥青质有良好的溶解能力及分散能力，可将芳香分的含量作为再生剂的重要技术指标之一。因为再生剂需要与老化沥青进行充分混合，因此再生剂应具备良好的流变性质。为了确保再生剂与老化沥青之间实现足够的渗透能力，因此应控制一个较低的粘度，建议控制在0.01Pa·s到20Pa·s范围内。

（二）矿料的再生

老化的矿料，通常都已发生碎裂，导致细化，所以，旧沥青混合料中，矿料的级配曲线主要分布在规定级配曲线的上方区域。矿料的再生，就是往旧沥青混合料里加入适量新的矿料，调整混合矿料的级配，使再生后的矿料达到规定的级配要求。

2.再生沥青融合问题

按照拌制时的温度可将再生沥青混合料分成热再生沥青混合料、冷再生沥青混合料。进行热再生沥青融合时，应考虑老化的沥青混合料是否会和新沥青结合料融合，若融合，融合程度有多高。再生沥青混合料中，应首先判断新旧沥青的混合状态，主要有以下三种混合状态：黑色集料、部分混合及完全混合。

（一）黑色集料

当回收沥青路面材料中材料掺量非常少、旧沥青含量非常低、旧沥青老化情况非常严重时，通常新旧沥青不大可能发生融合，旧沥青混合料中的材料充当重新破碎的集料，其性能和含量在材料组成设计时不必考虑。

（二）部分混合

当回收沥青路面材料中材料掺量比较少、旧沥青含量比较低、旧沥青老化程度比较严重时，旧沥青性能对混合沥青性能影响甚微，基本可以忽略，旧沥青用量需要纳入材料组成设计的考虑因素中，但更主要的是考虑新沥青的性能要求，以此控制、实现再生混合料的技术性能要求。

（三）完全混合

当回收沥青路面材料中材料掺量比较大，新旧沥青的比例比较接近时，旧沥青的性能对混合沥青的性能将造成较大的影响。混合配比时，应把新旧沥青、集料、都作为原料，根据各自性能进行设计配比，生产出符合性能要求的再生混合料。

三、热再生沥青混合料的配合比设计

可采用Marshall试验法，进行热再生沥青混合料的配合比设计，具体流程为：回收沥青性能测定（针入度、粘度等）以及回收矿料的筛分试验（级配曲线）；回收沥青混合料的性能评价；确定回收沥青混合料的掺配；调试、确定新矿料的比例和再生剂的使用（包括类型选择和用量确定）；最终进行再生沥青混合料最佳用量的确定。

1.回收沥青混合料的性能评价

首先需要对旧沥青混合料进行性能评价，主要包括测定沥青含量、矿料级配，评价回收沥青的老化程度。应通过抽提试验，对回收矿料进行筛分试验，测定回收沥青的性能指标，包括针入度和粘度等，并制定出级配曲线，确定其级配组成。

2.确定回收沥青混合料的掺配

掺配率需要根据多种因素来确定，包括加工再生沥青混合料的拌和装置设备、回收沥青混合料的具体性能、再生后沥青混合料的功能要求（包括使用结构层位及交通量等）。具体操作：试配回收矿料及新矿料，确定相应比例，通过计算来确定再生矿料的掺配率，确定回收矿料、新粗矿料、新细矿料、新天然砂的比例，务必保证掺配后混合矿料级配满足普通沥青混合料的级配曲线。

3.确定再生剂的选择和用量

应结合回收沥青的老化程度来决定是否使用再生剂，如果沥青老化程度不怎么严重，可以不选择再生剂；但如果沥青老化程度比较严重，应根据具体情况选择适当的再生剂。再生剂的选择，应以再生剂的性能指标建议值为根本依据。对于再生剂用量的确定，可通过下式计算出来：lgηk=X1.2lgηb+(1-X)1.2lgη0

该式中，X代表再生剂的用量，η0代表回收沥青粘度，ηb代表再生剂粘度，ηk代表混合后粘度。

4.确定新沥青结合料的用量

为了调节回收沥青粘度，改善回收沥青的性能，需要往回收沥青混合料中添加一定量的新沥青结合料。新沥青结合料的用量可通过下式计算确定：X=（iR-ioP）/iR(2)

该式中，X代表新沥青结合料的掺配比例，iR代表再生沥青混合料的设计沥青含量，io代表旧沥青混合料的沥青含量，P代表旧沥青混合料的掺配率。

回收沥青加入再生剂、新沥青结合料之后，其再生后的稠度可通过下式计算确定：lgPR=X1.02(lgPb-4.6569)+(1-X)1.02·(lgPo-4.6569)+4.6569

该式中，X代表新沥青结合料的掺配率，PR代表再生之后沥青的针入度值，0.1mm，Pb代表新沥青结合料的针入度，0.1mm，Po代表旧沥青的针入度值，0.1mm。

5.确定新矿料比例

由于旧矿料的掺配率等于旧沥青混合料的掺配率，应按照再生沥青混合料的设计级配，结合旧矿料的级配和掺配率进行新矿料比例的确定。新矿料按比例，回收矿料按掺配率，将两者进行混合，应保证混合矿料的级配与再生后沥青混合料的设计级配要求的中值保持基本吻合。