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高比例RAP廠拌熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計 于 2010年06月11日 發(fā)布 點擊數(shù)：
 
1. 前言
1.1 項目概況
廣惠高速公路起自廣州北二環(huán)高速公路，總體呈東西走向，在凌坑附近接深汕高速公路，路線全長約153km，由籮崗至石灣（A段：K0+000~K45+000）、石灣至小金口（B段：K45+000~K94+366）、小金口至凌坑（C段：K94+366~K151+000）組成，其中A段和B段為雙向六車道，C段自K95+800（養(yǎng)護樁號）之后為雙向四車道。
由于廣惠高速公路交通量大，重載多，目前主車道出現(xiàn)大量裂縫、唧漿、坑槽類病害，每年需花費大量的資金進(jìn)行養(yǎng)護維修，同時也產(chǎn)生大量的瀝青路面銑刨料。廠拌熱再生技術(shù)就是將舊瀝青路面銑刨、回收進(jìn)行再生利用，是一種較好的處理舊路面并回收再利用的方法。為了積累經(jīng)驗，廣惠高速公路選取了具有代表特征的東行K53+000~K57+000路段為廠拌熱再生試驗段。
1.2 試驗段方案
項目選取AK53+000~AK57+000主2、主3車道作為施工路段，銑刨上、中、下面層（寬度為8m）并對松散基層進(jìn)行處治后，在基層頂面施工一層1cm改性熱瀝青封層，然后采用8cm廠拌熱再生瀝青砼AC-25與7cm廠拌熱再生瀝青砼AC-20進(jìn)行回填、最后對全幅路面進(jìn)行4cmAC-13罩面處理。
2.  設(shè)計目的
此次配合比設(shè)計的目的是確定RAP的摻量和再生瀝青混合料的基本路用性能，并對廠拌熱再生瀝青混合料的疲勞性能等進(jìn)行研究。
3. 材料評價及選擇
3.1 回收瀝青路面材料（簡稱RAP）的評價
廣惠高速公路銑刨回收瀝青混合料，經(jīng)破碎和篩分后分為0~6mm和6~26mm粗細(xì)兩檔。檢驗結(jié)果見表4.1～表4.3：
表4.1 RAP 檢測指標(biāo)
RAP檢測項目
規(guī)定值
測試值
0~6
6~26
瀝青含量        (%)
實測
5.53
3.25
含水率          (%)
實測
0.8
0.3
砂當(dāng)量          (%)
＞55
82
77
 
表4.2     RAP礦料級配
名稱
篩孔通過率
19.0
16.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
0~6
100
100
100
98.8
95.4
76.7
65.0
45.4
31.6
23.9
13.1
6~26
100
96.1
81.6
54.2
29.5
22.2
19.2
14.9
11.4
8.7
4.6
 
表4.3   RAP回收瀝青指標(biāo)
RAP中瀝青檢測項目
試驗條件與方法
規(guī)定值
測試值
0~6 mm
6~26 mm
針入度        （0.1mm)
25℃ 100g   5s
實測記錄
19
19
延度              (cm)
5cm/min   10℃
實測記錄
5.2
5.1
軟化點           （℃)
環(huán)球法
實測記錄
65.5
67.0
3.2 新瀝青標(biāo)號的確定
根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG F41-2008），當(dāng)回收瀝青針入度P=10~20，RAP含量>15%時，新瀝青標(biāo)號根據(jù)新舊瀝青混合料調(diào)和法則確定。根據(jù)調(diào)和公式計算確定新瀝青的標(biāo)號。本次設(shè)計中，以混合后瀝青標(biāo)號為50號為目標(biāo)，摻加新瀝青標(biāo)號為70號，=0.6857，=19，=70，得到η=44，即混合后的瀝青針入度為44，滿足混合后瀝青標(biāo)號要求，所以確定新瀝青標(biāo)號為70號。
3.3 瀝青
選用東莞東交AH-70普通瀝青，檢驗結(jié)果見表4.1：
 
表4.4    70號瀝青檢測結(jié)果
試驗項目
試驗條件與方法
規(guī)定值
測試值
針入度        （0.1mm)
25℃ 100g   5s
60～80
70
15℃ 100g   5s
--------
22
30℃ 100g   5s
--------
120
針入度指數(shù) PI
-------------
－1.5～+1.0
-1.18
延度              (cm)
5cm/min   15℃
≮100
＞100
延度              (cm)
5cm/min   10℃
≮15
----
軟化點            (℃)
環(huán)球法
≮46
47.3
閃點              (℃)
COC法
≮260
327
蠟含量             (%)
蒸餾法
≯2.2
1.7
密度           (g/cm3)
15℃
實測記錄
1.034
溶解度             (%)
三氯乙烯溶解法
≮99.5
99.8
動力粘度      (Pa . s)
60℃
≮180
202
運動粘度      (Pa . s)
135℃
實測記錄
432
薄膜加
熱試驗
(163℃)
(5h)
質(zhì)量損失 (%)
-------------
≯±0.8
+0.02
針入度比 (%)
25℃ 100g   5s
≮61
61.4
延   度 (cm)
5cm/min   15℃
≮15
61.1
延   度 (cm)
5cm/min  10℃
≮6
6.6
 
3.4 粗、細(xì)集料
采用紫金臨江建華芙蓉石場閃長巖粗集料，分別是：15~25mm、10～15mm、5～10mm、3～5mm；細(xì)集料采用紫金臨江建華芙蓉石場的0～3mm閃長巖石屑。檢測結(jié)果見表4.5～表4.7 ：
表4.5  粗、細(xì)集料篩分結(jié)果
名稱
篩孔通過率
26.5
19.0
16.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
15～25
100
53
21.9
3.5
0.1
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
10～15
100
100
100.0
94.0
19.7
0.0
0.0
0.0
0.1
0.0
0.0
0.0
5～10
100
100
100
100
98.1
2.4
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
3～5
100
100
100
100
100
99.1
1.1
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0～3
100
100
100
100
100
99.9
87.8
71.1
42.2
25.4
14.9
0.0
 
表4.6 粗集料質(zhì)量指標(biāo)檢測結(jié)果
試驗項目
規(guī)定值
測試值
15～25
10～15
5～10
3～5
石料壓碎值                (%)
≯26
—
16.6
—
—
洛杉磯磨耗損失            (%)
≯28
—
15.1
—
—
表觀相對密度
≮2.50
2.748
2.748
2.746
2.747
針片狀顆粒含量            (%)
≯12
2.8
3.6
7.4
—
水洗法<0.075顆粒含量      (%)
≯1
0.2
0.2
0.2
0.3
磨光值                    (%)
≮42
—
44
—
—
粘附性
≮4級
4
4
—
—
 
表4.7 細(xì)集料質(zhì)量指標(biāo)檢測結(jié)果
試驗項目
規(guī)定值
測試值
表觀相對密度
≮2.50
2.740
砂當(dāng)量                   (%)
≮60
68
3.5 填料
配合比設(shè)計采用的填料是博羅縣雄旺建材廠的礦粉。檢測結(jié)果見表4.8～表4.9：
表4.8 礦粉指標(biāo)檢測結(jié)果
試驗項目
規(guī)定值
測試值
表觀密度           (t/m3）
≮2.5
2.733
含水量               (%)
≯1
0.1
塑性指數(shù)             (%)
<4
3
親水系數(shù)
<1
0.6
外觀
無團粒結(jié)塊
無團粒結(jié)塊
加熱安定性
無顏色變化
無顏色變化
表4.9 礦粉篩分結(jié)果
名稱
篩孔通過率
26.5
19.0
16.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
礦粉
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
98.8
84.5
 
3.6  抗剝落劑
配合比設(shè)計采用抗剝落劑是在填料中摻入部分東莞茶山東州牌P.C32.5水泥，檢測結(jié)果見表4.10 ：
 
表4.10 水泥篩分結(jié)果
名稱
篩孔通過率
26.5
19.0
16.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
水泥
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
99.9
94.1
 
4. 廠拌熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計
廠拌熱再生瀝青混合料一般采用馬歇爾設(shè)計方法進(jìn)行配合比設(shè)計，確定RAP的摻配比例、新材料品種及配合比、礦料級配、最佳瀝青用量。配合比設(shè)計流程按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)進(jìn)行。
 
4.1 RAP摻配比例選擇
廠拌熱再生混合料中RAP的摻配比例取決于再生混合料的性能、工程需要、拌和設(shè)備的類型。實踐證明，回收瀝青路面材料（RAP）的使用比例≤20%是最成熟的技術(shù)；如果回收瀝青路面材料的老化程度較輕、質(zhì)量變異控制較好、生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)能力允許，則RAP的使用比例可放寬至30%。摻配比例超過以上規(guī)定，則需要進(jìn)行室內(nèi)試驗與試驗段驗證，并通過專家論證后方可使用。
結(jié)合廣惠高速公路實際，采用RAP摻配比例為30%和45%，并進(jìn)行試驗段驗證。
4.2  AC-25C 再生混合料配合比設(shè)計
 
4.2.1 AC-25C目標(biāo)配合比設(shè)計
 
1、級配設(shè)計
工程設(shè)計級配范圍選用JTG F40-2004密級配瀝青混合料AC-25C礦料級配范圍，如表5.1：
 
表5.1   不同RAP摻配比例下混合料級配比較
混合料名稱
AC-25C
摻合比例
RAP30%和45%
礦       料       級      配
篩孔尺寸（mm）
31.5
26.5
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
RAP摻30%
通過率（%）
100
100
82.6
70.3
60.6
53.5
33.7
24.2
21.0
15.9
12.5
10.3
6.6
RAP摻45%
通過率（%）
100.0
100
86.7
78.6
68.1
50.5
29.6
18.8
14.8
12.4
8.9
6.4
4.3
規(guī)定范圍（%）
100
90
75
65
57
45
24
16
12
8
5
4
3
～
～
～
～
～
～
～
～
～
～
～
～
～
100
100
90
83
76
65
52
42
33
24
17
13
7
                               
2、 AC-25C熱再生瀝青混合料性能
AC-25C熱再生瀝青混合料體積指標(biāo)及性能如表5.2 ：
 
表5.2 AC-25C熱再生瀝青混合料指標(biāo)匯總
RAP含量 %
油石比 %
混合瀝青針入度 0.1m
空隙率 %
礦料間隙率 %
瀝青飽和度 %
穩(wěn)定度 KN
流值 0.1mm
浸水殘留穩(wěn)定度 %
凍融劈裂強度比 %
動穩(wěn)定度 次/mm
0
3.8
70
4.6
13.2
65.1
12.06
26.2
94.7
79.1
1862
30
4.0
44
4.1
12.2
66.4
10.81
35.1
96.4
91.7
3972
45
4.0
37
4.8
12.8
62.3
12.70
27.3
93.5
80.4
4290
 
4.2.2  AC-25C生產(chǎn)配合比設(shè)計
1、 級配設(shè)計
工程設(shè)計級配范圍選用JTG F40-2004密級配瀝青混合料AC-25C礦料級配范圍，如表5.3：
 
表5.3 不同RAP摻配比例下混合料級配比較
混合料名稱
AC-25C
摻合比例
RAP30%和45%
礦       料       級      配
篩孔尺寸（mm）
31.5
26.5
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
RAP摻30%
通過率（%）
100
100
84.7
71.8
58.4
50.9
28.9
19.5
15.8
13.3
8.7
5.4
4.2
RAP摻45%
通過率（%）
100
100
89.7
81.4
71.6
51.4
34.4
23.8
20.9
18.5
12.9
8.5
6.0
規(guī)定范圍（%）
100
90
75
65
57
45
24
16
12
8
5
4
3
～
～
～
～
～
～
～
～
～
～
～
～
～
100
100
90
83
76
65
52
42
33
24
17
13
7
                               
2、 AC-25C熱再生瀝青混合料性能
AC-25C熱再生瀝青混合料體積指標(biāo)及性能如表5.4：
 
表5.4 AC-25C熱再生瀝青混合料指標(biāo)匯總
RAP含量 %
油石比 %
混合瀝青針入度 0.1m
空隙率 %
礦料間隙率 %
瀝青飽和度 %
穩(wěn)定度 KN
流值 0.1mm
浸水殘留穩(wěn)定度 %
凍融劈裂強度比 %
動穩(wěn)定度 次/mm
0
3.8
70
4.5
13.3
65.3
12.16
26.4
94.3
80.1
1793
30
4.0
44
4.0
12.1
67.0
12.12
25.5
95.2
90.4
3775
45
4.0
37
4.7
12.8
63.2
11.54
24.3
93.4
80.0
4185
 
4.3  生產(chǎn)配合比驗證
經(jīng)試驗路檢驗各項指標(biāo)合格，以上配合比能指導(dǎo)施工應(yīng)用。廣惠高速廠拌熱再生瀝青路面試驗段如表5.9：
表5.9 AC-20C熱再生瀝青混合料指標(biāo)匯總
車道
施工時間
施工項目
施工樁號
施工長度m
主3
2010.12.20~2010.12.22
AC-20+30%RAP
K53+850~K54+250
400
AC-25+30%RAP
2010.12.30~2011.01.06
AC-20+45%RAP
K53+000~K53+850
3600
AC-25+45%RAP
K54+250~K57+000
主2
2011.01.08~2011.01.09
AC-20+30%RAP
K53+000~K53+800
800
AC-25+45%RAP
2011.01.10~2011.01.12
AC-20+45%RAP
K53+800~K56+800
3000
AC-25+45%RAP
2011.01.12
普通瀝青AC-20
K56+800~K57+000
200
普通瀝青AC-25
 
5.  結(jié)語
5.1  RAP 摻量30%和45%的使用比例在瀝青路面下面層和中面層的應(yīng)用，其性能經(jīng)試驗段驗證可行，符合施工要求。
5.2  廠拌熱再生技術(shù)具有較好的經(jīng)濟效益。雖然設(shè)備費用對比普通混凝土有所增加，但再生料總成本仍然相對較低，在RAP含量為30%時，相對節(jié)約成本約10%，而在RAP含量達(dá)45%時，已相對節(jié)約成本約20%。
5.3  下一階段將進(jìn)一步進(jìn)行配合比設(shè)計研究，嘗試增加RAP含量至60%，以充分利用舊瀝青路面材料，節(jié)約維修成本。
5.4  嘗試將廠拌熱再生瀝青砼應(yīng)用于硬路肩、行車道的上面層。