基于双滚筒原再生一体机技术的厂拌热再生沥青混合料质量控制研究

周健楠，王铭浩，马飞龙， 戴康瑜， 杨 磊

(1. 辽宁省交通科学研究院有限责任公司 沈阳市 110015； 2.高速公路养护技术交通运输行业重点实验室 沈阳市 110015；3.辽宁交投公路科技养护有限责任公司 沈阳市 110148)

沥青路面旧料的再生利用不仅能极大节约资源，也能最大程度地保护生态环境，桓永高速公路路面修复养护工程中首次进行厂拌热再生沥青混合料技术的大规模生产应用，也是沥青混合料原再生一体机在辽宁的第一次应用。回收料RAP的粒径变化、再生剂用量的添加准确性和反应时间、新加料的温度控制都会影响沥青混合料的性能[1]。

介绍了原再生一体机厂拌热再生沥青混合料在配合比设计、拌和时间及搅拌顺序、原再生料加热温度控制等方面的技术，并跟踪验证了成品厂拌热再生沥青混合料的技术指标，证明了原再生一体机厂拌热再生沥青混合料技术可以保证30%RAP掺量沥青混合料的质量稳定性。

1 工程概况

桓永高速公路路面维修工程病害处理所用 AC-10、AC-16 和 AC-20 均采用厂拌热再生混合料，旧料掺量为 30%(以下简称再生沥青混合料)。其中AC-20和AC-16再生沥青混合料总工程量为1310016m2，因此对于如何控制厂拌热再生沥青混合料的质量成为保证施工质量的关键。

2 配合比控制

为保证配合比的准确性，该原再生一体机共配有7个冷料仓和3个RAP冷料仓，并在生产初根据目标配合比设计对冷料仓转速、料斗门进行了标定，获取了每档料比例与皮带转速的相关函数关系(表1)。

表1 每档材料比例与皮带转速的相关函数关系

根据每档料比例与皮带转速的相关函数关系，保证以目标配合比设计的比例进行冷料上料，避免通过热料仓后出现等料、溢料的现象。再生沥青混合料目标配合比与生产配合比比例见表2～表5。

表2 AC-16再生沥青混合料目标配合比比例

3 拌和时间及拌和顺序控制

3.1 拌和时间

传统沥青搅拌站配套再生设备均在搅拌缸侧面通过大角度溜道进入，投放时间由于溜道的限制均在10～15s左右，易产生堵塞、粘料等问题，影响生产效率和质量[2]。而现场原再生一体式沥青搅拌设备将整机融合，搅拌缸放置于设备中心，省去了溜道，将再生料下料速度提高50%，且解决了粘料等系列问题，更适宜再生料高效、优质生产。

表3 AC～20再生沥青混合料目标配合比比例

表4 AC-16再生沥青混合料生产配合比比例

表5 AC-20再生沥青混合料生产配合比比例

面层沥青混合料拌和时间应以混合料拌和均匀、所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度，并根据设备情况经试拌确定。RAP与再生剂的拌和时间不得低于10～15s；加入新集料后共同拌和时间不得低于 10～15s，才容许加入新的沥青。加入新沥青后继续拌和15～20s后加入矿粉。最后一起拌和时间不得低于25～35s，总拌和时间不得低于60～75s。

3.2 拌和顺序

由于原再生一体机的设计采用原生石料从下位干燥滚筒加热，而再生石料从上位干燥滚筒加热的方式，使得沥青混合料进入拌和锅有了先后顺序。为了充分发挥再生剂的作用及与原生料拌和的效果，最终搅拌顺序为再生料经上位干燥滚筒加热与再生剂反应后提前1～3s进入拌和锅，然后加入原生石料，最后加入沥青拌和[3]。

4 原生、再生料温度控制

拌和时应适当提高新集料的加热温度，但不得超过 200℃。RAP 的加热温度应严格控制在 110～130℃之间。出厂温度改性再生沥青混合料(AC-16)应控制在 180～185℃，普通再生沥青混合料(AC-20)应控制在 150～160℃；拌和后的沥青混合料应均匀一致，无花白料，无结团成块或严重的粗细料分离现象，不符合要求时不得使用，并应及时调整。拌和的混合料可在储料仓中存放，以不发生沥青析漏和降温 10℃为准[4]。

5 沥青混合料技术指标验证

为保证沥青混合料的质量，作者对连续生产30d的再生沥青混合料进行取样后开展沥青混合料燃烧、马歇尔和车辙试验，对原再生一体机生产再生沥青混合料的油石比、级配、稳定度和动稳定度技术指标进行质量控制验证。

5.1 再生沥青混合料级配与油石比验证

再生沥青混合料的级配稳定性与油石比的准确性一直是制约再生沥青混合料实现大规模厂拌和生产的主要问题。因此，要保证原再生一体机生产热再生沥青混合料能实现工程需要，作者按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》[5](JTG E20—2011)的试验方法，对原再生一体机生产的沥青混合料进行燃烧试验，监控再生沥青混合料的级配与油石比，试验结果见图1。

图1 生产30d再生沥青混合料燃烧试验结果

5.2 再生沥青混合料马歇尔试验验证

再生沥青混合料马歇尔密度的稳定是保证施工质量的重要因素，因为其直接影响路面压实度，导致再生沥青混合料压实不足或者碾压过度从而影响再生沥青混合料的性能。因此作者按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》[5](JTG E20—2011)标准击实法成型马歇尔试件，标准马歇尔试件尺寸符合直径101.6mm±0.2mm、高63.5mm±1.3mm的要求。对原再生一体机生产的沥青混合料进行马歇尔试验，试验结果见图2。

图2 生产30d再生沥青混合料马歇尔试验结果

5.3 再生沥青混合料高温性能验证

由于再生沥青混合料中存在旧铣刨料，又加入再生剂等材料，所以，对其高温抗车辙性能的要求是非常必要的。按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》[5](JTG E20—2011)的试验方法，对原再生一体机生产的沥青混合料进行车辙试验。试验结果如图3。

图3 生产30d再生沥青混合料车辙试验结果

5.4 再生沥青混合料水稳定性能验证

通过生产30d再生沥青混合料燃烧试验、马歇尔、车辙和冻融劈裂试验结果(图4)可知，对于AC-16和AC-20再生沥青混合料无论是关键筛孔的通过率还是整体的合成级配，30d生产的燃烧结果均满足要求，且油石比稳定。马歇尔试验稳定度、流值均符合设计要求且标准密度变化浮动范围较小。车辙试验和冻融劈裂试验结果明显高于技术要求，说明再生沥青混合料高温稳定性与抗水损坏能力均符合路用性能要求。

图4 生产30d再生沥青混合料冻融劈裂试验结果

因此通过试验结果证明了原再生一体机生产成品厂拌热再生沥青混合料质量稳定且可控制性强。

6 结论

(1)原再生一体机的细节设计更加合理，多料斗以及皮带转速的标定为稳定沥青混合料配合比起到至关重要的作用。

(2)原再生一体机的加热与拌和系统充分考虑了原生料与再生料的特性，保证了混合料的拌和、出厂温度的同时，沥青混合料均匀一致，无花白料，无结团成块或严重的粗细料分离现象。

(3)通过连续生产30d对沥青混合料相关性能指标的验证，证明了原再生一体机技术生产掺量30%RAP厂拌热再生沥青混合料质量稳定且可控制性强。