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1. 前言
1.1 项目概况
广惠高速公路起自广州北二环高速公路，总体呈东西走向，在凌坑附近接深汕高速公路，路线全长约153km，由箩岗至石湾（A段：K0+000~K45+000）、石湾至小金口（B段：K45+000~K94+366）、小金口至凌坑（C段：K94+366~K151+000）组成，其中A段和B段为双向六车道，C段自K95+800（养护桩号）之后为双向四车道。
由于广惠高速公路交通量大，重载多，目前主车道出现大量裂缝、唧浆、坑槽类病害，每年需花费大量的资金进行养护维修，同时也产生大量的沥青路面铣刨料。厂拌热再生技术就是将旧沥青路面铣刨、回收进行再生利用，是一种较好的处理旧路面并回收再利用的方法。为了积累经验，广惠高速公路选取了具有代表特征的东行K53+000~K57+000路段为厂拌热再生试验段。
1.2 试验段方案
项目选取AK53+000~AK57+000主2、主3车道作为施工路段，铣刨上、中、下面层（宽度为8m）并对松散基层进行处治后，在基层顶面施工一层1cm改性热沥青封层，然后采用8cm厂拌热再生沥青砼AC-25与7cm厂拌热再生沥青砼AC-20进行回填、最后对全幅路面进行4cmAC-13罩面处理。
2. 设计目的
此次配合比设计的目的是确定RAP的掺量和再生沥青混合料的基本路用性能，并对厂拌热再生沥青混合料的疲劳性能等进行研究。
3. 材料评价及选择
3.1 回收沥青路面材料（简称RAP）的评价
广惠高速公路铣刨回收沥青混合料，经破碎和筛分后分为0~6mm和6~26mm粗细两档。检验结果见表4.1～表4.3：
表4.1 RAP 检测指标
|
RAP检测项目
|
规定值
|
测试值
|
|
|
0~6
|
6~26
|
||
|
沥青含量 (%)
|
实测
|
5.53
|
3.25
|
|
含水率 (%)
|
实测
|
0.8
|
0.3
|
|
砂当量 (%)
|
＞55
|
82
|
77
|
表4.2 RAP矿料级配
|
名称
|
筛孔通过率
|
||||||||||
|
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回收沥青指标
|
RAP中沥青检测项目
|
试验条件与方法
|
规定值
|
测试值
|
|
|
0~6 mm
|
6~26 mm
|
|||
|
针入度 （0.1mm)
|
25℃ 100g 5s
|
实测记录
|
19
|
19
|
|
延度 (cm)
|
5cm/min 10℃
|
实测记录
|
5.2
|
5.1
|
|
软化点 （℃)
|
环球法
|
实测记录
|
65.5
|
67.0
|
3.2 新沥青标号的确定
根据《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008），当回收沥青针入度P=10~20，RAP含量>15%时，新沥青标号根据新旧沥青混合料调和法则确定。根据调和公式
计算确定新沥青的标号。本次设计中，以混合后沥青标号为50号为目标，掺加新沥青标号为70号，
=0.6857，
=19，
=70，得到η=44，即混合后的沥青针入度为44，满足混合后沥青标号要求，所以确定新沥青标号为70号。
计算确定新沥青的标号。本次设计中，以混合后沥青标号为50号为目标，掺加新沥青标号为70号，=0.6857，=19，=70，得到η=44，即混合后的沥青针入度为44，满足混合后沥青标号要求，所以确定新沥青标号为70号。3.3 沥青
选用东莞东交AH-70普通沥青，检验结果见表4.1：
表4.4 70号沥青检测结果
|
试验项目
|
试验条件与方法
|
规定值
|
测试值
|
|
|
针入度 （0.1mm)
|
25℃ 100g 5s
|
60～80
|
70
|
|
|
15℃ 100g 5s
|
--------
|
22
|
||
|
30℃ 100g 5s
|
--------
|
120
|
||
|
针入度指数 PI
|
-------------
|
－1.5～+1.0
|
-1.18
|
|
|
延度 (cm)
|
5cm/min 15℃
|
≮100
|
＞100
|
|
|
延度 (cm)
|
5cm/min 10℃
|
≮15
|
----
|
|
|
软化点 (℃)
|
环球法
|
≮46
|
47.3
|
|
|
闪点 (℃)
|
COC法
|
≮260
|
327
|
|
|
蜡含量 (%)
|
蒸馏法
|
≯2.2
|
1.7
|
|
|
密度 (g/cm3)
|
15℃
|
实测记录
|
1.034
|
|
|
溶解度 (%)
|
三氯乙烯溶解法
|
≮99.5
|
99.8
|
|
|
动力粘度 (Pa . s)
|
60℃
|
≮180
|
202
|
|
|
运动粘度 (Pa . s)
|
135℃
|
实测记录
|
432
|
|
|
薄膜加
热试验 (163℃) (5h) |
质量损失 (%)
|
-------------
|
≯±0.8
|
+0.02
|
|
针入度比 (%)
|
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、细集料
采用紫金临江建华芙蓉石场闪长岩粗集料，分别是：15~25mm、10～15mm、5～10mm、3～5mm；细集料采用紫金临江建华芙蓉石场的0～3mm闪长岩石屑。检测结果见表4.5～表4.7 ：
表4.5 粗、细集料筛分结果
|
名称
|
筛孔通过率
|
|||||||||||
|
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 粗集料质量指标检测结果
|
试验项目
|
规定值
|
测试值
|
|||
|
15～25
|
10～15
|
5～10
|
3～5
|
||
|
石料压碎值 (%)
|
≯26
|
—
|
16.6
|
—
|
—
|
|
洛杉矶磨耗损失 (%)
|
≯28
|
—
|
15.1
|
—
|
—
|
|
表观相对密度
|
≮2.50
|
2.748
|
2.748
|
2.746
|
2.747
|
|
针片状颗粒含量 (%)
|
≯12
|
2.8
|
3.6
|
7.4
|
—
|
|
水洗法<0.075颗粒含量 (%)
|
≯1
|
0.2
|
0.2
|
0.2
|
0.3
|
|
磨光值 (%)
|
≮42
|
—
|
44
|
—
|
—
|
|
粘附性
|
≮4级
|
4
|
4
|
—
|
—
|
表4.7 细集料质量指标检测结果
|
试验项目
|
规定值
|
测试值
|
|
表观相对密度
|
≮2.50
|
2.740
|
|
砂当量 (%)
|
≮60
|
68
|
3.5 填料
配合比设计采用的填料是博罗县雄旺建材厂的矿粉。检测结果见表4.8～表4.9：
表4.8 矿粉指标检测结果
|
试验项目
|
规定值
|
测试值
|
|
表观密度 (t/m3）
|
≮2.5
|
2.733
|
|
含水量 (%)
|
≯1
|
0.1
|
|
塑性指数 (%)
|
<4
|
3
|
|
亲水系数
|
<1
|
0.6
|
|
外观
|
无团粒结块
|
无团粒结块
|
|
加热安定性
|
无颜色变化
|
无颜色变化
|
表4.9 矿粉筛分结果
|
名称
|
筛孔通过率
|
|||||||||||
|
26.5
|
19.0
|
16.0
|
13.2
|
9.5
|
4.75
|
2.36
|
1.18
|
0.6
|
0.3
|
0.15
|
0.075
|
|
|
矿粉
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
98.8
|
84.5
|
3.6 抗剥落剂
配合比设计采用抗剥落剂是在填料中掺入部分东莞茶山东州牌P.C32.5水泥，检测结果见表4.10 ：
表4.10 水泥筛分结果
|
名称
|
筛孔通过率
|
|||||||||||
|
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. 厂拌热再生沥青混合料配合比设计
厂拌热再生沥青混合料一般采用马歇尔设计方法进行配合比设计，确定RAP的掺配比例、新材料品种及配合比、矿料级配、最佳沥青用量。配合比设计流程按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)进行。
4.1 RAP掺配比例选择
厂拌热再生混合料中RAP的掺配比例取决于再生混合料的性能、工程需要、拌和设备的类型。实践证明，回收沥青路面材料（RAP）的使用比例≤20%是最成熟的技术；如果回收沥青路面材料的老化程度较轻、质量变异控制较好、生产设备的生产能力允许，则RAP的使用比例可放宽至30%。掺配比例超过以上规定，则需要进行室内试验与试验段验证，并通过专家论证后方可使用。
结合广惠高速公路实际，采用RAP掺配比例为30%和45%，并进行试验段验证。
4.2 AC-25C 再生混合料配合比设计
4.2.1 AC-25C目标配合比设计
1、级配设计
工程设计级配范围选用JTG F40-2004密级配沥青混合料AC-25C矿料级配范围，如表5.1：
表5.1 不同RAP掺配比例下混合料级配比较
|
混合料名称
|
AC-25C
|
掺合比例
|
RAP30%和45%
|
||||||||||||
|
矿 料 级 配
|
|||||||||||||||
|
筛孔尺寸（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掺30%
通过率（%）
|
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掺45%
通过率（%）
|
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
|
||
|
规定范围（%）
|
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热再生沥青混合料性能
AC-25C热再生沥青混合料体积指标及性能如表5.2 ：
表5.2 AC-25C热再生沥青混合料指标汇总
|
RAP含量 %
|
油石比 %
|
混合沥青针入度 0.1m
|
空隙率 %
|
矿料间隙率 %
|
沥青饱和度 %
|
稳定度 KN
|
流值 0.1mm
|
浸水残留稳定度 %
|
冻融劈裂强度比 %
|
动稳定度 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生产配合比设计
1、 级配设计
工程设计级配范围选用JTG F40-2004密级配沥青混合料AC-25C矿料级配范围，如表5.3：
表5.3 不同RAP掺配比例下混合料级配比较
|
混合料名称
|
AC-25C
|
掺合比例
|
RAP30%和45%
|
||||||||||||
|
矿 料 级 配
|
|||||||||||||||
|
筛孔尺寸（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掺30%
通过率（%）
|
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掺45%
通过率（%）
|
100
|
100
|
89.7
|
81.4
|
71.6
|
51.4
|
34.4
|
23.8
|
20.9
|
18.5
|
12.9
|
8.5
|
6.0
|
||
|
规定范围（%）
|
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热再生沥青混合料性能
AC-25C热再生沥青混合料体积指标及性能如表5.4：
表5.4 AC-25C热再生沥青混合料指标汇总
|
RAP含量 %
|
油石比 %
|
混合沥青针入度 0.1m
|
空隙率 %
|
矿料间隙率 %
|
沥青饱和度 %
|
稳定度 KN
|
流值 0.1mm
|
浸水残留稳定度 %
|
冻融劈裂强度比 %
|
动稳定度 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 生产配合比验证
经试验路检验各项指标合格，以上配合比能指导施工应用。广惠高速厂拌热再生沥青路面试验段如表5.9：
表5.9 AC-20C热再生沥青混合料指标汇总
|
车道
|
施工时间
|
施工项目
|
施工桩号
|
施工长度m
|
|
主3
|
2010.12.20~2010.12.22
|
AC-20+30%RAP
|
K53+850~K54+250
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400
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AC-25+30%RAP
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2010.12.30~2011.01.06
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AC-20+45%RAP
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K53+000~K53+850
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3600
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AC-25+45%RAP
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K54+250~K57+000
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主2
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2011.01.08~2011.01.09
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AC-20+30%RAP
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K53+000~K53+800
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800
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AC-25+45%RAP
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2011.01.10~2011.01.12
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AC-20+45%RAP
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K53+800~K56+800
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3000
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AC-25+45%RAP
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2011.01.12
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普通沥青AC-20
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K56+800~K57+000
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200
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普通沥青AC-25
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5. 结语
5.1 RAP 摻量30%和45%的使用比例在沥青路面下面层和中面层的应用，其性能经试验段验证可行，符合施工要求。
5.2 厂拌热再生技术具有较好的经济效益。虽然设备费用对比普通混凝土有所增加，但再生料总成本仍然相对较低，在RAP含量为30%时，相对节约成本约10%，而在RAP含量达45%时，已相对节约成本约20%。
5.3 下一阶段将进一步进行配合比设计研究，尝试增加RAP含量至60%，以充分利用旧沥青路面材料，节约维修成本。
5.4 尝试将厂拌热再生沥青砼应用于硬路肩、行车道的上面层。
粤公网安备44010602001067号