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1、第四章 再生沥青混合料组成设计再生沥青混合料主要由旧沥青混合料、再生剂、新集料、新沥青按照一定比 例混合而成，需要考虑新沥青的类型及用量，配合比设计与普通热拌沥青混合料 有所不同。进行再生混合料组成设计时，根据再生沥青混合料的用途，首先确定 再生沥青混合料的类型，其次确定再生剂、新集料、新沥青的种类和用量。本文 再生沥青混合料配合比设计以 AC-16 为例进行，同时研究旧料掺配率和级配对再 生沥青混合料性能的影响。4.1 再生混合料的设计方法再生沥青混合料的设计方法目前没有统一的规范。目前常用的设计方法有两 种（1）马歇尔设计方法：马歇尔设计方法是一种体积设计法，是目前应用最为 广泛的沥青混合
2、料配合比设计方法。其最大特点是注意到了沥青混合料的密度、 空隙率、稳定度和流值的特性，通过分析以获得沥青混合料合适的空隙率和饱和 度，并求得最佳沥青用量（油石比）。目前规范结合我国多年的研究成果和生产实际， 综合考虑了沥青混合料的水稳性、抗车辙能力和低温抗裂性能，以求得沥青混合 料的最佳沥青用量和配合比设计。马歇尔设计方法另一特点是所需设备价格适中 且便于携带。该方法的缺点是马歇尔的冲击压实不能很好地模拟实际路面压实的 情况，而且马歇尔稳定度不能完全评价沥青混合料的抗剪强度。其实施过程如下，（1）选择好原料。（2）确定混合料类型，调整好级配曲线。 （3）由经验初选油石比，试打后测试体积指标，然
3、后选择油石比 （或沥青用量）的 范围，通常以步长为0.3 或 0.5 进行 5 个油石比的马歇尔试件制作。（4）测试马歇 尔试件的相关体积指标。测试试件的毛体积相对密度和预估沥青含量下混合料的 最大相对密度或计算理论密度，然后计算试件空隙率VV、矿料间隙率VMA和有 效沥青饱和度VFA。（5）测试马歇尔试件的稳定度和流值。（6）油石比的确定。以 马歇尔试件的密度、空隙率、饱和度、稳定度和流值绘制与油石比相关的曲线图， 确定满足设计要求的最佳沥青用量 OAC。 （7）配合比设计检验。根据设计要求，在 最佳沥青用量下进行相应的试验检测，包括高温性能（车辙试验）、水稳定性试验（浸 水马歇尔试验和冻融
4、劈裂试验）、低温性能试验（低温弯曲试验）等。 （8）若使用性能 满足设计要求，则以上述混合料参数进行配合比设计，否则，调整级配和沥青用 量重新进行设计。利用马歇尔试验方法对再生沥青混合料进行设计时，与普通沥 青混合料设计的差别主要在于沥青用量的计算和矿料的调配以及密度等指标的计 算。(2) Superpave设计方法2刃Superpave设计法是美国为期5年(1987年1992 年)，耗资1500万美元的SHRP计划的研究项目成果。Superpave全套技术包含以 下5个方面：胶结料与集料规范；混合料体积设计；混合料施工；混合 料性能预测；相关的软件、试验方法及设备等。这些体系一起组成完整的
5、Superpave 技术，孤立地应用其中部分技术很难达到 Superpave 整体应用所应有的 效果。Superpave体积设计方法的主要特点有以下几个方面；通过限制空隙率、矿 料间隙率和沥青饱和度来实现沥青胶结料、集料和空隙三要素间合理的体积比例。 以 0.45 次方幂最大密度线为基础给出了包含控制点和限制区在内的级配控制 图，提出了 “级配控制点”，“S”形级配曲线新的概念。开发了沥青混合料成型 的旋转压实设备； Superpave 设计方法是沥青混合料设计体系的变革，较之马歇尔 设计方法，采用旋转压实仪SGC对试件的成型更贴切路面压实的实际情况。采用 Superpave 混合料体积设计方
6、法来确定再生沥青混合料的最佳沥青用量，基本上与 普通热拌沥青混合料相同。首先预估几种沥青用量间隔为0.5%,然后利用SGC进 行压实成型得出不同油量下混合料的体积特性，绘制出混合料的体积特性参数与 油量的关系曲线，选取空隙率为4%时对应的沥青用量为最佳沥青用量，同时要求 该最佳沥青用量下其他体积参数(矿料间隙率、饱和度等)也满足Superpave混合 料规范要求。其中碾压次数与普通热拌混合料也相同。再生沥青混合料设计与普 通沥青混合料设计的不同之处也在于沥青用量及密度等指标的计算上。鉴于马歇尔试验方法已经比较成熟，因而仍广泛采用马歇尔试验方法来进行 再生沥青混合料的设计研究。考虑到再生沥青混合
7、料使用了一定数量的废旧沥青 路面材料，而使得其在混合料的组成设计方法上，有别于普通沥青混合料4.2 再生混合料的设计流程、任务及要求(1) 再生混合料配合比设计流程 再生混合料的配合比设计流程见图 4.1 所示。(2) 再生混合料配合比设计的主要任务 确定旧沥青混合料的掺配比例； 确定新沥青材料及再生剂用量； 选择砂石集料，确定新旧集料的配合比例； 确定再生混合料的最佳油石比； 根据路用性能要求，检验再生混合料的物理力学性质。（3）再生混合料配合比设计的基本要求 再生混合料的配合比设计并不是单纯的技术问题，它涉及诸多因素的考虑。 正确合理地设计再生混合料，必须事先有充分的调查资料，了解有关道路
8、历史和 交通发展的前景，依据对再生混合料技术经济要求来进行设计，这些技术经济要 求是： 再生混合料必须具有足够的强度和热稳定性，夏季高温下不出现泛油、推 挤、拥包和车辙； 再生混合料具有良好的低温抗裂性。为此，要求混合料在低温下表现为较 低的线收缩系数，较高的抗弯拉强度和较低的弯拉模量； 再生沥青路面应具有足够的抗滑性和防渗性； 再生沥青路面应具有良好的抗老化性能，路面经久耐用； 尽可能多地使用旧路面材料，提高旧料掺配率。图 4.1 再生混合料配合比设计流程图Fig4.1 The flow chart of recycling mixture design4.3 再生混合料的级配及旧料掺配率混
9、合料配合比设计是再生沥青路面的难点和重点。首先是集料级配的确定。其次是确定旧沥青混合料在再生混合料中所占的比例，即旧料掺配率，旧料掺配 率与其性质有关。针对旧沥青混合料的特点，选用合适的新集料和新沥青。结合 新集料的级配，把旧集料以 70%，60%，50%，40%，30%，20%，10%的比例依 次加入到新料中，采用单级配来调整再生沥青混合料的级配，实际工程中应分档 进行。通过调整新石料中各档料的掺配比例使其达到规范要求。为了考察不同旧 料掺配率对混合料性能的影响，各种旧料掺配率的级配均采用偏向规范中值研究 不同旧料掺配率下再生混合料的合成级配分别见表4.1表4.7,级配曲线图分别 见图4.2
10、图4.8。20图 4.2 旧料掺配率为 70% 的矿料级配曲线80o o7 6o o o5 4 3 分百过通00.0750.150.30.61.182.364.759.513.21619表 4.1 70%旧料掺配率的合成级配Tab.4.1 Gradation of asphalt mixture under 70 percent RAP筛孔(mm)规范要求级配旧料新料合成级配下限上限中值通过百分率（）19100.0100.0100.0100.0100.0100.01690.0100.095.0100.085.095.513.276.092.084.095.860.085.19.560.080.
11、070.076.360.071.44.7534.062.048.035.360.042.72.3620.048.034.022.660.033.81.1813.036.024.518.640.025.00.69.026.017.512.730.017.90.37.018.012.58.520.012.00.155.014.09.55.517.09.00.0754.08.06.02.315.06.1集料用量70.0%30.0%Fig4.2 Gradation curve of asphalt mixture under 70 percent RAP筛孔(mm)规范要求级配旧料新料合成级配下限上限
12、中值通过百分率（）19100.0100.0100.0100.0100.0100.01690.0100.095.091.697.594.013.276.092.084.089.376.184.09.560.080.070.068.774.471.04.7534.062.048.037.264.148.02.3620.048.034.024.248.734.01.1813.036.024.518.733.224.50.69.026.017.513.723.217.50.37.018.012.59.916.312.50.155.014.09.57.912.09.50.0754.08.06.05.27
13、.36.0集料用量60.0%40.0%分百过通图 4.3 旧料掺配率为 60% 的矿料级配曲线Fig 4.3 Gradation curve of asphalt mixture under 60 percent RAP筛孔(mm)规范要求级配旧料新料合成级配下限上限中值通过百分率（）19100.0100.0100.0100.0100.0100.01690.0100.095.091.898.094.913.276.092.084.089.580.084.89.560.080.070.069.070.069.54.7534.062.048.037.660.048.82.3620.048.034.
14、024.845.034.91.1813.036.024.519.530.024.70.69.026.017.514.722.018.30.37.018.012.511.015.013.00.155.014.09.58.910.09.50.0754.08.06.06.26.06.1集料用量50.0%50.0%0.0750.150.30.61.182.364.759.513.216级配下限级配上限合成级配图 4.5 旧料掺配率为 40% 的矿料级配曲线分百过通中值801009019筛孔(mm)规范要求级配旧料新料合成级配下限上限中值通过百分率（）19100.0100.0100.0100.0100.0100.01690.0100.095.0
