可持续沥青路面循环冷再生混合料性能研究

刘宗普　吴雪柳

(重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆　400067)



可持续沥青路面循环冷再生混合料性能研究

刘宗普吴雪柳

(重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆400067)

以再生旧料残余价值为试验终止约束条件，通过添加冷再生剂，从力学性能、水稳特性、高温性能、抗压回弹模量等方面，综合测试了不同循环再生次数的沥青路面冷再生混合料的路用性能，显著减缓了沥青路面混合料在多次循环冷再生过程中的性能衰减趋势，实现了沥青混合料的循环冷再生。

沥青路面，循环冷再生，路用性能，冷再生剂

沥青面层旧料在可持续多次冷再生过程中出现的混合料路用性能衰减等问题，严重影响了沥青面层旧料可持续冷再生的发展与应用。究其原因，在于旧料中沥青材料在反复老化作用下其自身性质发生改变。其更深层次的原因还在于，现有冷再生技术其实质只是对旧沥青骨料的再利用，所添加的乳化沥青、泡沫沥青等冷再生添加剂仅对旧料进行裹附粘结，而不能对旧料当中的老化沥青起到还原作用。因此，本文研究从沥青冷再生机理分析着手，开发和合成出高性能的沥青冷再生剂，使沥青面层旧料多次冷再生技术能够真正地利用到实践当中，实现可持续使用。

1　冷再生机理分析

1)组分迁移理论。理论认为，沥青老化趋势是小分子向大分子化合物转化，高活性、高能级的组分向低活性、低能级的组分转移。沥青老化的整个过程就是芳香酚→胶质→沥青质的转化过程，且过程不可逆。随着沥青质含量的增加，沥青会出现粘度增大，针入度下降、软化点升高等特征。

2)相容性理论。理论从化学热力学出发，认为沥青能否形成稳定的溶液，取决于沥青质在软沥青质中的溶解度和软沥青质对沥青质的溶解能力。从化学的角度来看，沥青再生就是老化的逆过程，是使沥青中沥青质与软沥青质溶解度参数的差值减小的过程。

因此，沥青再生就是老化的逆过程。

2　冷再生剂的合成与开发

根据冷再生剂的再生原理，本文先后选择沥再生、液体沥青、稀释沥青、PTN、沥青再生激活剂、稀释渗透剂等进行了再生试验，并按需要添加补强材料作为旧沥青再生混合料的重要组成材料。最后采用正交试验设计，进行马歇尔强度试验筛选得到最佳再生剂A。

3　力学特性

3.1强度试验结果

对于沥青面层冷再生混合料，采用高性能冷再生剂和添加15%新集料(0 mm～5 mm)作为可持续改善措施，采取循环冷再生模拟试验方法，对各个循环冷再生周期内的混合料进行15 ℃劈裂强度与40 ℃,60 ℃马歇尔稳定度试验，试验结果如表1所示。

由表1可以看出在循环冷再生周期内，随着冷再生剂的加入，混合料的马歇尔稳定度与劈裂强度均有不同程度的增长；随着循环次数的增加，其力学性能呈现出衰减趋势，但是衰减幅度已有减缓，并且在三次循环冷再生过后，其力学强度性能指标依然能够满足规范的使用要求。

表1　力学性能检测结果

3.2结果分析

根据规范要求，将所得的试验结果公式进行计算，得到采用可持续性能改善措施之后，沥青面层冷再生混合料在各个循环周期内的强度衰变比，试验结果如表2所示。

表2　混合料的力学强度损失比　%

由表2可以看出，随着再生利用次数的增加，混合料强度性能的损失比也呈现出增大趋势，但是这种增大的趋势与添加冷再生剂之前相比，已得到明显的减缓，正是因为高性能冷再生剂的这种有效减缓强度下降的作用，使得在循环冷再生的末期，其力学性能指标依然能够满足规范的使用要求。分析原因在于高性能冷再生剂的加入，激活旧料中的老化沥青使其能够充分利用，混合料具有更为优越的粘结性能，从而减少了骨料间离散的集料胶团，明显影响到混合料的力学性能。

4　水稳特性

4.1试验结果

采用高性能冷再生剂后对混合料进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，试验结果如表3所示。

表3　水稳性能检测结果　%

由表3可以看出在循环冷再生周期内，随着冷再生剂的加入，混合料的浸水马歇尔稳定度、冻融循环劈裂比、干湿劈裂强度比均得到不同程度的提高，虽然随着循环次数的增加，其各项水稳性能指标依然呈现出了衰减的趋势，但是衰减的幅度已得到有效的减缓，并且在三次循环冷再生过后，其水稳性能指标依然能够远远高于规范的使用要求。

4.2结果分析

计算得到衰变比如表4所示。

表4　混合料的水稳性能损失比　%

由表4可知，随着再生利用次数的增加，水稳性能的损失比也呈现出增大的趋势，但是这种增大的趋势与添加冷再生剂之前相比，已得到明显的减缓，正是因为高性能冷再生剂的这种有效减缓水稳性能下降的作用，使得在循环冷再生的末期，其水稳性能指标依然能够满足规范的使用要求。因此可以认为，高性能冷再生剂对于冷再生混合料的抗水损性能的可持续性是有着突出的使用效果的。

5　高温特性

5.1试验结果

进行60 ℃车辙动稳定度试验，试验结果如表5所示。

表5　高温性能检测结果

由表5可以看出混合料的高温性能随着冷再生剂的加入，其车辙动稳定度均得到较大程度的提高，虽然随着循环次数的增加，其高温性能指标依然呈现出了衰减的趋势，但是衰减的幅度已得到有效的减缓，并且在三次循环冷再生过后，其高温性能指标依然能够远远高于规范的使用要求。

5.2结果分析

计算高温性能衰变比如表6所示。

表6　高温性能损失比

表6中得到，随着再生利用次数的增加，其高温性能损失比呈现出增大趋势，但相比冷再生剂添加之前，已得到明显减缓，且高温性能指标依然能够满足规范的使用要求。由此说明，冷再生剂的加入减少了循环周期内沥青的总体含量，降低了反复老化作用下对其性能的影响，因此可以认为，高性能冷再生剂对于冷再生混合料的高温可持续性能是有着突出的使用效果的。

6　低温特性

6.1试验结果

进行混合料-10 ℃小梁低温弯曲性能检测试验，试验结果如表7所示。

表7　低温性能检测结果

由表7可以看出，虽然随着循环次数的增加，其低温性能指标依然呈现出了衰减的趋势，但是衰减的幅度已得到有效的减缓，并且在三次循环冷再生过后，其低温性能指标依然能够远远高于规范的使用要求。

6.2结果分析

根据公式计算得到低温性能衰变比，试验结果如表8所示。

表8　低温性能损失比　%

由表8中的低温性能损失比可以看出，随着再生利用次数的增加，其低温性能损失比也呈现出了增大的趋势，但是这种增大的趋势与添加冷再生剂之前相比，已得到明显的减缓。分析此原因在于冷再生剂自身对材料良好的柔性作用，使得冷再生混合料能够在循环周期内保持良好的柔韧性。因此得出高性能冷再生剂对于冷再生混合料的低温可持续性能有着突出的使用效果。

7　疲劳特性

7.1试验结果

对混合料进行疲劳性能检测试验，检测结果如表9所示。

表9　疲劳性能检测结果

7.2结果分析

根据公式计算得到疲劳性能衰变比，试验结果如表10所示。

表10　疲劳寿命损失比　%

由表10中可以看出，随着再生利用次数的增加，其疲劳寿命损失比也呈现出了增大的趋势，但是这种增大的趋势与添加冷再生剂之前相比，已得到明显的减缓，正是因为高性能冷再生剂的增强作用以及良好的抗疲劳性能，使得在循环冷再生的末期，其疲劳寿命的衰减幅度依旧不大，这个特点更有利于循环周期内旧料的完全利用。

8　结语

本文通过试验研究，主要结论如下：

1)通过加入自主研发的高性能冷再生剂，旧沥青混合料在循环冷再生过程中，其力学性能、抗水损性能、高温稳定性能、低温抗裂性能、疲劳性能等各项性能指标的衰减趋势显著减缓，而且在冷再生循环末期，其各项性能指标依然能够满足规范的使用要求，使旧料利用率得以提高，改善作用显著，完全能够保障沥青面层旧料的可持续使用。

2)采取可持续再生技术措施改善之后，使得沥青冷再生面层可反复利用的循环周期为三次，这种改善后的混合料可持续性能实现了旧料残余使用价值的最大化。

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The performance research on circulation cold regeneration mixture of sustainable asphalt pavement

Liu ZongpuWu Xueliu

(ChongqingZhixiangPavementTechnologyEngineeringLimitedCompany,Chongqing400067,China)

Taking the regeneration old material residual value as the test termination constraint situation, through adding cold regeneration agent, from the mechanical properties, water stability, high temperature performance, high rebound modulus and other aspects, comprehensively tested the road performance of different recycling recycled times of asphalt pavement cold regeneration mixture, significantly slowed down the performance attenuation trend of asphalt pavement mixture in multiple circulation cold regeneration process, realized the circulation cold regeneration of asphalt mixture.

asphalt pavement, circulation cold regeneration, road performance, cold regeneration agent

1009-6825(2016)08-0141-03

2016-01-06

刘宗普(1982- )，男，工程师；吴雪柳(1990- )，女，助理工程师

U214.75

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