温拌再生沥青混合料路用性能分析

周巧英， 杜西西， 高 林

(1.河南省交通科学技术研究院有限公司, 河南 郑州 450006； 2.长沙理工大学 交通运输工程学院, 湖南 长沙 410004)

温拌再生沥青混合料路用性能分析

周巧英1， 杜西西2， 高 林1

(1.河南省交通科学技术研究院有限公司, 河南 郑州 450006； 2.长沙理工大学 交通运输工程学院, 湖南 长沙 410004)

为深入研究不同比例旧料掺量对沥青混合料路用性能的影响，通过对旧料沥青性能进行分析，确定再生剂最佳掺量，借助车辙试验、小梁弯曲试验、冻融劈裂试验对再生沥青混合料的路用性能进行系统研究，试验结果表明，温拌再生沥青混合料低温性能和水稳性能高于热拌再生沥青混合料；掺加旧料对温拌沥青混合料的动稳定度在一定程度上有所改善。

沥青混合料； 温拌再生; RAP掺配比; 高温性能; 低温性能; 水稳定性

0 引言

路面再生技术是一项绿色交通技术，能够循环再生利用废旧沥青路面材料。然而由于再生沥青的二次老化等因素，对热拌再生沥青混合料中旧沥青混合料的掺配比例有较为严格控制。而温拌沥青混合料技术由于能在相对较低的温度下拌和与施工，一般情况下比普通热拌沥青混合料可以降低施工温度20～30 ℃，可使旧料掺配量得到提高，并且使用该技术铺筑路面的路用性能不亚于热拌再生沥青技术铺筑效果。因此，将温拌技术与再生技术相结合，一方面能够使旧沥青混合料的再利用比例得到大幅提升，另一方面能够使混合料在较低温度下拌和与压实得以实现，从而达到旧沥青混合料的循环再生和环保节能的目的[1-5]。

1 原材料检测

旧沥青性能的评价无论是对旧沥青混合料掺配比例的确定还是对再生剂的选择都非常关键。试验所用沥青面层旧料来源于郑州西南绕城高速上面层铣刨料，原路面混合料类型为AC — 13，RAP材料经过预处理分为0～5 mm、5～10 mm两档。采用阿布森法确定经过预处理RAP两档料中沥青含量，其中0～5 mm含量较多为4.73%，5～10 mm中旧沥青含量较小为3.01%。参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20 — 2011)及《公路工程集料试验规程》(JTG E42 — 2005)[6]中相应方法对原材料进行检测。回收沥青各项性能指标如表1所示，旧集料粗、细两档级配如表2所示。

表1 回收沥青性能试验结果类别25℃针入度/(0.1mm)软化点/℃15℃延度/cm60℃黏度/(Pa·s)回收沥青43.951.51863570#规范要求60～8045>100170

由上表可知： 回收沥青软化点升高，针入度下降，粘度升高，延度降低，脆点上升。但是针入度检测结果满足再生规范中对再生沥青最小针入度20 (0.1 mm)的要求，可以进行再生利用。

表2 旧矿料筛分结果孔径/mm粗档/%细档/%孔径/mm粗档/%细档/%161001001.1829.550.013.21001000.624.637.39.599.81000.320.027.34.7579.399.60.1515.019.72.3644.477.10.07511.714.6

新沥青采用SBS I — D改性沥青，新集料采用与沥青的粘附性较好的玄武岩，并严格控制含泥量，以免对混合料的力学性能产生不利影响。经过试验检测，新材料各项技术指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40 — 2004)相关要求。

再生剂采用润强RA — 102再生剂，由江苏苏博特新材料股份有限公司提供，其颜色为深黄色液体，掺量为旧沥青的8%。该再生剂具有很强的极性，加入到沥青后能有效包裹沥青质并发生化学反应，产生更多的沥青极性化合物，从而使沥青质的凝聚作用减弱。

温拌剂采用D型温拌剂，7‰的掺配比。该温拌剂原材料是造纸副产品，是可再生资源，化学结构上是一种表面活性剂，其使用已得到工程验证。在温拌再生沥青混合料生产时温拌剂与热沥青同时投放，拌合过程中同时完成分散和润滑结构形成。

2 配合比设计

2.1 集料级配

本研究沥青混合料集料级配采用AC — 13C型。并通过对旧料级配分析得出不同RAP掺量下各档新旧料配合比如表3所示，其中30%、40%、50%不同RAP掺量下0～5 mm、5～10 mm所占比例分别为15%、15%；15%、25%；20%、30%。

表3 不同RAP掺量新集料配比集料尺寸/mm不同RAP掺量下新集料配比/%0%30%40%50%10～1527191310 5～1026182019 3～5 116104 0～3 32241415矿粉4332

不同旧料掺量再生沥青混合料级配图如图1所示，由图可知3种不同旧料掺量下再生沥青混合料合成级配基本在级配中值附近浮动，并且0.3～1.18未出现“驼峰”现象，合成级配满足规范要求。

图1 不同RAP掺量再生沥青混合料级配图

2.2 最佳沥青用量

试验确定最佳沥青用量时采用马歇尔试验方法。参照厂拌热再生沥青混合料的成型方法，确定同一级配下温拌再生沥青混合料的最佳沥青用量。以5%为中值，按0.5%为间隔，分为4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%5个不同等级的油石比，在155 ℃温度下拌合后，利用标准马歇尔方法击实成型，每个油石比做4个马歇尔试件，试件两面各击打75次，对成型以后的马歇尔试件冷却脱模后测试其各项物理力学指标。最终确定30%、40%、50%这3种RAP掺量最佳油石比为5.1%、5.2%、5.3%，新沥青用量分别为3.9%、3.7%、3.4%。

虽然总沥青用量随旧料掺量增加而增加，但新沥青的用量却逐渐减少，旧料掺量为40%时，总的沥青用量为5.2%而新沥青用量为仅为3.7%，在一定程度上实现了路面回收废料的再利用。不仅节约了大量的石料，也减少了新沥青的用量，从而达到节约养护改造成本的目的。

3 试验结果与分析

3.1 高温稳定性

沥青混合料的高温稳定性，即高温时沥青路面在荷载作用下抵抗变形的能力，是评价路面使用性能的重要指标之一。沥青混合料高温稳定性的好坏首要决定因素是矿料骨架，尤其是粗集料之间的相互嵌挤作用，同时能起到阻碍混合料发生剪切变形的作用。在通常情况下，矿料级配占抗变形能力的60%，沥青结合料则供应另外40%的抗变形能力。

本文混合料的高温稳定性试验采用车辙试验对旧料掺量分别为0%、30%、40%、50%的温拌再生沥青混合料的动稳定度进行了测试，对热拌沥青混合料与温拌沥青混合料的高温稳定性进行了对比。试验结果如表4和图2所示。

由以上图表可以得出，温拌沥青混合料的高温性能与热拌沥青混合料不相上下。温拌沥青混合料

表4 车辙试验结果拌合类型旧料掺量/%DS/(次·mm-1)热拌0632506859温拌307258407864508128

图2 有无掺加旧料时的热拌与温拌动稳定度

中掺加 RAP有利于提高混合料高温稳定性能，并且高温性能与 RAP掺量呈正相关关系。

3.2 低温抗裂性

沥青路面的抗裂性能很大部分取决于沥青材料的低温性质，温拌再生沥青混合料的拌和温度低于热拌，沥青的短期老化程度低，从理论上来分析，沥青混合料的低温抗裂性能可能有所提高。

采用弯曲试验对沥青混合料在规定温度和加载速率下弯曲破坏的力学性能进行测试，结果如表5所示。

表5 -10℃弯曲试验结果拌合类型旧料掺量/%最大应变抗弯强度/MPa劲度模量/MPa劈裂应变能/(kJ·m-3)热拌02231με7.893.548.8002043με8.864.349.05温拌301982με9.844.969.75401999με10.245.1210.23501654με10.896.589.01

通常采用最大破坏应变及抗弯强度两个指标进行考量对沥青混合料的低温性能进行评价。由表5可知最大应变和抗弯强度随旧料掺量的增加变化趋势并不一致，因此，本文引入劈裂应变能对温拌再生沥青混合料的低温性能进行更为合理的评价，无掺加旧料情况下热拌与温拌及温拌状态不同旧料掺加比例对应劈裂应变能对比分别如图3所示。

图3 有无掺加旧料时的热拌与温拌劈裂应变能

由图可知： 随旧料掺量的不断增加，温拌再生沥青混合料的最大应变不断减小、抗弯拉强度不断增大，说明随旧料掺量的增加引起混合料低温抗变形能力下降。当旧料掺量为40%时，温拌再生沥青混合料的劈裂应变能最大，满足规范对最大应变值的要求。

3.3 水稳定性能

沥青路面的水稳定性即路面抵抗降雨或潮湿环境由于水的侵蚀作用使沥青与矿料间的粘聚力降低引起的沥青膜剥落、路面松散等破坏的能力。本文通过冻融劈裂试验对掺加不同比例RAP的再生沥青混合料水稳定性进行检测，并与相同条件下热拌沥青混合料性能进行对比。试验结果如表6所示。

表6 冻融劈裂比%拌合类型旧料掺量TSR规范值热拌091.8090.4≥80温拌3087.84085.75081.4

由图4、表6可以得出： 温拌再生TSR大于热拌沥青混合料，不同旧料掺量的热再生沥青混合料与温拌再生沥青混合料的残留稳定度均超出规范规定的上限值。温拌沥青混合料加入一定比例旧料后使残留稳定度有了明显的提升，并且温拌再生沥青混合料的残留稳定度随着RAP掺量的增加出现先增加后减小现象。主要是因为温拌剂的添加改变沥

青中的极性分量和色散分量，增强了集料沥青的粘附性能。随RAP掺量的增加，有效沥青相对减少，造成粘附性能下降、水稳定性能降低。

4 结论

1) 温拌沥青混合料中掺加 RAP 有利于提高混合料高温稳定性能，并且高温性能与 RAP 掺量呈正相关关系。

2) 随着旧料掺量增加，混合料中起作用的沥青含量在一定程度上有所减少，从而引起沥青混合

料劲度模量增大，最大应变减小。当旧料掺量为40%时，温拌再生沥青混合料的劈裂应变能最大，满足规范对最大应变值的要求。

3) 不同旧料掺配率下温拌再生沥青混合料的冻融劈裂比均低于热拌沥青混合料，但不同旧料掺配率下温拌混合料的冻融劈裂比均满足规范要求，说明添加温拌剂在满足水稳定性指标的情况下使再生沥青混合料的拌合和压实温度得到降低。

[1] 章继忠,王召强,蔡伟,等.温再生沥青混合料压实特性试验研究[J].中外公路,2015(3).

[2] 郭天惠,郭鹏.温拌再生沥青混合料压实温度的确定[J].中外公路,2012(3).

[3] 耿九光,戴经粱.再生沥青混合料最佳拌合温度及压实温度研究[J].公路,2011(4).

[4] 黄明,王鹏,等.温拌再生沥青混合料关键技术研究与性能评价[J].公路,2012(10).

[5] 郭乃胜,谭忆秋,等.温拌再生沥青混合料路用性能关键因素影响分析[J].公路交通科技,2015(2)

[6] 杨丽英,谭忆秋,等.温拌再生沥青混合料的疲劳性能[J].公路交通科技,2012(10).

[7] 秦永春,黄颂昌,等.厂拌温再生沥青混合料中新旧沥青的融合性研究[J].公路交通科技,2015(12).

2016-07-28

河南交通科技项目( 编号: 2013J46)

周巧英( 1982-) ，女，研究生，工程师，主要从事路面材料及路面检测。

1008-844X(2017)01-0073-03

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