不同温拌方式对再生沥青混合料路用性能影响研究

王文钊

（扬州市公路事业发展中心,江苏 扬州 225000）

0 引言

目前，我国常用的沥青路面一般采用10%～20%的旧料掺配比例，不利于旧料的再生利用。为了提高旧料的再生利用比例，沥青混合料的拌和技术不断更新发展，提高旧料利用率受到越来越多的重视。温拌混凝土技术可降低沥青拌和的温度，降低施工能耗，同时保证混合料的施工性能，具有诸多优势[1-3]。

不同的温拌工艺具有不同的适用情况，均可实现节能减排。根据目前常用的温拌工艺，研究不同工艺对沥青混合料性能的影响。路用性能是影响材料使用的最关键因素，因此，通过分析不同旧料掺量下材料路用性能，选取性能优良的方法在工程实践中加以推广使用，从而达到节能减排的目的。

1 原材料

1.1 新集料和填料

试验配置再生沥青混合料中使用的新集料、填料分别采用石灰岩、石灰岩矿粉。各材料指标均需要满足《公路沥青路面施工技术规范》（下称《规范》）要求，参数如表1 所示。

表1 新集料和填料密度

1.2 铣刨料

废旧路面的沥青材料不能直接使用，需要经过处理后方可作为旧料使用。项目选用的旧料为江苏省扬州市的一条二级道路维修改造工程实施过程中形成的废旧沥青材料。在道路维修改造前，该道路已经建成投用约10年时间，期间有大量的车辆对沥青道路进行了碾压，沥青旧料老化严重。在完成沥青旧料收集后，对老旧沥青路面材料进行抽提筛分，结果表明该道路路面沥青材料为中等老化。铣刨料与初始设计阶段的材料级配曲线见图1。根据图1 可知，长期使用后材料4～12 mm 的粒径数量显著提升。

图1 铣刨料级配曲线

1.3 温拌剂

有机温拌剂为Sasobit，掺量为3%[4]，各指标见表2。

表2 Sasobit 温拌剂技术指标

表面活性温拌剂选用Evotherm[5]，掺量为10%，其技术指标见表3。

表3 Evotherm 温拌剂技术指标

采用70#基质沥青在150 ℃条件下进行发泡，用水量为1.5%，发泡沥青技术指标见表4。

表4 发泡沥青技术指标

2 配合比设计

沥青采用性能满足《规范》要求的普通70#道路石油沥青，研究不同的温拌方式对混合料性能的影响，旧料掺量设置为20%、30%、40%、50%和60%。根据《规范》，将各材料按照一定的比例试配，再生沥青混合料级配情况见图2。

图2 合成材料级配

3 不同温拌方式路用性能分析

3.1 高温稳定性

采用车辙试验机试验分析材料高温稳定性，试样尺寸为30 cm×30 cm×5 cm。不同温拌方式材料高温稳定性性能如图3 所示。

从图3 中可知，随着沥青旧料掺量的增加，材料的动稳定度不断增大，表明旧料掺量的增多，有利于提升再生沥青混合料的高温稳定性。出现这一现象的主要原因是，旧料在长期使用过程中沥青老化，强度提升。通过分析动稳定度参数，泡沫沥青的动稳定度最大，Evotherm 温拌剂动稳定度最低。出现这一结果的主要原因是，泡沫沥青流动性良好，可与集料紧密结合，形成的混合材料较为均匀。

图3 再生沥青混合料动稳定度

3.2 水稳定性

一般采用浸水马歇尔试验获取的残留稳定度参数和冻融劈裂试验获取的冻融劈裂强度参数评价材料水稳定性，两指标可对比分析。不同试验方法的试验成果见图4、图5。

根据图4，旧料掺量增大将导致混合料的残留稳定度降低，不利于再生沥青料的水稳定性。掺量达到60%时，残留稳定度参数仍满足《规范》要求。残留稳定度与温拌方式关系较小。

图4 再生沥青混合料残留稳定度

根据图5 可知，随着旧料掺量的增大，冻融劈裂强度比不断降低。在旧料掺量达到60%时，强度比参数仍满足《规范》要求。试验结果表明温拌方式对冻融劈裂强度比影响较小。

图5 冻融劈裂强度比

3.3 低温抗裂性

一般通过破坏应变参数分析材料的低温抗裂性能。试样尺寸为25 cm×3 cm×3.5 cm。低温弯曲试验采用UTM-25 试验机。试验参数已有较多的人进行了较为广泛的研究，此处不再赘述[6]。试验结果如图6 所示。

从图6 中可知，随着旧料增加，破坏应变不断减小，表明材料的抗裂性能不断降低。在相同的旧料掺量条件下，泡沫沥青再生沥青材料的破坏应变最大，掺Sasobit温拌剂最小。主要原因是泡沫沥青材料流动性良好，可以与集料之间紧密结合，改善再生沥青材料的抗裂性能。Evotherm 温拌剂在低温条件下具备良好抗裂性能，可在一定程度上改善再生沥青材料的低温抗裂性。

图6 再生沥青混合料破坏应变

3.4 抗疲劳性能

抗疲劳性能是直接反映道路使用耐久性的参数，对道路使用过程中的维护、保养影响较大，耐久性良好的材料，可以缓解恶劣使用工况对路面的不良影响。在再生沥青混合料抗疲劳性能研究中通常采用弯曲疲劳试验。抗疲劳试验结果见表5。

根据表5 中的数据可知，在其他条件相同时，随着旧料掺量增大，混合料的抗疲劳性能下降，泡沫沥青材料的抗疲劳性能优于其他两种温拌方式，掺Sasobit 温拌剂的抗疲劳性能最差。当旧料掺量超过40%时，材料的抗疲劳性能下降速率急剧增大。

表5 抗疲劳性能试验结果

4 结论

为了提高道路旧料沥青的使用率，满足绿色环保发展理念，研究目前常用3 种温拌方式下不同旧料掺量的再生沥青混合料的路用性能。主要结论如下：

（1）随着沥青旧料掺量增大，混合料高温稳定性提升。泡沫沥青具有良好的流动性，使其可与材料紧密结合，形成的混合料具有良好的高温稳定性、水稳定性。

（2）随着沥青旧料掺量的增大，材料的水稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能均呈现下降趋势。

（3）根据性能试验结果可知，采用泡沫沥青方式混合料性能明显提升，当沥青旧料掺量超过40%时，材料的抗疲劳性能有显著的下降，因此可将旧料掺量控制在40%以下。与传统方式相比，旧料掺量有了较大的提升，有利于资源节约、环境友好型社会发展建设。