某山區(qū)就地熱再生材料組成設計及高溫性能評價

■胡兵華，管朝鵬 ■重慶交通大學(土木建筑學院)，重慶 400074

1 舊料分析及再生料級配

抽提前，為了將芯樣上面層與中下面層分離開來，同時盡量減小對上面層級配的破壞，采用了如下方法:首先將芯樣整體放入120℃烘箱中保溫，直到將芯樣烘軟，此時層間粘結帶成為最薄弱部分，用鋼尺沿上中面層粘結帶及上面層與微表處粘結帶將上面層剝落，就可以得到較為完整的上面層芯樣。對上面層芯樣進行抽提篩分，得到其級配和油石比［1］。

從篩分結果來看，9．5mm、4．75mm 和2．36mm 三個篩孔的通過率都明顯小于《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》中規(guī)定的AC－16型密級配瀝青混合料的級配中值，因此可見，原路面上面層混合料級配相對較粗，細料含量較少，經(jīng)過多年路用后也沒有發(fā)生較大的細化現(xiàn)象?？紤]到道路所處山區(qū)雨水較多，路面表層滲水性和抗水損害能力要求高，故設計再生混合料中新料的級配采用規(guī)范中的AC－16級配中值，根據(jù)就地熱再生工程的實際特點和需要，設計新料的添加量為再生混合料質量的12%。新料的油石比設計為4．7%，采用重交普通瀝青。設計的再 生 料 后 經(jīng) 16mm，13．2mm，9．5mm，4．75mm，2．36mm，1．18mm，0．6mm，0．3mm，0．15mm 及 0．075mm 過篩率依次為 93．2%，84．2%，65．5% ，44．0%，30．8%，24．8%，18．6%，13．9% ，10．7 及 6．4%。

2 瀝青的再生試驗及材料組成設計

由于回收得到的舊瀝青數(shù)量較少，只夠用于性能的檢測，所以只能通過室內模擬老化得到老化瀝青，然后進行瀝青的再生試驗，本研究采用PAV老化方法對普通瀝青進行老化。檢測模擬老化瀝青的性能，并將檢測結果與回收舊瀝青的結果進行比較，發(fā)現(xiàn)二者較為接近，說明模擬老化瀝青可以較好的替代原路舊瀝青。

根據(jù)已有的研究成果和工程經(jīng)驗，再生劑可以較好的對普通瀝青進行再生。故本方案中采用再生劑對模擬老化普通瀝青進行再生，再生劑的用量分別采用2%和4%。將再生后的瀝青分別進行性能檢測［2］，得到的實驗結果。

結果添加再生劑后，老化瀝青的各項性能指標都得到了一定程度的恢復，瀝青的針入度和延度都得到了提高，而粘度、軟化點和車轍因子G*/sinδ都降低了。當再生劑的用量從2%增長到4%時，瀝青各項指標的恢復程度相比添加2%時變小?？紤]到再生劑的組成成分含有較大比例的瀝青質，加入到混合料中后一定程度上與瀝青的作用相同，如果再生劑的用量過大，則混合料中瀝青含量會偏大，將導致混合料強度降低，而且過高的輕質油分也會使再生路面偏軟，路用性能也會下降。所以，綜合考慮上述因素，并結合已有的工程經(jīng)驗，將再生劑的用量確定為舊瀝青質量的2%。

通過以上的分析，確定再生瀝青混合料的材料組成方案如下:

再生混合料由舊料、新料和再生劑三部分組成。舊料所占比例分別為為88%，新料的添加比例為12%，新料和再生料的設計級配如表1所示，新料的油石比為4．7%。再生劑的用量為舊料中瀝青質量的2%。

3 再生料的馬歇爾試驗

根據(jù)以上材料組成方案，在室內采用馬歇爾雙面擊實75次成型再生混合料試件，對其進行馬歇爾穩(wěn)定度及浸水馬歇爾試驗，試驗結果顯示，再生混合料舊料:新料為88：12條件下，密度為2．522g/cm3，空隙率為3．7%，穩(wěn)定度13．2KN，流值則為3．26mm。

可見，再生混合料試件的空隙率和馬歇爾穩(wěn)定度試驗結果都滿足要求。

4 再生料的高溫性能評價

動態(tài)蠕變實驗作為研究瀝青混合料高溫變形特性的重要實驗之一，主要基于瀝青混合料的粘彈特性。在高溫條件下，瀝青路面在車輛荷載的作用下，作為響應的變形隨時間的增加而不斷增大，在荷載經(jīng)過之后變形隨時間的增長而逐漸恢復，然而有一部分變形會永久保持，這是粘彈性材料的典型力學行為。瀝青路面的車轍或永久變形就是瀝青及瀝青混合料粘彈性特性的直接反映。瀝青混合料的變形特性可以采用各種與荷載、變形、溫度有關的試驗方法來測定，而蠕變試驗就是用于研究瀝青混合料高溫變形特性的重要試驗方法之一。

高溫蠕變試驗又可分為靜載蠕變與動載蠕變，重復加載試驗與動力試驗都屬于動載蠕變試驗。有研究報告指出，重復荷載試驗比單軸壓縮蠕變更能反映瀝青混合料的特性。本研究采用動態(tài)蠕變試驗中的重復加載試驗來評價路面瀝青混合料高溫性能，具體試驗過程參照美國規(guī)范中的動態(tài)蠕變試驗及NCHRP(National Cooperative Highway Research Program)推薦的Simple Performance Test中的重復加載永久變形試驗。

采用單軸動態(tài)蠕變試驗來評價再生混合料的高溫抗車轍性能。采用旋轉壓實儀成型直徑100mm，高63．5mm的試件，試驗溫度采用60℃，軸向壓力為700kPa。采用試驗結果中得到的流變點Fn作為評價指標來評價試件的高溫性能。已有研究表明，流變點Fn與車轍試驗動穩(wěn)定度有著良好的正相關性，能夠較好的反映瀝青混合料的高溫抗車轍性能，經(jīng)試驗，試件一空隙率3．6%，第二階段模型 y=3．6653x+19320，R2=0．998，F(xiàn)n 值為4500;試件二試件一空隙率3．8%，第二階段模型 y=5x+25477，R2=1，F(xiàn)n 值為3000。

由試驗結果所示，再生混合料試件動態(tài)蠕變曲線在試驗中均進入了第三階段，出現(xiàn)了流變點，分別為4500和3000。對于普通瀝青混合料，在60℃高溫試驗條件下得到上述試驗結果，說明再生混合料具有較好的高溫抗車轍性能。

5 結論

(1)確立了再生混合料的組成設計方案。再生混合料由舊料、新料和再生劑三部分組成。舊料所占比例分別為為88%，新料的添加比例為12%，新料和再生料的設計級配如表2所示，新料的油石比為4．7%。再生劑的用量為舊料中瀝青質量的2%。

(2)采用馬歇爾試驗和動態(tài)蠕變試驗對再生混合料的體積參數(shù)和路用性能進行了評價。采用馬歇爾擊實方法得到的再生料試件的空隙率為3．7%，馬歇爾穩(wěn)定度和流值都滿足設計要求。浸水穩(wěn)定度試驗和動態(tài)蠕變試驗結果表明再生料具有良好的抗水損害性能和高溫抗車轍性能。

［1］戴合理．就地熱再生工藝處治瀝青混凝土路面車轍的適應性探討［J］．公路，2010，(6):219 －222．

［2］車法，將雙全，現(xiàn)場熱再生瀝青混合料性能實驗研究及評價［J］．武漢理工大學學報，2010，32(14):65 －68．