RAP摻量對(duì)SBS改性瀝青熱再生混合料性能影響分析

鄒曉勇

（金華市公路管理局，浙江金華 321013）

0 前言

SBS改性瀝青已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國(guó)高速公路的建設(shè)。SBS改性瀝青路面在運(yùn)營(yíng)過程中，在行車荷載和自然因素的反復(fù)作用下，SBS改性瀝青將逐漸老化并產(chǎn)生滲水、松散、坑洞等病害。瀝青混合料熱再生是一種實(shí)現(xiàn)廢舊瀝青材料資源化重復(fù)利用技術(shù)，普通瀝青混合料的熱再生已經(jīng)開展大量研究[1～5]，其工藝日趨成熟[6]，但關(guān)于SBS改性瀝青混合料的熱再生研究較少。廢舊瀝青混合料（RAP）摻量是影響再生瀝青混合料性能的關(guān)鍵因素[7～8]，本文面向我國(guó)大量SBS改性瀝青混合料熱再生的技術(shù)需要，圍繞廢舊瀝青混合料料（RAP）摻量對(duì)熱再生瀝青混合料技術(shù)性能的影響開展研究，以期提出適宜的RAP摻量，完善SBS改性瀝青混合料再生利用技術(shù)。

1 熱再生瀝青混合料組成設(shè)計(jì)

1.1 混合料組成設(shè)計(jì)

該項(xiàng)研究以浙江省某高等級(jí)公路SBS改性瀝青路面為研究對(duì)象。為分析RAP摻量對(duì)再生瀝青混合料性能的影響，設(shè)計(jì)了4種瀝青混合料：第一種為100%RAP摻量再生瀝青混合料；第二種70%RAP摻量再生瀝青混合料；第三種為30%RAP摻量再生瀝青混合料；第四種為全新集料的瀝青混合料。

試驗(yàn)選定再生劑類型為RASD-1，通過試驗(yàn)確定再生劑用量占老化瀝青的6%。

1.2 新瀝青用量

4種瀝青混合料新瀝青采用SBS改性瀝青。再生混合料最佳油石比通過馬歇爾試驗(yàn)法綜合確定。4種混合料的最佳瀝青用量確定如表1所列。

表1 混合料設(shè)計(jì)參數(shù)表

2 再生瀝青混合料性能評(píng)價(jià)

2.1 高溫穩(wěn)定性

再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性采用馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)評(píng)價(jià)。

2.1.1 馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)

馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)具體試驗(yàn)結(jié)果見表2所列，將試驗(yàn)結(jié)果繪于圖1。

表2 空隙率、馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果一覽表

圖1 不同RAP摻量瀝青混合料空隙率、馬歇爾穩(wěn)定度曲線圖

通過試驗(yàn)結(jié)果可以得出，100%RAP摻量的瀝青混合料空隙率、馬歇爾穩(wěn)定度均最大，其余再生瀝青混合料隨RAP摻量的減小，空隙率、穩(wěn)定度都有所降低，全新的瀝青混合料空隙率、馬歇爾穩(wěn)定度基本最小。分析原因主要是回收瀝青混合料由于瀝青老化[9]，比較硬，難以壓實(shí)，所以空隙率比較大，超過8%，而且瀝青老化導(dǎo)致混合料強(qiáng)度比較高。

2.1.2 車轍試驗(yàn)

車轍試驗(yàn)結(jié)果見表3所列，將試驗(yàn)結(jié)果繪于圖2。通過試驗(yàn)結(jié)果可以看出回收瀝青混合料由于瀝青老化的原因，瀝青混合料硬，動(dòng)穩(wěn)定度最高，全新瀝青混合料穩(wěn)定度最低，但是4種瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度都滿足規(guī)范要求。

表3 車轍試驗(yàn)結(jié)果一覽表

圖2 不同RAP摻量瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度曲線圖

2.2 水穩(wěn)定性

再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性采用凍融劈裂試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果見表4所列，將試驗(yàn)結(jié)果分別繪于圖3和圖4。通過試驗(yàn)可以得到，回收瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度大大降低，凍融劈裂強(qiáng)度比為44.6%，隨RAP摻量減小，再生瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比得到提高。當(dāng)RAP摻量為30%時(shí)，凍融劈裂強(qiáng)度比為82.1%，比全新瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度比略低，但是滿足規(guī)范要求。

表4 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果一覽表

圖3 不同類型瀝青混合料劈裂強(qiáng)度對(duì)比柱狀圖

圖4 不同RAP摻量瀝青混合料TSR比曲線圖

添加RAP料的再生瀝青混合料水穩(wěn)定性相對(duì)較差，其原因主要是回收瀝青混合料難以壓實(shí)空隙率大，而且瀝青老化導(dǎo)致瀝青與集料的粘附性降低，從而使回收瀝青混合料水穩(wěn)定性差。但30%RAP摻量的再生瀝青混合料與全新瀝青混合料的水穩(wěn)定性相差不大，并滿足規(guī)范要求。

2.3 低溫抗裂性

再生瀝青混合料的低溫抗裂性采用小梁彎曲試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。小梁彎曲試件尺寸為250 mm×30 mm×35 mm，跨徑為200 mm，在MTS810試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行彎曲試驗(yàn)來評(píng)價(jià)瀝青混合料低溫抗裂性能，加載方式采用應(yīng)變控制，試驗(yàn)溫度分別為-10℃，加載速率50mm/min的條件下進(jìn)行彎曲試驗(yàn)。

低溫彎拉試驗(yàn)結(jié)果見表5所列，將試驗(yàn)結(jié)果繪于圖5。通過試驗(yàn)可以看出添加RAP料的瀝青混合料的低溫抗裂性能均較全新瀝青混合料差。100%RAP料的瀝青混合料低溫彎拉應(yīng)變最低，低溫抗裂性能最差。其原因主要是老化瀝青黏流性降低，脆彈性增強(qiáng)，混合料的抗變形能力降低。

表5 低溫彎拉試驗(yàn)結(jié)果一覽表

圖5 不同類型瀝青混合料低溫抗裂性能對(duì)比曲線圖

2.4 靜態(tài)模量

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算中需要知道道路材料的彈性模量。為此對(duì)于4種瀝青混合料的靜態(tài)模量進(jìn)行測(cè)試，具體操作詳見《公路瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE20-2011)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試為20℃溫度下的靜態(tài)模量。具體試驗(yàn)結(jié)果如表6所列，將試驗(yàn)結(jié)果繪于圖6。

表6 靜態(tài)模量試驗(yàn)結(jié)果一覽表

圖6 不同RAP摻量瀝青混合料靜態(tài)模量曲線圖

通過試驗(yàn)結(jié)果可以看出，100%RAP混合料的靜態(tài)模量最大，隨RAP摻量減小，靜態(tài)模量呈降低趨勢(shì)，30%RAP摻量的再生瀝青混合料與全新瀝青混合料的靜態(tài)模量相差不大。

3 結(jié)語(yǔ)

通過分析RAP摻量對(duì)再生瀝青混合料的技術(shù)性能的影響，RAP料的添加量對(duì)再生瀝青混合料的高溫性能呈正向影響，RAP料摻量宜取高值；對(duì)于再生瀝青混合料的水穩(wěn)性、低溫性能呈負(fù)向影響，RAP料摻量宜取低值。因此，再生瀝青混合料中RAP的摻量應(yīng)綜合確定。根據(jù)本文研究，推薦熱再生瀝青混合料RAP摻配比例為30%，這樣使得瀝青混合料的各項(xiàng)指標(biāo)均能夠滿足規(guī)范要求，并且所獲得的瀝青混合料的靜態(tài)模量相對(duì)較高。

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