再生瀝青摻入量對瀝青混合料性能影響分析

□文/劉 洋

再生瀝青摻入量對瀝青混合料性能影響分析

□文/劉 洋

主要研究不同再生瀝青摻入量對瀝青混合料高溫抗車轍、低溫抗縮裂以及抗水損害性能的影響。通過改變再生瀝青混合料的摻入量，分別對其進(jìn)行了馬歇爾試驗(yàn)、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及水穩(wěn)定性。結(jié)果表明：隨著再生瀝青摻入量的增加，混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性有提高的趨勢，低溫抗裂性降低。

再生瀝青；摻入量；混合料；性能

高等級公路大部分采用瀝青作為路面材料。很多瀝青路面由于自然環(huán)境的破壞以及使用年限的到達(dá)，需要進(jìn)行維修或者翻修，隨之產(chǎn)生很多瀝青廢料，瀝青廢料不僅會占用土地，同樣會造成環(huán)境污染。為降低工程造價(jià)，同時(shí)保護(hù)環(huán)境，瀝青廢料的重復(fù)利用成為必然趨勢。瀝青路面的再生利用，就是將舊瀝青路面經(jīng)過翻挖、回收、破碎、篩分等方法處理后，與再生劑、新瀝青材料、新集料等按一定比例重新拌和成混合料，能夠滿足一定的路用性能并重新鋪筑于路面的一整套工藝[1]。本文主要是研究再生瀝青摻加量對瀝青混合料性能影響。

1 瀝青材料的選擇及再生瀝青摻入量的確定

選擇天津市某高速公路表面層銑刨料，通過對原路面進(jìn)行調(diào)查與取樣分析，原瀝青混合料級配為AC-20，原石料為石灰?guī)r。再生瀝青混合料選擇AC-20密級配，新集料采用石灰?guī)r，新瀝青混合料為AC-20密級配，通過查找資料并根據(jù)我國瀝青老化情況進(jìn)行研究分析，試驗(yàn)選擇某常用再生劑。

參照國內(nèi)外各類場拌再生瀝青試驗(yàn)數(shù)據(jù)（再生瀝青的用量一般為10%～50%），采用平行試驗(yàn)，再生瀝青混合料的摻入量分別為25%、40%，分別對其進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及水穩(wěn)定性試驗(yàn)，采用AC-20全新瀝青混合料作為參照組對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。試驗(yàn)過程中，除再生瀝青摻入量有差別外，其他試驗(yàn)條件均相同。

2 不同再生瀝青摻入量的瀝青混合料試驗(yàn)

2.1 馬歇爾試驗(yàn)對比分析

采用馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，用標(biāo)準(zhǔn)方法將3種混合料（全新料、25%再生料、40%再生料）制成尺寸為φ（101.6±0.25）mm×（63.5±1.3）mm的試件，測定試件的尺寸滿足要求后，按照規(guī)定的方法分別測定試件的毛體積密度、空隙率、礦料間隙率以及瀝青飽和度，將恒溫水浴調(diào)節(jié)至（60±1）℃，采用馬歇爾試驗(yàn)儀，分別測得瀝青混合料的穩(wěn)定度和流值指標(biāo)，見表1。

表1 瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，各試驗(yàn)組的結(jié)果均滿足馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。隨著再生混合料摻入量的增加，瀝青混合料的毛體積密度增大空隙率減小，馬歇爾穩(wěn)定度明顯增大，其他指標(biāo)變化不明顯，可能由于老化瀝青結(jié)構(gòu)隨著再生劑的摻入而發(fā)生了改變從而導(dǎo)致混合料變得越來越密實(shí)。

2.2 高溫穩(wěn)定性對比分析

為測定瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，擬采用T0719—1993《瀝青混合料車轍試驗(yàn)》試驗(yàn)方法制成300 mm× 300 mm×50 mm的車轍試模并分別對3種混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn)，采用CZ-4型車轍試樣成型儀成型試件。為保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)更精確，每個(gè)試驗(yàn)組分別制作3個(gè)相同試件，舍棄不合理的數(shù)據(jù)，取動穩(wěn)定度的平均值，見表2。

表2 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，隨著再生瀝青摻入量的增多，瀝青混合料的平均動穩(wěn)定度提高，混合料的高溫穩(wěn)定性增強(qiáng)。原因分析：舊料瀝青粘度較大且由于舊瀝青中礦粉較多（長時(shí)間的行車荷載作用下，骨料被磨細(xì)），隨著瀝青再生料摻入量的增加，混合料整體粘度增加，瀝青和骨料之間的粘結(jié)力增大，導(dǎo)致瀝青和骨料之間的粘滯阻力增加，使得整體抗剪切能力增強(qiáng)。

2.3 低溫抗裂性對比分析

瀝青混合料的低溫抗裂性主要反映的就是路面的收縮裂縫，在較為寒冷的北方，瀝青路面的開裂現(xiàn)象更為嚴(yán)重，采取何種配比來降低瀝青路面開裂的速率成為越來越多的學(xué)者研究的重點(diǎn)。

為分析再生瀝青混合料的摻入量對瀝青低溫抗裂性能的影響，采用MST-810試驗(yàn)設(shè)備并采用T 0715—1993《瀝青混合料彎曲試驗(yàn)》方法，輪碾法成型試件，保證切割而成的小梁試件尺寸符合長（25±2）mm、寬（30±2）mm、高（35±2）mm的要求。在試驗(yàn)溫度（-10± 0.5）℃、加載速率50 mm/min的條件下對3組試件進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 低溫抗裂性試驗(yàn)結(jié)果

隨著再生料摻入量的增加彎曲勁度模量增大，再生料的摻入量從0%增加到40%，彎曲勁度模量增加了近25%，再生料的摻量和彎曲勁度模量之間幾乎呈線性關(guān)系。低溫抗裂性能隨著再生料摻入量的增加而降低?；旌狭献兇嘣颍簽r青的老化，分子質(zhì)量大的分子含量增多，輕質(zhì)物含量減少，再生劑只能將老化瀝青還原一部分，隨著再生料摻入量的增加導(dǎo)致瀝青混合料的低溫抗裂性降低，從瀝青低溫抗裂性單方面考慮，應(yīng)嚴(yán)格控制再生料的摻入量。

2.4 水穩(wěn)定性對比分析

我國瀝青路面的損壞大部分與水有關(guān)，水可以侵入瀝青與集料的界面導(dǎo)致集料剝落，水通過瀝青路面的縫隙進(jìn)入到路面內(nèi)部導(dǎo)致路基濕軟，若不及時(shí)處理將會嚴(yán)重影響公路的整體穩(wěn)定性，降低其使用壽命，南方等多雨地區(qū)水損害現(xiàn)象更為嚴(yán)重。

為分析再生瀝青摻量對混合料水穩(wěn)定性的影響，采用T0730—2000《瀝青混合料滲水試驗(yàn)》方法使用滲水儀對3組試件進(jìn)行滲水試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，隨著再生料摻入量的增加，滲水系數(shù)有減小的趨勢但減小量不明顯，究其原因可能為再生料中瀝青的裹覆力較強(qiáng)，使得混合料的整體密實(shí)性有所提高，孔隙率減小，從而阻止了水的進(jìn)一步滲入。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

隨著再生料摻入量的增加，混合料的高溫穩(wěn)定性有增大的趨勢，可能由于原瀝青老化導(dǎo)致的瀝青質(zhì)等大分子物質(zhì)增多，另外摻入再生劑不能完全保證老化瀝青恢復(fù)到原樣，再生瀝青具有較高的粘度。則瀝青混合料隨著再生瀝青混合料摻入量的增加高溫穩(wěn)定性有所提高。

隨著再生料摻入量的增加，混合料的低溫抗裂性能減小，可能是由于瀝青老化導(dǎo)致其勁度增大，瀝青硬度增加，在外力作用下容易發(fā)生破壞，再生瀝青的摻入影響了瀝青混合料整體的低溫抗裂性。

與全新料相比，摻入再生料的瀝青混合料水穩(wěn)定性有了明顯的提高。原因：舊料中的瀝青與集料之間有了較好的裹覆力，摻入再生劑并不能完全把舊料轉(zhuǎn)移到新料中去，所以隨著再生料摻入量的增加混合料整體密實(shí)，抗水能力增強(qiáng)。

4 結(jié)論

1）通過室內(nèi)試驗(yàn)證明再生瀝青的摻入量控制在45%以內(nèi)，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性低溫抗裂性以及水穩(wěn)定性等各項(xiàng)指標(biāo)，均能滿足技術(shù)要求。

2）隨著再生瀝青摻入量的增加，與全新瀝青相比，混合料的馬歇爾穩(wěn)定度有了明顯的提高，主要由于舊料的老化，提高了混合料的高溫抗剪能力。

3）通過對3組試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，隨著再生瀝青的摻入量增加，與新瀝青進(jìn)行比較，抗高溫性能有了很大提高，但是低溫穩(wěn)定性有些下降，應(yīng)適當(dāng)控制再生瀝青的摻量，以保證瀝青混合料的低溫抗裂性滿足要求。

4）再生劑并不能完全把老化瀝青轉(zhuǎn)移到新瀝青中去以及瀝青的復(fù)雜結(jié)構(gòu)是影響老化瀝青再生的根本原因，這些原因?qū)r青混合料的性能有了很大影響。

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U414

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1008-3197（2016）06-63-02

10.3969/j.issn.1008-3197.2016.06.021

2016-06-08

劉 洋/女，1986年出生，工程師，天津市海河基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有限公司，從事工程技術(shù)管理工作。