溫拌再生新舊瀝青的融合性試驗(yàn)研究

王鑫應(yīng)

新鄉(xiāng)市方正公路工程監(jiān)理咨詢公司，河南 新鄉(xiāng) 453003

溫拌再生新舊瀝青的融合性試驗(yàn)研究

王鑫應(yīng)

新鄉(xiāng)市方正公路工程監(jiān)理咨詢公司，河南 新鄉(xiāng) 453003

新舊瀝青的融合性是溫拌再生瀝青混合技術(shù)的重要內(nèi)容，基于性能試驗(yàn)來(lái)分析混合料的融合性，并從劈裂強(qiáng)度、浸水劈裂強(qiáng)度、凍融前后的劈裂強(qiáng)度等指標(biāo)分析上，分別從不同舊料摻量上進(jìn)行常規(guī)溫再生和瀝青完全融合溫再生試驗(yàn)對(duì)比。結(jié)果顯示，常規(guī)溫再生混合料試件的性能指標(biāo)隨舊料比例的增加而上升，比完全融合溫再生混合料試件的性能指標(biāo)均高，在舊料摻量小于50%時(shí)，融合性能良好。

公路工程；新舊瀝青混合料；廠拌溫再生；融合性

在公路工程建設(shè)中，對(duì)于回收瀝青路面材料的再生處理越來(lái)越受到關(guān)注。從技術(shù)應(yīng)用來(lái)看，廠拌溫新舊瀝青混合技術(shù)工藝所摻入的回收瀝青比例往往較低，國(guó)家規(guī)范提出的摻配比例為15%-30%，而實(shí)際上摻量比例不超20%。廠拌熱再生技術(shù)在溫度控制上，新料加熱至200℃，回收舊料加熱至110℃，以單獨(dú)烘干模式摻入瀝青混合料拌和鍋。在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)回收料的加熱要嚴(yán)格把握和控制，如果溫度過(guò)高則容易帶來(lái)舊料瀝青老化，加劇碳化，還容易粘結(jié)提升機(jī)，影響正常作業(yè)；對(duì)于新集料，在溫度控制上也不能過(guò)高，以200℃為宜，溫度太高，可能導(dǎo)致新集料變性，影響新集料的強(qiáng)度。由于新集料、回收舊料在伴熱再生中需要控制相應(yīng)溫度，導(dǎo)致舊料摻入量無(wú)法提升。

1 廠拌熱再生與溫拌熱再生工藝研究現(xiàn)狀

在廠拌熱再生技術(shù)研究中，因舊料的碳化、送料通道堵塞、摻入量比例受限等原因，影響了廠拌熱再生技術(shù)工藝的提升。而對(duì)于溫拌熱再生的研究，主要從溫度控制上來(lái)打破廠拌熱再生的限制，如通過(guò)降低舊料的加熱溫度，來(lái)緩解舊料的粘附性，還能降低舊料的老化，為增加舊料的摻入量創(chuàng)造條件。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于溫拌瀝青技術(shù)，其表面活性劑能夠降低出料的溫度，使其能夠符合公路施工規(guī)范要求，也能夠增強(qiáng)凍融劈裂性能、車(chē)轍穩(wěn)定性等。在溫拌熱再生工藝中，利用表面活性劑來(lái)突破30%的舊料摻入比例，有助于提升至40%-50%。孫吉書(shū)等人采用Sasobit法溫拌技術(shù)，認(rèn)為在舊料摻入量提升的過(guò)程中，對(duì)混合料的動(dòng)穩(wěn)定性帶來(lái)降低，但對(duì)于凍融劈裂強(qiáng)度卻能夠得到常規(guī)熱拌的性能水平，其不足是在評(píng)價(jià)性能指標(biāo)上，僅以常規(guī)溫拌再生混合料為主，未考慮新舊瀝青的融合性；章順風(fēng)等人通過(guò)相容性理論，在溫拌新舊混合料研究中，利用濃度梯度來(lái)研究拌合過(guò)程中不同摻入量的擴(kuò)散作用，并通過(guò)溫拌劑來(lái)降低黏結(jié)度，減少瀝青老化的擴(kuò)散，但其不足是對(duì)于表面活性劑的使用與瀝青黏結(jié)度的關(guān)系無(wú)法確定；綜觀國(guó)內(nèi)廠拌溫再生、溫拌熱再生研究，還處于探索性階段，對(duì)回收舊料的摻入量局限仍未突破，且對(duì)于新舊瀝青融合性的研究還不能確定。

2 溫拌熱再生新舊瀝青混合料融合性研究方案

本研究在探討新舊瀝青混合料融合性上，以常規(guī)溫再生混合料進(jìn)行比較，借助于瀝青混合料的路用性能來(lái)進(jìn)行分析。同時(shí)，對(duì)于完全融合的新舊瀝青，主要是通過(guò)抽提、蒸餾回收后，依照相關(guān)比例進(jìn)行加熱并均衡混合；在各混合料的用量上，常規(guī)溫再生與完全融合的工況基本一樣。

2.1 原材料及瀝青配比

本研究所選用瀝青為道路石油瀝青70#A級(jí)；溫拌添加劑選用工程驗(yàn)證后的表面活性劑溫拌劑；集料選用10-20mm玄武巖，5-10mm玄武巖，3-5mm石灰?guī)r，及0-3mm石灰?guī)r。在級(jí)配比例上，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，選擇公路工程常用的AC-16型級(jí)配比例。需要說(shuō)明的是，對(duì)于回收舊料瀝青的含量以盡可能接近設(shè)定值，由于50%的摻入量較高，對(duì)于集料的0.075mm通過(guò)率也偏高，導(dǎo)致級(jí)配比例偏細(xì)。

2.2 溫拌技術(shù)應(yīng)用

為了提升技術(shù)實(shí)施的可行性，在溫拌技術(shù)上，利用溫拌瀝青來(lái)代替熱瀝青進(jìn)行拌和混合料，并通過(guò)表面活性劑來(lái)控制拌和溫度。對(duì)于常規(guī)溫拌技術(shù)，利用回收舊料先加入拌和鍋，與新集料進(jìn)行預(yù)拌，加熱后再與溫拌混合料進(jìn)行拌和。在本研究中對(duì)于常規(guī)溫拌工藝的溫度控制為，新集料的溫度為170℃，舊料摻入量為30%；新集料溫度控制在175℃，舊料摻入量為40%，新集料的溫度控制在180℃，舊料摻入量為50%；對(duì)于舊料的溫度分為兩檔，一檔為100℃，另一檔為135℃。對(duì)于新舊瀝青完全融合工況分析，先將新集料、舊料進(jìn)行分開(kāi)配比，然后混合后加入溫拌添加劑，利用加入方式進(jìn)行溫拌混合料的拌和，控制加熱溫度，其中集料的溫度控制在150℃，溫拌瀝青的溫度控制在135℃。

2.3 預(yù)拌時(shí)間控制

由于在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)中，對(duì)于溫再生混合料因在拌制前，在拌和鍋內(nèi)進(jìn)行攪拌15-25s，且對(duì)舊料中的團(tuán)結(jié)問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化處理，有助于實(shí)現(xiàn)新料、舊料在預(yù)拌階段混合均勻。因此，在進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)中，也需要對(duì)新集料、舊料進(jìn)行預(yù)拌處理，且預(yù)拌25s后再進(jìn)行溫再生拌制。

2.4 試驗(yàn)方法的選擇

根據(jù)路用瀝青混合料試驗(yàn)實(shí)際，在探討其融合性上，主要采用間接拉伸試驗(yàn)方法，具體指標(biāo)有：混合料的劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度、干濕劈裂強(qiáng)度及凍融劈裂強(qiáng)度值。劈裂試驗(yàn)在實(shí)施中，依照試驗(yàn)方法來(lái)制作圓柱體試件，在不同寬度的圓弧壓條作用下，對(duì)試件進(jìn)

▲▲行劈裂破壞試驗(yàn)。對(duì)于間接拉伸勁度模量的試驗(yàn)，參考CEN歐洲標(biāo)準(zhǔn)，利用CooperNU-14試驗(yàn)機(jī)，對(duì)荷載波采用半正矢量處理；同時(shí)，在試驗(yàn)前，利用保溫箱進(jìn)行準(zhǔn)備，15℃保溫4h，對(duì)應(yīng)力水平控制在250kPa，并預(yù)先對(duì)試件進(jìn)行脈沖荷載，獲得勁度模量。

3 結(jié)果分析

3.1 劈裂強(qiáng)度及浸水劈裂強(qiáng)度分析

在溫再生與完全融合條件下溫再生劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)中，根據(jù)不同舊料摻入量的比例，分別對(duì)常規(guī)條件的溫再生瀝青混合料、完全融合溫再生瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度及浸水劈裂強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示，對(duì)于摻入量為30%的溫再生混合料，其劈裂強(qiáng)度值、浸水劈裂強(qiáng)度值都大于完全融合瀝青混合料，同時(shí)，當(dāng)舊料摻入量達(dá)到40%，以及50%條件下，其強(qiáng)度值對(duì)比結(jié)果具有一致性。由此可見(jiàn)，對(duì)于溫再生瀝青混合料中，盡管兩者都采用相同的瀝青混合總量，但對(duì)于常規(guī)溫再生工藝，在進(jìn)行拌合初期，采用熱拌和方式，對(duì)集料及舊料的溫度都比較高，且高于溫拌再生溫度，因此，該部分舊料能夠獲得較高的吸收百分率，表現(xiàn)出較好的融合性能；但對(duì)于完全融合工藝下，因在新集料抽提，與舊料進(jìn)行充分融合后，在溫再生模式下，兩者的溫度控制分別為150℃，拌和溫度控制在125℃，與熱拌和相比溫度顯著偏低。因此，溫度較低條件下對(duì)新集料和舊料的拌和作用及吸收百分率影響較大，也對(duì)兩者的融合性能帶來(lái)降低。

3.2 凍融劈裂分析

在進(jìn)行凍融劈裂分析上，選擇不同舊料摻入量的比例，分別對(duì)其進(jìn)行常規(guī)溫再生，完全融合溫再生混合料在凍融條件下的劈裂試驗(yàn)對(duì)比。結(jié)果顯示，對(duì)于舊料瀝青摻入量為30%的溫再生凍融試驗(yàn)值，常規(guī)溫再生凍融劈裂值均高于完全融合下的凍融劈裂強(qiáng)度，只不過(guò)兩者的強(qiáng)度值相近；在舊料摻入量為40%，以及50%時(shí)，無(wú)論是凍融后劈裂強(qiáng)度還是未凍融前的劈裂強(qiáng)度，常規(guī)溫再生的測(cè)試結(jié)果仍高于完全融合的測(cè)試值。需要強(qiáng)調(diào)的是，在舊料摻入量達(dá)到50%的條件下，利用常規(guī)溫再生瀝青混合料的新舊融合性能并未降低。

3.3 間接拉伸模量分析

針對(duì)不同摻入量條件下的常規(guī)溫再生瀝青混合料與完全融合溫再生瀝青混合料的間接拉伸模量，其測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)摻入量為30%時(shí)，常規(guī)溫再生間接拉伸模量高于完全融合時(shí)的間接拉伸模量9個(gè)百分點(diǎn)；當(dāng)摻入量為40%時(shí)，常規(guī)溫再生間接拉伸模量高于完全融合時(shí)的13個(gè)百分點(diǎn)；當(dāng)摻入量為50%時(shí)，常規(guī)溫再生間接拉伸模量高于完全融合時(shí)的19個(gè)百分點(diǎn)。可見(jiàn)，對(duì)于常規(guī)溫再生條件的新舊瀝青混合料的間接拉伸模量來(lái)說(shuō)，并沒(méi)有下降。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)舊料摻入量分別為30%、40%、50%條件下溫拌瀝青工藝的融合性能進(jìn)行試驗(yàn)分析，溫再生瀝青混合料試件的劈裂強(qiáng)度、浸水劈裂強(qiáng)度、未凍融劈裂強(qiáng)度、凍融后劈裂強(qiáng)度值以及間接拉伸模量總體上都隨著回收舊料比例的增加而上升；而對(duì)于完全融合條件下的相關(guān)性能值來(lái)說(shuō)，常規(guī)溫再生的融合性指標(biāo)普遍高于完全融合條件下的試件性能。

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王鑫應(yīng)（1979-），男，新鄉(xiāng)市方正公路工程監(jiān)理咨詢公司，現(xiàn)任交通類(lèi)工程師，主要從事公路工程、監(jiān)理、試驗(yàn)等方面工作。