再生劑對熱再生瀝青混合料抗老化性能的影響

顧迎春

摘 要：文章研究了再生劑對廠拌熱再生瀝青混合料經(jīng)短期老化和長期老化處理后，水穩(wěn)定性和低溫抗裂性能的影響規(guī)律。試驗結(jié)果表明，加入適量的再生劑，可以有效提高熱再生瀝青混合料經(jīng)短期老化和長期老化后的彎曲破壞應(yīng)變、凍融劈裂強度比和浸水殘留穩(wěn)定度。但再生劑對熱再生瀝青混合料的改善作用還與RAP摻量和再生劑摻量有關(guān)。現(xiàn)有水穩(wěn)定評價方法，難以準(zhǔn)確反映熱再生瀝青混合料老化后的水穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：熱再生瀝青混合料；抗老化性能；水穩(wěn)定性；低溫穩(wěn)定性

作為一種可有效消耗廢舊瀝青混合料的環(huán)保技術(shù)，廠拌熱再生在公路大中修工程中獲得了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)外的眾多成功經(jīng)驗表明，在合理的配合比設(shè)計與科學(xué)施工的前提下，廠拌熱再生瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)能夠達(dá)到甚至高于普通瀝青混合料[1-3]。

近年來，在我國大規(guī)模公路網(wǎng)絡(luò)的養(yǎng)護過程中，廠拌熱再生技術(shù)由于較好的綜合效益而受到越來越廣泛的關(guān)注和重視。但從我國的使用經(jīng)驗來看，由于再生料（RAP）質(zhì)量存在一定的波動性，以及RAP中老化瀝青與新添加瀝青難以充分融合等因素的影響，廠拌熱再生瀝青混合料往往存在抗老化性能不足等問題。采用適量的再生劑，可以充分調(diào)節(jié)老化瀝青的粘度，促進新舊瀝青的有效融合，提升再生瀝青混合料的抗老化性能和耐久性[4-6]。

為此，文章從水穩(wěn)定性和低溫抗裂性能兩個方面，對摻加再生劑的熱再生瀝青混合料的抗老化性能進行系統(tǒng)的研究。

1 試驗原料與實驗方案

1.1 試驗原料

（1）瀝青：70#普通石油瀝青，技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。（2）集料：天然集料采用普通石灰?guī)r，1#RAP料粒徑范圍9.5mm-19.0mm，油石比2.6%；2#RAP料粒徑范圍0-9.5mm，油石比5.5%。（3）再生劑：飽和分與芳香分含量分別為19.38%和42.76%。

1.2 試驗方法

瀝青混合料配合比設(shè)計方法參照《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG F41-2008）相關(guān)規(guī)定。試件制作及相關(guān)性能測試方法參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）的相關(guān)規(guī)定。

1.3 試驗方案

綜合考慮再生劑對再生瀝青的性能影響和經(jīng)濟效益，確定再生劑摻量為8%。RAP料摻量分別為10%、20%和30%，將其與天然集料摻配使用，使合成礦料的級配曲線盡量接近設(shè)計級配中值。合成礦料級配及最佳油石比如表1所示。

分別對三組熱再生瀝青混合料進行短期老化和長期老化處理，對老化后的熱再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性和低溫抗裂性進行測定，并將其與同等條件下未摻加再生劑的再生瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)進行對比分析。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 老化后低溫穩(wěn)定性能

瀝青混合料短期老化和長期老化后低溫穩(wěn)定性試驗結(jié)果分別如圖1和圖2所示。

從圖1和圖2可見，經(jīng)短期老化和長期老化處理后，熱再生瀝青混合料的彎曲破壞應(yīng)變逐漸減小，說明其低溫抗裂能力逐漸衰弱。尤其是，長期老化后，其彎曲破壞應(yīng)變大幅度降低。摻加再生劑后，熱再生低溫穩(wěn)定性能明顯優(yōu)于未摻加再生劑的熱瀝青混合料。當(dāng)RAP料摻配率為10%和20%時，再生劑對再生瀝青混合料老化后的彎曲破壞應(yīng)變提升幅度有限，但當(dāng)RAP料摻配率30%時，再生劑對熱再生瀝青混合料經(jīng)短期老化后彎曲破壞應(yīng)變提升幅度為7.1%，而對長期老化后彎曲破壞應(yīng)變提升幅度則達(dá)到了17%。

經(jīng)短期老化后，瀝青中輕質(zhì)油分的揮發(fā)造成瀝青粘度升高，促進了瀝青和礦料之間粘附性的增加，且再生劑與RAP中舊瀝青充分融合，發(fā)揮了良好的再生作用，使混合料之間的結(jié)合更加緊密。因此，在RAP料摻量較低的情況下，低溫抗裂能力衰減幅度有限。但經(jīng)過長期老化后，隨著瀝青本身及再生劑的老化，再生能力難以繼續(xù)發(fā)揮，宏觀上則表現(xiàn)為彎曲破壞應(yīng)變降低，這也是限制廠拌熱再生瀝青混合料中RAP料摻量提升的原因之一。

2.2 老化后水穩(wěn)定性能

瀝青混合料短期老化和長期老化后低溫穩(wěn)定性試驗結(jié)果分別如圖3和圖4所示。

從圖3和圖4可見，短期老化后，熱再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性出現(xiàn)小幅度的提升作用，而經(jīng)過長期老化后，其水穩(wěn)定性大幅度降低。添加再生劑后，熱再生混合料經(jīng)短期老化和長期老化后，浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比均呈現(xiàn)增加的趨勢。但再生劑對浸水殘留穩(wěn)定度的提升幅度較高，當(dāng)RAP摻量為20%和30%時，經(jīng)短期老化提升幅度分別為4.6%和4.3%；而經(jīng)長期老化后，提升幅度分別為6.3%和5.6%。與之相比，再生劑對凍融劈裂強度比的提升幅度相對較小，當(dāng)RAP摻量為30%時，經(jīng)短期老化和長期老化后，其提升幅度分別為2.7%和3.3%。

但值得注意的是，從試驗結(jié)果看，RAP料摻量增加后，熱再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性并未出現(xiàn)明顯規(guī)律性的變化。不同RAP摻量下，凍融劈裂強度比和浸水殘留穩(wěn)定度測試數(shù)據(jù)差異性較小，說明現(xiàn)有評價方法難以準(zhǔn)確衡量熱再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性，因此，有必要針對現(xiàn)有水穩(wěn)定性評價方法在熱再生瀝青混合料中的適用性進行進一步深入研究。

3 結(jié)束語

文章以水穩(wěn)定性和低溫抗裂性為指標(biāo)，研究了再生劑對廠拌熱再生瀝青混合料的抗老化性能，主要結(jié)論如下：

（1）再生劑的摻入，可有效提高廠拌熱再生瀝青混合料經(jīng)老化處理后的彎曲破壞應(yīng)變、凍融劈裂強度比和殘留穩(wěn)定度，說明再生劑對熱再生瀝青混合料抗老化性能具有提升作用，但改善作用還與RAP摻量及再生劑摻量有關(guān)。

（2）現(xiàn)有水穩(wěn)定性評價方法難以準(zhǔn)確反映熱再生瀝青混合料老化后的水穩(wěn)定性，應(yīng)進一步深入研究。

參考文獻(xiàn)

[1]張昌波.瀝青路面廠拌熱再生技術(shù)研究[D].西安：長安大學(xué)，2006.

[2]樊統(tǒng)江，徐棟良，賈敬鵬.瀝青砼路面再生技術(shù)及其在國外的發(fā)展[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報，2007，26（3）：82-87.

[3]李海軍.瀝青路面熱再生機理及應(yīng)用技術(shù)研究[D].南京：東南大學(xué)，2005.

[4]李巍.廠拌熱再生瀝青混合料技術(shù)在遼寧的應(yīng)用[J].北方交通，2010，4：41.

[5]楊水生.廠拌熱再生瀝青混合料在國道106線大修中的應(yīng)用[J].工程機械與維修，2012，5：166-169.

[6]熊出華，凌天清，張永興，等.廠拌熱再生技術(shù)在成渝高速公路維修工程中的應(yīng)用[J].中外公路，2008，26（2）：54-56.