大摻量RAP廠拌熱再生瀝青混合料路用性能研究

程 永，柴子欽，翟 勇，朱建勇，陳 龍

（1.貴州省融達(dá)公路橋梁工程有限責(zé)任公司，貴州 畢節(jié) 551700；2.重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶 400074）

大摻量RAP廠拌熱再生瀝青混合料路用性能研究

程 永1，柴子欽2，翟 勇1，朱建勇2，陳 龍2

（1.貴州省融達(dá)公路橋梁工程有限責(zé)任公司，貴州 畢節(jié) 551700；2.重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶 400074）

隨著我國道路建設(shè)進程的持續(xù)推進及使用年限的逐年增長，我國瀝青路面建設(shè)開始進入大、中修期。為了響應(yīng)國家十二五節(jié)能減排戰(zhàn)略，廢舊瀝青混合料應(yīng)當(dāng)循環(huán)利用［1］。在國內(nèi)，瀝青混合料再生技術(shù)的研究尚處于初級階段且廢舊瀝青混合料利用率較低，為了在保證再生瀝青混合料路用性能情況下提高廢舊瀝青混合料在再生瀝青混合料的摻量，依托貴州省G326雨沖至鳳山段公路改擴建工程，通過大量室內(nèi)試驗及鋪筑試驗路段，對RAP摻量為40%、50%、60%、70%的AC-20F再生瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計和路用性能進行研究分析。結(jié)果表明，隨著RAP摻量的增加，再生瀝青混合料的最佳油石比也不斷增大，但新瀝青用量不斷減少。各RAP摻量的再生瀝青混合料的路用性能均滿足規(guī)范要求［2］，且隨著RAP摻量的增加，高溫穩(wěn)定性持續(xù)增長、低溫抗裂性不斷減弱、水穩(wěn)定性也逐漸降低且在RAP摻量40%為最高。

大摻量；RAP；熱再生瀝青混合料；配合比設(shè)計；路用性能

瀝青路面由于具有表面平整、行車舒適、耐磨抗滑等諸多優(yōu)勢，因此在我國公路和城市道路建設(shè)中占據(jù)較大比重瀝青路面在我國公路和城市道路中占有很大比重。在使用過程中，由于自然環(huán)境和外界荷載對瀝青路面的老化作用，路面面層逐步出現(xiàn)車轍、裂縫、水損害等一系列結(jié)構(gòu)性病害，以至于滿足不了路用性能要求。而瀝青混合料再生技術(shù)不僅可以解決瀝青路面結(jié)構(gòu)性病害問題，而且也是實現(xiàn)瀝青路面可持續(xù)發(fā)展的有效途徑［3-4］。目前，我國廠拌熱再生瀝青混合料RAP摻配率大多在20%～40%范圍內(nèi)，在保證廠拌熱再生瀝青混合料路用性能的基礎(chǔ)上若能采取相應(yīng)手段提高RAP的摻量和RAP的利用率，對于節(jié)省道路建設(shè)資金、加快建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，有著十分重大的經(jīng)濟和社會意義。

1　原材料性能

1.1瀝青

新瀝青采用90#道路石油瀝青，舊瀝青通過對現(xiàn)場回收的瀝青混合料進行抽提獲得。經(jīng)過前期試驗對比分析，確定再生劑用量為舊瀝青的7%時可明顯改善路用性能且滿足規(guī)范要求。新舊瀝青主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示：

表1　新舊瀝青主要性能指標(biāo)

1.2集料

由于長期交通荷載和環(huán)境因素回收料RAP有集料細(xì)化現(xiàn)象，因此需要添加新集料以達(dá)到級配要求。新舊集料主要性能指標(biāo)如表2所示：

表2　新舊集料主要性能指標(biāo)

圖1中RAP級配曲線已經(jīng)超出規(guī)范級配上限，即通過率變大集料變細(xì)，這是由于路面在使用過程中由于荷載和環(huán)境共同作用導(dǎo)致集料磨損細(xì)化。

本研究再生瀝青混合料合成級配類型為AC-20F，以RAP摻量為40%、50%、60%、70%分別進行配合比設(shè)計。礦料組成設(shè)計及不同RAP摻量下的再生瀝青混合料合成級配見表3和圖2。

圖1　舊料RAP級配

表3　不同RAP摻量下的礦料組成設(shè)計

圖2 不同RAP摻量下的AC-20F合成級配曲線

圖2可知不同RAP摻量的再生瀝青混合料的合成級配曲線都《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）要求的范圍內(nèi)。

1.3最佳油石比的確定

研究采用馬歇爾試驗方法確定最佳油石比OAC，選用5個級別的油石比分別為4.0%，4.5%，5.0%，5.5%，6.0%。

油石比制作試件進行馬歇爾試驗，根據(jù)馬歇爾的性能指標(biāo)和體積指標(biāo)得到各摻量的最佳油石比［5-6］（見表4）。

表4　不同RAP摻量下再生混合料最佳油石比

由表4可知隨著RAP摻量增加，最佳油石比逐漸上升，表明再生瀝青混合料中隨著RAP用量的增加所需膠結(jié)料用量明顯增加，用油總量也增加了［7-8］，其它研究中也出現(xiàn)了類似的規(guī)律。出現(xiàn)上述情況的原因主要是因為：①舊瀝青混合料中的舊瀝青老化嚴(yán)重，使得再生瀝青粘度變大；部分舊瀝青被集料開口空隙吸附，出現(xiàn)了有些舊瀝青起不到作用的情況；②在RAP中部分舊瀝青老化嚴(yán)重，與集料粘結(jié)比較牢固，舊瀝青沒有發(fā)揮出作用，可視為集料［9-10］。因此，舊料摻量越大，最佳油石比隨之增大。

2　熱再生瀝青混合料路用性能研究

為了研究不同RAP摻量對熱再生瀝青混合料路用性能的影響，不同RAP摻量的再生瀝青混合料在上述目標(biāo)級配下拌制并成型試件，分別進行車轍、低溫彎曲、浸水馬歇爾、凍融劈裂試驗，分別用以評價再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性［11-12］

通過系列的實驗得出以下的結(jié)論：①RAP摻量為40%～70%的再生混合料的動穩(wěn)定度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范要求，說明再生混合料具有較好的高溫穩(wěn)定性［13］。隨RAP摻量由40%增加到70%過程中，再生混合料的動穩(wěn)定度也在逐漸增大，最大值為2877（次/mm），由圖2可知動穩(wěn)定度隨著RAP摻量增加呈線性增長。究其原因，主要是因為舊料中瀝青老化嚴(yán)重，瀝青變得硬、脆，舊料摻量越大，再生混合料中較硬較脆的瀝青含量越多，從而使得再生混合料變硬，導(dǎo)致再生混合料動穩(wěn)定度提高。這也可以表明RAP的摻入有利于提高混合料的高溫穩(wěn)定性；②隨著RAP摻量的增加再生混合料抗彎拉強度和勁度模量呈線性增加，而彎拉應(yīng)變逐漸降低，說明隨著RAP摻量的增加混合料的低溫抗裂性逐步降低，究其原因主要是由于理清老化導(dǎo)致其延展性降低，脆性變大，混合料低溫抗裂性降低；③浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比均大于規(guī)范要求的，表明大摻量再生混合料具有較好的水穩(wěn)定性，且摻量40%時為最大值，究其原因主要是老化瀝青與集料之間的粘結(jié)性減弱，因此隨著RAP摻量的增加再生混合料的水穩(wěn)定性逐漸減弱。

3　結(jié)論

①由于荷載和環(huán)境因素的共同作用RAP出現(xiàn)細(xì)化和瀝青老化現(xiàn)象，但是添加新集料和新瀝青以及再生劑能夠達(dá)到設(shè)計要求；②隨著RAP摻量的增加，混合料的最佳油石比也隨之增加，而新瀝青用量不斷減少；③在目標(biāo)配合比條件下，通過室內(nèi)試驗結(jié)果和現(xiàn)場試驗道路的檢測表明RAP摻量在40%～70%時在添加再生劑的情況下各路用性能均滿足規(guī)范要求，且隨著RAP的增加再生混合料的高溫穩(wěn)定性增加，低溫抗裂型減低，水穩(wěn)定性在40%為最大且隨著RAP摻量增大逐漸降低。

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TQ522.65

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1671-3818（2016）09-0019-02