溫拌再生瀝青混合料水穩(wěn)定性正交試驗研究

黃 川，楊大田，陳富強

(1.廣西壯族自治區(qū)公路管理局，廣西 南寧 530029；2.長沙理工大學公路養(yǎng)護技術國家工程實驗室，湖南 長沙 410114)

瀝青路面再生方法經(jīng)過了熱拌和冷拌再生，目前出現(xiàn)了新拌合再生技術——溫拌再生技術。熱拌再生瀝青混凝土，由于一定程度上再次氧化瀝青混凝土，因此該工藝會影響再生瀝青混凝土路面的低溫、抗疲勞性能和使用壽命；冷拌再生，由于是常溫拌和施工，因此其性能相對較差，不能滿足高等級路面的要求[1]；溫拌再生，利用溫拌技術，降低結(jié)合料的拌合溫度，不僅保證了瀝青混合料的路用特性，而且可以節(jié)省燃料、降低生產(chǎn)過程中的再生瀝青混合料的再次老化和減少溫室氣體排放[2]。

湯文等[3]主要研究了RAP摻量對WRAM高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性的影響。鄧昌中等[4]研究了不同溫拌劑摻量下WRAM的高溫、低溫和水穩(wěn)定性能。AbhilashKusam等人[5]用間接拉伸比評價了含有RAP的溫拌再生瀝青混凝土的水穩(wěn)定性。謝翠玲等人[6]試驗研究了拌和溫度和石料烘干時間對溫拌再生瀝青混凝土水穩(wěn)定性的影響。陳培峰等人[7]研究不同RAP(回收瀝青路面材料)摻量對溫拌再生瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)溫拌再生混合料的水穩(wěn)定性隨著RAP摻量的增加而下降。王理吉等人[8]試驗研究了Sasobit溫拌劑對溫拌再生瀝青混凝土水穩(wěn)定性的影響。

現(xiàn)有資料表明，溫拌劑對溫拌再生瀝青混凝土的水穩(wěn)定性有較大影響，但都是單因素試驗分析，對RAP摻量、溫拌劑用量和RAP粒徑組成交互作用對WRAM水穩(wěn)定性的影響研究卻鮮有報道。

本文選用AC-13舊料破碎、篩分、抽提回收舊瀝青，并對其進行試驗；按正交試驗法，進行組合設計，以凍融間接拉伸強度比為指標，用數(shù)理統(tǒng)計方法分析各影響因素，為溫拌再生瀝青混凝土的應用，特別是其水穩(wěn)定性提供借鑒。

1 原材料與試驗

1.1 集料

舊料為AC-13，采取銑刨方法回收，回收后進行人工破碎。以4.75 mm、9.5 mm、19 mm為界限，將RAP分為0～5 mm、5～10 mm、10～19 mm，去除19 mm以上超粒徑集料。利用抽提法分離出瀝青和集料，舊集料為石灰?guī)r，通過篩分試驗，得到表1級配。以4.75作為關鍵篩孔，將回收舊集料分為<4.75和>4.75兩種，采用四分法進行樣本取樣，進行抽提試驗，測得舊集料的各項技術指標，見表2。新集料采用石灰?guī)r，其各項主要技術指標見表3。

表1 抽提后舊料級配表

表2 舊集料主要技術指標表

表3 新集料主要技術指標表

從表2，可以看出舊集料的技術指標均滿足規(guī)范[9]要求。

1.2 瀝青

新瀝青采用90#基質(zhì)石油瀝青。90#瀝青和回收瀝青的技術指標見表4。

表4 新舊瀝青主要技術指標表

從表4可以看出，新舊瀝青技術性能均符合規(guī)范[9-10]使用要求。

1.3 溫拌劑

Sasobit溫拌技術屬于有機添加劑類降粘溫拌技術[11]，其外觀為2～4 mm大小的白色顆粒球狀體，是一種合成直鏈脂肪族炭氫化合物。

2 試驗方法及試驗結(jié)果分析

采用拉伸強度比，評價WRMA的水穩(wěn)定性。為保證每個試件空隙率為7%，按目標空隙率7%，計算混合料密度并稱料，旋轉(zhuǎn)壓實儀選擇等高模式成型試件，試件尺寸均為直徑100 mm×高63.5 mm。

選取三個因素(RAP摻量、溫拌劑用量、RAP顆粒組成)，每個因素取三個水平進行正交試驗，即三因素三水平的正交試驗[12]，其因素水平表見表5。

表5 正交試驗因素水平表

依據(jù)表5，按正交試驗方法，形成了9種試驗方案。

每種試驗方案，成型兩組試件，每組5個。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20-2011)中的試驗方法，第一組在常溫下保存?zhèn)溆?，第二組進行凍融循環(huán)。試驗在25 ℃±0.5 ℃條件下，用50 mm/min的加載速率進行間接拉伸試驗，計算各組間接拉伸強度均值，結(jié)果見表6。

表6 試驗結(jié)果表

對表6數(shù)據(jù)進行初步計算分析，見表7。

根據(jù)表7可知，溫拌劑用量變化引起的TSR變化情況是B1>B3>B2，即在溫拌劑用量2%時，水穩(wěn)定性最好；在溫拌劑用量3%時，水穩(wěn)定性最差。RAP摻量變化引起的TSR變化情況是A2>A1>A3，即在RAP摻量30%時，水穩(wěn)定性最好，在RAP摻量45%時，水穩(wěn)定性最差。RAP顆粒組成對TSR幾乎無影響。

表7 TSR計算分析表

進一步對表7進行因素顯著性分析，其方差分析計算見表8。

表8 方差分析表

由表8可知，當α=0.01時，F(xiàn)B=128.64>F0.01(2，2)=99；當α=0.1時，F(xiàn)A=13.07>F0.1(2，2)=9。根據(jù)F檢驗標準，B因素對TSR有顯著影響，A因素對TSR有比較顯著的影響，C因素對TSR無顯著性影響。因此，A、B和C三因素對TSR影響的主次順序是：B、A、C，即溫拌劑用量>RAP摻量>RAP本身組成。對于溫拌再生瀝青混凝土，這充分說明了溫拌劑用量對提高其水穩(wěn)定性尤為重要，因此在溫拌再生瀝青混凝土時首先考慮溫拌劑的合適摻量。

綜合分析表7和表8，可以得到Sasobit溫拌劑溫拌再生瀝青混凝土的水穩(wěn)定性最優(yōu)組合為A2B1C2，最差組合A3B2C1，其中A2B1C2的TSR較A3B2C1的提高了17.7%。

3 結(jié)語

利用方差分析和F檢驗，對9種組合的溫拌再生瀝青進行水穩(wěn)定性試驗分析，發(fā)現(xiàn)了A、B和C三因素對TSR影響的次序依次為：B、A、C，即溫拌劑用量>RAP摻量>RAP本身組成。同時，得到了A2B1C2為最優(yōu)組合，A3B2C1為最差組合，A2B1C2組合的水穩(wěn)定性較A3B2C1的高出17.7%。因此，為了防止溫拌再生瀝青混凝土發(fā)生早期水損壞，推薦Sasobit溫拌劑用量3%，RAP摻量30%，對于RAP材料進行集中粉碎和篩分處理，RAP材料尺寸控制在5～10 mm。

[1]俞志龍.廠拌熱再生瀝青混合料路用性能及施工工藝研究[D].重慶：重慶交通大學，2013.

[2]徐世法，徐立庭，鄭 偉，等.熱再生瀝青混合料新技術及其發(fā)展展望[J].筑路機械與施工機械化，2013，6(6)：39-43.

[3]湯 文，盛曉軍，謝旭飛，等.回收料摻量對溫拌再生瀝青混合料性能的影響[J].建筑材料學報，2016，19(1)：204-208.

[4]鄧昌中，徐 燕.基于溫拌再生瀝青混合料路用性能的Sasobit摻量確定[J].公路與汽運，2014(5)：98-100.

[5]AbhilashKusam；HarithaMalladi；Akhtarhusein A.Taye-bali，and N.Paul Khosla.Laboratory Evaluation of Workability and MoistureSusceptibility of Warm-Mix Asphalt MixturesContaining Recycled Asphalt Pavements[J].Journal of Materials in CivilEngineering，2017(04016276)：1-8.

[6]謝翠玲，張 新，蘇 明，等.溫拌瀝青混合料水穩(wěn)定性研究[J].公路交通科技：應用技術版，2011(9)：13-15.

[7]程培峰，韓永強.溫拌再生瀝青混合料水穩(wěn)性能研究[J].重慶交通大學學報：自然科學版，2015，34(1)：60-63.

[8]王理吉，吳 歡，徐 燕.Sasobit溫拌再生瀝青混合料水穩(wěn)定性改善措施研究[J].公路交通技術，2015(2)：53-56.

[9]JTG F50-2004，公路瀝青路面施工技術規(guī)范[S].

[10]JTG F41-2008，公路瀝青路面再生技術規(guī)范[S].

[11]呂玉超，張美玉，張玉貞.溫拌瀝青混合料發(fā)展現(xiàn)狀[J].石油瀝青，2013，27(5)：1-6.

[12]楊 虎，劉瓊蓀，鐘 波.數(shù)理統(tǒng)計[M].北京：高等教育出版社，2006.