自制再生劑再生瀝青混合料性能研究

張國(guó)宏 曹青霞 莢明峰

（1甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司，甘肅蘭州 730030；2甘肅暢隴公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究院有限公司，甘肅蘭州 730030；3西北民族大學(xué)，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

隨著公路建設(shè)的逐步完善，越來(lái)越多的道路進(jìn)入大中修及養(yǎng)護(hù)階段，必然產(chǎn)生越來(lái)越多的瀝青路面回收料，這給環(huán)境帶來(lái)巨大負(fù)荷。瀝青路面再生技術(shù)是一種大量利用RAP的高效方式，近年來(lái)得到越來(lái)越多的研究者重視。瀝青再生劑作為一種老化瀝青性能恢復(fù)添加劑，在熱再生混合料中起著重要作用。本文研究了一種國(guó)外的瀝青再生劑A和自主研發(fā)一種瀝青再生劑B，以老化瀝青質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的5%添加到瀝青混合料中，評(píng)價(jià)了其對(duì)再生瀝青混合料水穩(wěn)定性、高溫性能及低溫性能的影響。

1 材料與方法

1.1 原材料

1）瀝青再生劑

本文采用的瀝青再生劑為國(guó)外一種再生劑A和自主研發(fā)的瀝青再生劑B，其性能指標(biāo)如表1所示。

2）集料

本文采用的集料規(guī)格為：碎石（10-15mm）、碎石（5-10mm）、碎石（3-5mm）、石屑（0-3mm）、RAP-1、RAP-2。篩分試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 再生劑基本性能檢測(cè)結(jié)果

1.2 試驗(yàn)方法

本文設(shè)計(jì)新拌瀝青混合料和再生瀝青混合料（RAP摻量為30%）兩種配合比，為了對(duì)比兩者的性能，擬采用同一級(jí)配曲線。30%RAP的再生瀝青混合料中，采用添加再生劑0%、5%再生劑A、5%再生劑B，再生劑摻量以老化瀝青的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)。

根據(jù)表2篩分結(jié)果，進(jìn)行礦料級(jí)配設(shè)計(jì)。擬定的設(shè)計(jì)級(jí)配如表3，表4為兩種混合料礦料通過(guò)率，級(jí)配曲線如圖1。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 水穩(wěn)性

本文采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)兩種方法來(lái)測(cè)試再生瀝青混合料的水穩(wěn)性能。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5及圖2所示。

表2 集料檢測(cè)結(jié)果

圖1 再生瀝青混合料與新拌瀝青混合料級(jí)配曲線

表3 礦料級(jí)配設(shè)計(jì)比例

表4 礦料級(jí)配設(shè)計(jì)

表5 再生瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可見(jiàn)，新拌瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比均高于再生瀝青混合料。相同舊料摻量下，添加再生劑的再生混合料殘留穩(wěn)定度比高于未加再生劑的再生混合料的殘留穩(wěn)定度比，說(shuō)明再生劑在一定程度上對(duì)再生量混合料的水穩(wěn)定性具有改善作用。再生劑同摻量的情況下，再生劑B的對(duì)于瀝青混合料水穩(wěn)定性的提升要優(yōu)于再生劑A的效果。

2.2 高溫性能

試驗(yàn)條件：在60.0±1℃，0.7±0.05MPa條件下進(jìn)行車轍試驗(yàn)以檢驗(yàn)再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，車轍動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6所示。

圖2 再生瀝青混合料浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度對(duì)比圖

表6 再生瀝青混合料高溫車轍試驗(yàn)結(jié)果

由表6可見(jiàn)，四組混合料的動(dòng)穩(wěn)定度均大于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，且無(wú)再生劑的再生料的動(dòng)穩(wěn)定度最高。這是由于瀝青老化后輕質(zhì)組分揮發(fā)的同時(shí)，小分子發(fā)生了氧化反應(yīng)，導(dǎo)致瀝青質(zhì)含量增多，飽和分和芳香分含量減少，老化瀝青變硬變脆。再生劑添加后，使老化瀝青由彈性向粘性轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致再生瀝青混合料高溫性能偏向新拌瀝青混合料。

2.3 低溫抗裂性能

試驗(yàn)條件：溫度-10℃，速率50mm/min，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 再生瀝青混合料小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

瀝青混合料的彎曲低溫破壞應(yīng)變?cè)谝欢ǔ潭壬夏芊磻?yīng)出瀝青混合料的低溫抗裂性能。彎曲試驗(yàn)結(jié)果表明，再生瀝青混合料的彎曲破壞應(yīng)變較新拌瀝青混合料減小，主要原因是由于舊瀝青增多導(dǎo)致混合料勁度模量變大，抵抗變形的能力降低，從而更容易引起低溫開(kāi)裂。加入5%的瀝青再生劑A和B后，再生瀝青混合料的破壞應(yīng)變均較未加再生劑的再生瀝青混合料性能有所增大，說(shuō)明再生劑增加了老化瀝青低溫下運(yùn)動(dòng)變形能力，使得再生瀝青混合料的低溫抗裂性能增加。同摻量下的再生瀝青混合料，添加5%B的混合料低溫破壞應(yīng)變更接近于新料的低溫破環(huán)應(yīng)變。說(shuō)明再生劑B更好的改善了再生瀝青混合料的低溫抗開(kāi)裂性能。

3 結(jié)語(yǔ)

本文進(jìn)行了新拌瀝青混合料及30%RAP摻量下再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)，對(duì)30%RAP摻量下再生瀝青混合料分別添加了5%再生劑A和5%再生劑B，對(duì)比了四種瀝青混合料的水穩(wěn)定性、高溫性能和低溫性能，得出以下結(jié)論：

1）30%RAP摻量下無(wú)再生劑再生瀝青混合料相比新拌瀝青混合料，表現(xiàn)為浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比降低、動(dòng)穩(wěn)定度增大、低溫破壞應(yīng)變降低。

2）摻加5%再生劑的兩種再生瀝青混合料均較未加再生劑的再生瀝青混合料，浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比增加、動(dòng)穩(wěn)定度減小、低溫破壞應(yīng)變?cè)黾?。路用性能均向新拌瀝青混合料恢復(fù)，且再生劑B的再生效果優(yōu)于再生劑A。