RAP外摻比例對(duì)廠拌熱再生混合料性能的影響分析

高 源

(新疆維吾爾自治區(qū)交通運(yùn)輸工程質(zhì)量監(jiān)督局 烏魯木齊市 830000)

0 引言

當(dāng)瀝青路面出現(xiàn)老化情形時(shí)，為了延長(zhǎng)路面使用壽命同時(shí)節(jié)約施工成本，再生瀝青技術(shù)常被應(yīng)用[1-2]。高廢舊料(簡(jiǎn)稱RAP)的外摻比例與再生瀝青混合料的路用性能具體關(guān)系尚不明確[3-5]。研究RAP外摻比例對(duì)再生瀝青混合料各性能的影響，可指導(dǎo)工程項(xiàng)目中選擇合理的RAP外摻比例，使得再生瀝青混合料的路用性能最佳。

主要研究RAP外摻比例對(duì)廠拌熱再生混合料性能的影響。首先分析新瀝青和原瀝青的性能指標(biāo)，然后確定RAP外摻比例與最佳油石比等參數(shù)。對(duì)各RAP外摻比例的再生瀝青混合料進(jìn)行高溫抗車轍性能、抗水損害性能、低溫抗裂性能、抗壓回彈模量等試驗(yàn)并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后得到有用結(jié)論用于指導(dǎo)實(shí)踐。

1 試驗(yàn)所用材料介紹

1.1 新集料介紹

試驗(yàn)選擇石灰?guī)r作為新集料，共設(shè)置0～2.36mm、2.36～4.75mm、4.75～9.5mm、9.5～19.0mm等4級(jí)，各技術(shù)指標(biāo)實(shí)測(cè)值和篩分?jǐn)?shù)據(jù)依次如表1～表3數(shù)值。

1.2 RAP材料性能分析

試驗(yàn)根據(jù)RAP材料的尺寸大小，設(shè)定0～8.0mm、8.0～15.0mm、15.0～25.0mm等3級(jí)，分別標(biāo)號(hào)3、2、1，避免再生混合料非均勻現(xiàn)象出現(xiàn)。RAP材料篩分情況與抽提試驗(yàn)數(shù)據(jù)情況分別如表4與表5。

表1 粗集料技術(shù)指標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)值

表2 細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)值

表3 試驗(yàn)所用集料篩分?jǐn)?shù)據(jù)

表4 RAP材料抽提試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

表5 RAP礦料技術(shù)指標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表

1.3 新瀝青

瀝青選擇70#A級(jí)新瀝青，技術(shù)指標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表6數(shù)值。

表6 70#A級(jí)新瀝青技術(shù)指標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表

1.4 原瀝青再生試驗(yàn)設(shè)計(jì)

檢測(cè)回收RAP材料內(nèi)的原瀝青各指標(biāo)數(shù)值，針入度21(0.1mm)，雖老化嚴(yán)重，但依然達(dá)到規(guī)范中標(biāo)準(zhǔn)值(最小值大于15)[6]，即RAP材料能夠再生。選取完成原瀝青再生，再生瀝青等級(jí)達(dá)到50#瀝青標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理在表7中。再生劑外摻比例為原瀝青的9.0%情形下可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

表7 原瀝青與再生瀝青指標(biāo)實(shí)測(cè)值

2 再生瀝青混合料配合比確定

2.1 各RAP外摻比例瀝青配合比

試驗(yàn)選擇AC-16的粗型級(jí)配，其級(jí)配范圍情況如表8所示。根據(jù)表4與表5數(shù)據(jù)完成混合料級(jí)配設(shè)置，并設(shè)定RAP材料的外摻比例依次為10%、20%、30%、40%、50%，級(jí)配合成情況見(jiàn)表8中的數(shù)據(jù)。

表8 AC-16級(jí)配規(guī)定范圍及合成級(jí)配情況

2.2 最佳油石比設(shè)定

通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)來(lái)確定各RAP材料外摻比例AC-16混合料的最佳油石比，再生瀝青混合料的空隙率控制在4.5%以內(nèi)。馬歇爾試驗(yàn)數(shù)據(jù)情況記錄在表9中。從表9內(nèi)數(shù)據(jù)能夠看出，各RAP外摻比例的再生瀝青混合料馬歇爾體積指標(biāo)全部達(dá)到規(guī)范內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)值[7-8]。

表9 各RAP外摻比例時(shí)再生混合料馬歇爾各指標(biāo)數(shù)據(jù)情況

3 再生瀝青混合料路用性能分析

各RAP外摻比例的AC-16再生瀝青混合料完成高溫抗車轍性能、抗水損害性能、低溫抗裂性能、抗壓回彈模量等試驗(yàn)，并進(jìn)行分析。

3.1 高溫穩(wěn)定性分析

在恒溫60℃條件下對(duì)再生混合料進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)探究其高溫抗車轍性能，試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理在表10中。通過(guò)表10數(shù)值可得：再生瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度全部達(dá)標(biāo)，且其值與RAP外摻比例呈正相關(guān)關(guān)系，即表明外摻RAP可有效提升再生瀝青混合料高溫抗車轍能力。

表10 動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

3.2 水穩(wěn)定性分析

借助浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比值兩個(gè)指標(biāo)表征再生瀝青混合料水穩(wěn)定性，試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表11中。

表11 水穩(wěn)定性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

從表11中數(shù)據(jù)能夠得到：再生瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度和劈裂強(qiáng)度均與RAP外摻比例呈正相關(guān)關(guān)系，并且當(dāng)RAP外摻比例為50%情形下凍融和未經(jīng)凍融劈裂強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度最大。同樣殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比值均與RAP外摻比例呈正相關(guān)關(guān)系，全部達(dá)標(biāo)，并且當(dāng)RAP外摻比例為50%情形下凍融劈裂強(qiáng)度比值增長(zhǎng)最大，即可推出外摻RAP材料可有效增強(qiáng)再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

3.3 低溫性能分析

制作再生瀝青混合料試件(規(guī)格300mm×40mm×40mm)，設(shè)置溫度為-10℃恒定進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，各試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理在表12中。

表12 低溫抗裂性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

通過(guò)表12中數(shù)據(jù)能夠看出：RAP外摻比例為20%時(shí)再生瀝青混合料彎拉應(yīng)變最高值達(dá)到冬寒地區(qū)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，RAP外摻比例為30%、40%、50%時(shí)再生瀝青混合料彎拉應(yīng)變最高值均達(dá)到冬冷地區(qū)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)[9]。在實(shí)際工程應(yīng)用中要充分結(jié)合當(dāng)?shù)囟練鉁剡x擇合適的RAP外摻比例。

3.4 抗壓回彈模量分析

制作再生瀝青混合料試件(規(guī)格：半徑50mm，高為120mm的圓柱體)，設(shè)定15℃與20℃兩種試驗(yàn)溫度進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)和回彈試驗(yàn)，各試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總于表13中。

表13 抗壓強(qiáng)度和抗壓回彈模量試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

通過(guò)表13中數(shù)據(jù)能夠看出：15℃和20℃條件下的抗壓強(qiáng)度和抗壓回彈模量值全部與RAP外摻比例呈正相關(guān)關(guān)系。RAP外摻比例在20%～40%范圍內(nèi)變化時(shí)，抗壓強(qiáng)度值和抗壓回彈模量值全部上升較快，抗壓強(qiáng)度值上升均值達(dá)到16%，抗壓回彈模量值上升均值達(dá)到36.0%。當(dāng)RAP外摻比例超過(guò)該范圍后，抗壓強(qiáng)度值和抗壓回彈模量值全部增幅較小。

4 總結(jié)

主要研究RAP外摻比例對(duì)廠伴熱再生混合料性能的影響。首先分析新瀝青和原瀝青的性能指標(biāo)，然后確定再生劑比例與最佳油石比等參數(shù)。對(duì)各RAP外摻比例的再生瀝青混合料進(jìn)行高溫抗車轍性能、抗水損害性能、低溫抗裂性能、抗壓回彈模量等試驗(yàn)并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后得到如下三個(gè)結(jié)論：

(1)通過(guò)再生劑可恢復(fù)RAP材料性能，合理的RAP材料分級(jí)可避免再生瀝青混合料不均勻現(xiàn)象發(fā)生。

(2)外摻RAP可有效提升再生瀝青混合料的高溫抗車轍性能、抗水損害性能，且與RAP外摻比例呈正相關(guān)關(guān)系。

(3)在試驗(yàn)溫度15℃和20℃條件時(shí)再生瀝青混合料的抗壓強(qiáng)度值和抗壓回彈模量值與RAP外摻比例呈正相關(guān)關(guān)系。