溫拌再生玄武巖纖維瀝青混合料路用性能研究*

李志剛

(河南交院工程技術有限公司， 河南 鄭州 450000)

中國早些年鋪筑的瀝青路面已逐漸進入大中修期，產(chǎn)生大量銑刨的舊瀝青混合料(RAP)。將RAP通過一定技術和工藝加以利用，對經(jīng)濟及生態(tài)環(huán)境都會產(chǎn)生重大效益，故已成為現(xiàn)階段道路建設中的重要研究方向。目前RAP再生技術還不太成熟，而將溫拌技術與再生技術相結合的研究更少。玄武巖纖維是玄武巖通過一定工藝加工而成的礦物纖維，具有良好的物理、力學性能，同時與瀝青具有較好的相容性，能改善混合料的路用性能。該文通過對RAP進行回收、抽提，研究RAP中舊瀝青的老化程度及礦料級配組成；通過對再生混合料礦料級配設計及路用性能研究，確定新瀝青的最佳摻量和溫拌劑Sasobit、再生劑SZS的合理用量，分析玄武巖纖維對溫拌再生混合料路用性能的改善效果，為混合料溫拌再生技術的應用提供理論指導。

1 原材料

1.1 RAP

舊混合料級配類型為AC-16C，粗、細集料為玄武巖碎石，填料為石灰?guī)r磨細的礦粉，瀝青為70#A級。通過銑刨對舊路面進行破碎，在銑刨現(xiàn)場不同位置取代表性的舊混合料進行室內抽提試驗，RAP礦料級配、瀝青含量及舊瀝青相關指標檢測結果見表1～3。

由表3可知：RAP中瀝青軟化點偏大，針入度較低，延度不滿足規(guī)范要求。這主要是因為隨著瀝青路面使用年限的增長，在車輛軸載及外界環(huán)境綜合作用下瀝青老化，相關性能衰退。

表1 RAP礦料級配

表2 RAP瀝青含量

表3 RAP中瀝青三大指標試驗結果

1.2 新瀝青

新瀝青選用90#A級，其主要技術指標見表4。

1.3 再生劑

選用液體SZS再生劑，其對瀝青質具有較好的稀釋效果，能提高老化瀝青的延度和針入度，使老化

表4 90#瀝青的主要技術指標

瀝青再生后的性能達到原瀝青技術指標要求。SZS再生劑的主要技術指標見表5。

表5 SZS再生劑的主要技術指標

1.4 溫拌劑

溫拌劑是一種降粘劑，能改善瀝青粘度、增強混合料的可塑性，從而降低混合料拌和施工溫度。選用Sasobit溫拌改性劑，其主要技術指標見表6。

表6 Sasobit溫拌劑的主要技術指標

1.5 玄武巖纖維

選用的玄武巖纖維為GBF11 μm～6 mm短切紗，其主要技術指標見表7。

1.6 礦料級配及馬歇爾試驗結果

再生混合料類型為AC-16C，新?lián)酱旨蠟?～5、5～10、10～15 mm玄武巖碎石，細集料為0～3 mm機制砂，填料選用石灰?guī)r磨制的礦粉。經(jīng)檢測，粗、細集料及礦粉的技術指標均滿足規(guī)范要求。

表7 玄武巖纖維的主要技術指標

RAP摻量占礦料總質量的50%，AC-16C再生混合料級配見表8。Sasobit摻量為3%(占再生混合料瀝青的質量)，通過試驗確定在Sasobit摻量為3%時，馬歇爾試件成型溫度為135 ℃，最為合理。考慮到實際生產(chǎn)經(jīng)濟性要求，確定SZS再生劑摻量為6.5%(占舊瀝青的質量)。RAP摻量為50%、Sasobit摻量為3%、SZS再生劑摻量為6.5%時，再生混合料最佳新瀝青用量及馬歇爾試驗結果見表9。

表8 再生瀝青混合料的礦料級配

注：RAP占50%。

表9 再生混合料的最佳新瀝青用量及馬歇爾試驗結果

2 路用性能研究

2.1 高溫穩(wěn)定性

通過車轍試驗評價溫拌再生玄武巖纖維瀝青混合料的高溫抗車轍能力。在溫拌再生混合料中分別摻入 0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%玄武巖纖維(占溫拌再生混合料的質量)，通過輪碾成型法成型試件。車轍試驗結果見圖1。

圖1 溫拌再生玄武巖纖維瀝青混合料車轍試驗結果

由圖1可知：隨著玄武巖纖維摻量的增大，溫拌再生混合料的動穩(wěn)定度先升高后降低，摻量為0.4%時動穩(wěn)定度改善效果最優(yōu)；摻量從0增大到0.3%時，動穩(wěn)定度增幅較大，但摻量從0.3%增大到0.4%時，動穩(wěn)定度增加不明顯。這主要是因為玄武巖纖維比表面積較大，對瀝青的吸附作用較強，能均勻分散到混合料中起到加筋、增韌的作用。但其摻量過大時，纖維在混合料中容易結團并吸收大量瀝青，造成礦料間瀝青膜變薄，降低混合料的高溫抗車轍能力。綜合考慮，玄武巖纖維最佳摻量為0.3%。

2.2 低溫抗裂性

通過小梁彎曲試驗評價溫拌再生玄武巖纖維瀝青混合料的低溫抗開裂能力，不同玄武巖纖維摻量時的試驗結果見圖2、圖3。

圖2 溫拌再生玄武巖纖維瀝青混合料最大彎拉應變試驗結果

圖3 溫拌再生玄武巖纖維瀝青混合料彎曲勁度模量試驗結果

由圖2、圖3可知：隨著玄武巖纖維摻量的增大，溫拌再生混合料的最大彎拉應變、彎曲勁度模量均先升高后降低，摻量為0.4%時達到峰值；摻量為0.4%時，最大彎拉應變、彎曲勁度模量比未摻纖維的再生混合料分別提高14.6%、15.9%。表明玄武巖纖維的摻入對溫拌再生混合料起到了加筋、增韌的效果，增強了礦料之間的抗拉強度，可減少裂縫的形成，改善溫拌再生混合料的低溫抗開裂能力。

2.3 水穩(wěn)定性

水損害是瀝青路面抗水毀能力不足的主要表現(xiàn)。通過浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗分析不同玄武巖纖維摻量時溫拌再生混合料的水穩(wěn)定性，試驗結果見圖4、圖5。

圖4 溫拌再生玄武巖纖維瀝青混合料浸水馬歇爾試驗結果

圖5 溫拌再生玄武巖纖維瀝青混合料凍融劈裂試驗結果

由圖4、圖5可知：隨著玄武巖纖維摻量的增加，溫拌再生混合料的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂殘留強度比均先升高后降低，摻量從0增大到0.3%時升高幅度較大；摻量為0.3%時，浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂殘留強度比比未摻纖維的再生混合料分別提高8.6%、11.7%。這主要是因為玄武巖纖維能均勻分散到混合料中，提高瀝青路面的密實度，增強礦料之間的粘結強度，起到加筋、增韌的效果，改善溫拌再生混合料的抗水毀能力。

2.4 滲水性能

瀝青路面的滲水能力是反映混合料密實程度的重要指標。通過對車轍板試件進行滲水試驗分析不同纖維摻量時溫拌再生混合料的密實程度，試驗結果見圖6。

圖6 溫拌再生玄武巖纖維瀝青混合料滲水試驗結果

由圖6可知：隨著玄武巖纖維摻量的增加，溫拌再生混合料的抗?jié)B水能力先升高后降低，摻量為0.3%時抗?jié)B水能力最強。這主要是因為玄武巖纖維與礦料、瀝青具有很好的相容性，能均勻分散到混合料內部填補其中的空隙，增大其密實度，改善溫拌再生混合料的抗?jié)B水能力。

3 結論

(1) 隨著玄武巖纖維摻量的增大，溫拌再生混合料的動穩(wěn)定度先升高后降低，摻量為0.4%時動穩(wěn)定度改善效果最優(yōu)，但摻量從0.3%增大到0.4% 時動穩(wěn)定度增幅不明顯。綜合考慮，玄武巖纖維最佳摻量為0.3%。

(2) 隨著玄武巖纖維摻量的增大，溫拌再生混合料的最大彎拉應變和彎曲勁度模量均先升高后降低，纖維摻量為0.4%時混合料低溫抗開裂能力改善效果最優(yōu)。

(3) 隨著玄武巖纖維摻量的增加，溫拌再生混合料的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂殘留強度比均先升高后降低，摻量為0.3%時混合料抗水毀能力改善效果最優(yōu)。

(4) 隨著玄武巖纖維摻量的增加，溫拌再生混合料的抗?jié)B水能力先升高后降低，摻量為0.3%時混合料抗?jié)B水能力改善效果最優(yōu)。