生物質(zhì)再生劑對瀝青混合料的影響研究

徐 浩 陸兆峰

（重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶400074）

再生技術(shù)在國內(nèi)外的道路工程領(lǐng)域已經(jīng)得到相當(dāng)廣泛的運(yùn)用，傳統(tǒng)石油基再生劑產(chǎn)品性能不穩(wěn)定、不可持續(xù)、價格昂貴等缺點(diǎn)，目前，已有國內(nèi)外工作者開始研究利用生物質(zhì)油作為再生劑基礎(chǔ)油分，希望突破石油基類再生劑易于揮發(fā)、穩(wěn)定性差、老化瀝青再生率低、RAP 摻量低等難題。有相關(guān)研究證明利用生物質(zhì)油料代替?zhèn)鹘y(tǒng)石油類再生劑對老化瀝青進(jìn)行性能恢復(fù)是一項(xiàng)具有廣闊前景的技術(shù)?；诖耍疚倪x用生物質(zhì)油作為瀝青再生劑基礎(chǔ)油分開發(fā)高性能環(huán)保型瀝青再生劑，對再生瀝青混合料性能進(jìn)行研究分析，以此為生物能源在道路工程領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)與方向。

1 再生混合料常規(guī)性能分析

本文瀝青選用某高速回收廢舊瀝青、東海70#基質(zhì)瀝青，再生劑選用自制SW-1 生物質(zhì)再生劑，常規(guī)指標(biāo)見表1，集料選用某高速中下面層AC-16 銑刨料摻配率為30%、40%、50%，新料石灰?guī)r規(guī)格為0～5mm、5～15mm 兩檔，目標(biāo)級配為AC-16 中值，根據(jù)研究確定舊料摻配率為0%、30%、40%、50%時，對應(yīng)的最佳瀝青用量分別為4.74、4.81%，4.96%、5.06%，再生劑最佳摻量為7.5。

對混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)。為防止RAP 二次老化RAP 烘箱溫度設(shè)置為115℃，保溫3-4h 后倒入180℃拌鍋內(nèi)，攪拌30s后向拌鍋中加入一定摻量的再生劑，攪拌30s 后，依次加入新集料、新瀝青以及礦粉，分別拌和一定時間后出料，利用擊實(shí)儀制備標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件，并測試各項(xiàng)基本物理性能，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

從表2 中可看出，隨著RAP 摻配率的增大，再生瀝青混合料的空隙率VV 呈逐漸增大趨勢，在于隨著RAP 摻量的增大，再生瀝青的整體流動性能有所減弱，礦料間隙的填充率降低，再生瀝青混合料的空隙率VV 就呈增大趨勢。隨著RAP摻配比例的增加，再生瀝青混合料的穩(wěn)定度MS 逐漸增大，在于隨著RAP 摻配率的增大，舊瀝青含量增多，瀝青結(jié)合料稠度增大，導(dǎo)致再生瀝青混合料的MS 逐漸增大。

表1 SW-1 生物質(zhì)再生劑常規(guī)指標(biāo)

表2 不同RAP 摻量再生混合料常規(guī)性能

2 高溫穩(wěn)定性

按照前文所述方法拌制再生瀝青混合料，并碾壓成型車轍板，將車轍板置于60℃恒溫箱內(nèi)保4h 溫后，進(jìn)行車轍試驗(yàn)，具體測試結(jié)果見圖1。

圖1 動穩(wěn)定度隨RAP 摻量變化結(jié)果

從1 中可發(fā)現(xiàn)，不同RAP 加入量條件下，再生瀝青混合料的動穩(wěn)定度DS 的值均滿足規(guī)范要求的高于800 次/mm，隨著RAP 摻加比例的增大，再生混合料的DS 值逐漸增大，主要原因在于：RAP 中的老化瀝青相對含量隨摻量增大而增加，老化瀝青的存在使得膠結(jié)料料整體勁度提高，再生混合料高溫抗變形能力增強(qiáng)。

3 低溫抗裂性

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)規(guī)定，本文通過測試小梁試件在低溫時(-10℃)的抗彎強(qiáng)度、破壞彎拉應(yīng)變、破壞彎曲勁度模量評價其低溫抗裂性能。

表3 不同RAP 摻量再生混合料低溫性能

從表3 可以看出，隨著RAP 摻量的增加，再生混合料的抗彎拉強(qiáng)度（RB）逐漸減小，彎曲勁度模量（SB）逐漸增大，說明摻加RAP 料的對再生瀝青混合料的低溫抗裂性能不利，隨著摻量的提高，再生混合料的低溫性能指標(biāo)均呈劣化趨勢，即瀝青路面更易產(chǎn)生低溫開裂病害，主要是因?yàn)镽AP 比例增加，新舊瀝青混溶不足，裹附舊集料的瀝青出現(xiàn)分層，分層界面更易發(fā)生破壞，再生混合料的低溫抗裂能力變差。

4 水穩(wěn)定性能

本研究采用凍融劈裂試驗(yàn)來評價再生混合料的水穩(wěn)定性能。試驗(yàn)結(jié)果見表4 所示，表中試驗(yàn)結(jié)果均為4 組馬歇爾試件測試結(jié)果的平均值。

表4 不同RAP 摻量再生混合料水穩(wěn)定性能

由表4 知，不同RAP 摻量的再生混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比TSR 的試驗(yàn)值均滿足規(guī)范要求，隨著廢舊瀝青混合料的摻量增大，TSR 呈下降趨勢，說明再生混合料的水穩(wěn)定性能收到RAP的影響會產(chǎn)生劣化。原因在于：隨著RAP 摻量的提高，再生瀝青混合料體系中再生膠結(jié)料中未與再生劑和新瀝青充分融合的老化瀝青的相對量增大，未充分混合的界面處形成再生瀝青混合料體系內(nèi)部的薄弱界面，故再生瀝青路面在荷載作用下更易產(chǎn)生水損害。

5 結(jié)論

本章通過研究分別對不同舊料摻配比例下的再生瀝青混合料進(jìn)行了高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性等路用性能評價。對于不同RAP 摻量（0%～50%）的再生瀝青瀝青混合料，其高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性能均能規(guī)范要求。RAP 的摻加在提高再生混合料的高溫性能的同時會使其低溫性能和水穩(wěn)定性能產(chǎn)生劣化。