高劑量RAP再生溫?fù)綖r青復(fù)合料路用功效實(shí)驗(yàn)研究

文/肖宏宇、劉琦

1 前言

瀝青復(fù)合料溫?fù)皆偕に囀且环N綜合溫?fù)脚c熱再生工藝雙重優(yōu)勢的新技術(shù)，能夠在降低施工操作溫度同時，間接降低污染物排放，體現(xiàn)了路用建設(shè)技術(shù)材料循環(huán)利用與有效節(jié)能減排。本研究在試驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)過程中，設(shè)計(jì)了3 種高劑量RAP 再生復(fù)合料，摻配回收料比率分別是65%、75%、85%，同時對高劑量再生瀝青復(fù)合料溫?fù)桨柙偕に噷?shí)施進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究[1]。

2 溫?fù)桨柙偕に噷?shí)驗(yàn)方案

2.1 溫?fù)絼┎牧?/h3>

選擇應(yīng)用兩款不同型式的變性劑，即Sasobit 溫?fù)絼┖虳efuron 溫?fù)絼?/p>

2.1.1 Sasobit 溫?fù)絼?/p>

Sasobit 變性作用一般體現(xiàn)在對高溫功效和抗老化功效的改善上，其變性機(jī)理為復(fù)合料溫度降低到90℃時，溶液析出沙索溫?fù)絼?，從而鎖定了早先混溶瀝青中飽和蠟類、油類組分，瀝青即使在夏季高溫環(huán)境下亦不會泛油發(fā)軟，進(jìn)而極大緩解瀝青路面發(fā)生車轍病害。瀝青發(fā)生老化是由于組分中利于路用功效的組分逐步流失所引發(fā)，Sasobit 變性劑利于鎖定瀝青中輕質(zhì)蠟類、油類組分，進(jìn)而提高瀝青抗老化功效。該款溫?fù)絼└黜?xiàng)功效如表1具體所示[2]。

表1 變性劑各項(xiàng)功效指標(biāo)參數(shù)

2.1.2 Defuron 溫?fù)絼?/p>

Defuron溫?fù)絼┏尸F(xiàn)為淡黃色液體，實(shí)際施工中可以跟瀝青攪拌均勻后應(yīng)用。該溫?fù)絼儆诒砻婊钚孕蜏負(fù)絼?，能夠減少瀝青混凝土施工溫度。變性成分作用是提高抗落剝功能，該款溫?fù)絼┛捎糜诟鞣N橡膠瀝青、變性瀝青、基質(zhì)瀝青中，所需劑量亦比較少。冬季低溫條件施工、隧洞施工劑量為瀝青質(zhì)量的0.4%～0.5%，養(yǎng)護(hù)施工、大比例熱再生、山區(qū)施工劑量為瀝青質(zhì)量的0.3%～0.5%。

表2 變性劑Defuron 各項(xiàng)功效指標(biāo)參數(shù)

2.2 實(shí)驗(yàn)方案

本研究中，對溫?fù)郊夹g(shù)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容側(cè)重于加進(jìn)溫?fù)絼┮院螅瑴p少預(yù)熱和攪拌溫度對于再生瀝青復(fù)合料路用功效的影響，如果還能保持良好的應(yīng)用功效，就顯示溫?fù)郊夹g(shù)可以與高劑量熱再生技術(shù)結(jié)合，兩者可以相輔相成發(fā)揮作用[3]。

選用AC-13 型級配瀝青復(fù)合料，應(yīng)用75%RAP劑量的再生瀝青復(fù)合料，研究添加Sasobit 溫?fù)絼?、Defuron 溫?fù)絼┑脑偕鷱?fù)合料的路用功效，與無變性劑的再生復(fù)合料開展比較。這兩種溫?fù)絼墓π?、?yīng)用方法上存在一定差異，Sasobit 溫?fù)絼┦枪腆w顆粒，一般選用“干拌法”添加到瀝青復(fù)合料中。在本研究中，沙索加進(jìn)時機(jī)是在再生復(fù)合料與新骨料攪拌過程中，相關(guān)文獻(xiàn)顯示，Sasobit 溫?fù)絼┑膭┝渴菫r青總量的3%。Defuron 溫?fù)絼┦且环N液體變性劑，可以選取摻在新瀝青亦或再生劑中，本研究中因?yàn)檫x用霧噴法開展再生劑的添加，因此將Defuron溫?fù)絼饺朐谠偕鷦├锩?，增?qiáng)變性劑的擴(kuò)散率，以達(dá)到更好的溫?fù)焦π?。Defuron 溫?fù)絼┑膭┝繛闉r青總量的0.5%，溫?fù)脚c熱摻拌工藝的溫度設(shè)定見表3具體所示。溫?fù)郊夹g(shù)相比于熱摻技術(shù)，瀝青、礦料加熱及攪拌溫度降低了25℃。

表3 熱摻拌、溫?fù)桨柙偕鷱?fù)合料溫度參數(shù)設(shè)定

3 溫?fù)桨柙偕鸀r青復(fù)合料路用功效實(shí)驗(yàn)

溫?fù)皆偕鸀r青復(fù)合料路用功效實(shí)驗(yàn)方法選用常規(guī)瀝青復(fù)合料的實(shí)驗(yàn)方法，路用功效實(shí)驗(yàn)也包括高溫車轍實(shí)驗(yàn)、水穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)等。

3.1 高溫車轍實(shí)驗(yàn)

動穩(wěn)度是評價瀝青復(fù)合料耐高溫車轍能力的技術(shù)指標(biāo)，動穩(wěn)度越高，瀝青復(fù)合料在高溫條件下抵御外部形變的效能就越強(qiáng)；瀝青再生復(fù)合料在車轍實(shí)驗(yàn)時，有些試樣剛開始會構(gòu)成車轍，45min 左右達(dá)3～4mm 深度，但在后面內(nèi)車轍的加深速度很緩慢，導(dǎo)致在計(jì)算動穩(wěn)度時該值太大，一組試驗(yàn)的三個試樣變異常數(shù)太大，需要重新開展實(shí)驗(yàn)。溫?fù)皆偕鸀r青復(fù)合料的車轍實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4具體所示。

表4 溫?fù)桨柙偕鸀r青復(fù)合料車轍實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表4數(shù)據(jù)揭示，兩種溫?fù)皆偕鷱?fù)合料高溫功效都符合規(guī)范需求，相對于無溫?fù)絼┑膭┝吭偕鸀r青復(fù)合料，溫?fù)綖r青復(fù)合料的高溫功效要優(yōu)于再生熱摻拌瀝青復(fù)合料，Defuron 溫?fù)綖r青復(fù)合料的動穩(wěn)度與熱摻拌瀝青復(fù)合料的差異不大，動穩(wěn)度介于65%RAP 劑量及85%RAP 劑量再生熱摻拌瀝青復(fù)合料間。溫?fù)皆偕鸀r青復(fù)合料的高溫功效滿足規(guī)范需求，Sasobit 溫?fù)絼┯凶冃愿邷毓πУ墓δ?，略大于熱摻拌瀝青復(fù)合料的高溫功效，Defuron 溫?fù)綖r青復(fù)合料的高溫功效與熱摻拌瀝青復(fù)合料的相近。

3.2 水穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

3.2.1 馬歇爾浸水實(shí)驗(yàn)

馬歇爾浸水實(shí)驗(yàn)是評價瀝青復(fù)合料抵抗水損害的技術(shù)指標(biāo)之一。制作兩組標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試樣，反正面擊實(shí)75 次，每組4 個試樣；試驗(yàn)組在60℃恒溫水浴箱浸泡24h 以后，測試穩(wěn)定度MS1，比對組在60℃恒溫水浴箱浸泡30～40min 以后測出穩(wěn)定度MS，試驗(yàn)組與比對組的穩(wěn)定度比值MS1/MS 為殘留穩(wěn)定度MS0，溫?fù)皆偕鷱?fù)合料馬歇爾浸水實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5具體所示。

表5 溫?fù)桨柙偕鸀r青復(fù)合料馬歇爾浸水實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表5數(shù)據(jù)揭示，浸水前后溫?fù)皆偕鸀r青復(fù)合料馬歇爾穩(wěn)定度均符合高出8kN 的規(guī)范需求，殘留穩(wěn)定度也滿足高出8kN 的規(guī)范需求，表明再生后溫?fù)綖r青復(fù)合料在抗水損害性能上可以符合規(guī)范技術(shù)需求。

3.2.2 融凍劈裂實(shí)驗(yàn)

融凍劈裂實(shí)驗(yàn)制備試樣與馬歇爾實(shí)驗(yàn)在擊實(shí)頻次上存在差異，融凍劈裂實(shí)驗(yàn)需要反正面各擊實(shí)50次，同樣隨機(jī)將試樣分成2 組，各組4 個試樣。試驗(yàn)組試樣首先需要開展真空飽水實(shí)驗(yàn)，將試樣放在滿水盆中，置于97.3～98.7kPa 的真空箱中，保持15min；時間滿足后即可恢復(fù)常壓，并置放0.5h。取出試樣放入密封塑料袋并加進(jìn)10ml 水，在-18～±2℃的恒溫冰箱中冰凍16h，冰凍時間到了以后，除去塑料膜，試樣放入60℃恒溫浴水箱浸泡24h，這就實(shí)現(xiàn)了一次融凍循環(huán)過程。對照組無須做其他處理，將試驗(yàn)組、對照組試樣在劈裂試驗(yàn)開始之前，浸入恒溫25℃的水箱中不低于2h，取出后即科開始劈裂實(shí)驗(yàn)。加荷速度是50mm/min，獲得實(shí)驗(yàn)的最大載荷。

融凍劈裂實(shí)驗(yàn)相較馬歇爾浸水實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷了一次融凍循環(huán)，可較好地模擬自然環(huán)境條件下瀝青路面隨環(huán)境溫度變化而發(fā)生的溫度應(yīng)力變化，能夠更加綜合地評估再生復(fù)合料的水穩(wěn)功效。在試驗(yàn)中，記錄未經(jīng)融凍循環(huán)過程實(shí)驗(yàn)的比對組劈裂強(qiáng)度，通過融凍循環(huán)過程實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)組劈裂強(qiáng)度為RT2，則融凍劈裂強(qiáng)度比為RT2/RT1，再生瀝青復(fù)合料的融凍劈裂實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6具體所示。

表6 溫?fù)皆偕鸀r青復(fù)合料融凍劈裂實(shí)驗(yàn)結(jié)果

摻Defuron 變性劑的再生復(fù)合料劈裂強(qiáng)度要大于摻Sasobit 的，并且Defuron 溫?fù)皆偕鸀r青復(fù)合料與熱摻拌再生復(fù)合料功效類似。另外，融凍劈裂強(qiáng)度規(guī)律明顯，Sasobit 的劈裂強(qiáng)度比Defuron 和熱摻拌再生瀝青復(fù)合料的均要低。盡管增強(qiáng)了瀝青復(fù)合料的壓密度，降低了間隙率，一定程度強(qiáng)化了瀝青復(fù)合料的劈抗拉強(qiáng)度，但其自身成分即為蠟，在融凍循環(huán)過程過程中，對瀝青再生復(fù)合料劈抗拉強(qiáng)度會產(chǎn)生負(fù)面影響。

4 結(jié)語

基于Sasobit 和Defuron 摻加劑，75%的RAP 摻拌量所形成的再生瀝青復(fù)合料，其路用功效實(shí)驗(yàn)揭示：溫?fù)皆偕鸀r青復(fù)合料的施工溫度降低25℃，其路用功效依然完好。除此之外，溫?fù)皆偕鸀r青復(fù)合料能夠減少生產(chǎn)過程中的有害氣體排放，控制緩解瀝青二次老化問題。雖然溫?fù)綖r青復(fù)合料的其他功效略低于熱摻再生瀝青復(fù)合料，但仍符合路用規(guī)范需求。