微波誘導(dǎo)高RAP摻量再生瀝青混合料路用性能

孫曉峰 李磊 張寶弟 閆春圓 喬陽陽

（中化學(xué)交通建設(shè)集團(tuán)第二工程有限公司，山東 青島 266000）

一、引言

瀝青路面具有優(yōu)異的路用性能和舒適的安全行車體驗(yàn)，目前我國高等級(jí)路面廣泛使用瀝青路面。然而隨著時(shí)間的推移，瀝青路面面臨著破損、老化等問題，在瀝青路面的養(yǎng)護(hù)及維修過程中會(huì)產(chǎn)生大量的舊瀝青混合料（RAP），將這些廢舊瀝青混合料在工程上再生利用不但能達(dá)到環(huán)保的目的，還能大大減少原料的使用、節(jié)省工程費(fèi)用[1，2]。

目前，傳統(tǒng)熱輻射和熱傳導(dǎo)等加熱方式舊瀝青路面實(shí)現(xiàn)再生技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，學(xué)者對(duì)此開展過大量研究，取得了一定成果[3]。但熱輻射和熱傳導(dǎo)等加熱方式中熱量是由外而內(nèi)的傳遞，傳遞效率低，與RAP集料緊密結(jié)合的舊瀝青難以被激活；并且傳統(tǒng)加熱方式會(huì)造成路面瀝青的二次老化，嚴(yán)重影響路面的抗疲勞和低溫性能，進(jìn)而大幅縮短再生路面的使用壽命[4-6]。

采用傳統(tǒng)的熱再生技術(shù)時(shí)，RAP料的摻量一般不會(huì)過高，其摻量范圍在10%～30%之間，當(dāng)摻入的舊料比例過高時(shí)，再生混合料除了高溫穩(wěn)定性可以提高外，其水穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性等能力均有所下降，大大降低了舊路面瀝青混合料的利用率。造成這一現(xiàn)象的大部分原因在于傳統(tǒng)加熱方式對(duì)舊瀝青的激活程度和新舊瀝青之間的融合程度不夠。而微波誘導(dǎo)熱再生技術(shù)為解決這些問題提供了全新方案。微波加熱物體不是基于熱傳導(dǎo)的作用機(jī)理，被加熱混合料是內(nèi)外同時(shí)加熱，受熱比較均勻，而且微波加熱屬于電磁波加熱，加熱方式高效環(huán)保，還有利于減少路面瀝青二次加熱的老化問題[7-9]。微波誘導(dǎo)再生技術(shù)比傳統(tǒng)熱再生技術(shù)更能有效促進(jìn)瀝青混合料中舊瀝青的激活，提高新舊瀝青的融合程度，得到路用性能更優(yōu)異的再生混合料，可大量利用RAP料，減少資源浪費(fèi)降低成本，達(dá)到經(jīng)濟(jì)環(huán)保的目的。本文采用微波誘導(dǎo)技術(shù)，分析微波再生高摻量舊瀝青混合料的低溫抗裂性和水穩(wěn)定性的變化規(guī)律，可為工程應(yīng)用提供參考。

二、試驗(yàn)原材料及配合比設(shè)計(jì)

本文基于馬歇爾設(shè)計(jì)法制備AC13級(jí)配的微波再生瀝青混合料，RAP舊料的摻量比例分別為60%、70%和80%。由于相關(guān)研究均表明高舊料摻量再生瀝青的水穩(wěn)定性和低溫穩(wěn)定性會(huì)顯著降低。為此，本文分別采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和低溫小梁彎曲試驗(yàn)檢測微波加熱再生混合料的這兩項(xiàng)性能。RAP料選自某高速銑刨料，新瀝青采用70#瀝青，新集料采用石灰?guī)r，礦粉為石灰?guī)r礦粉。加熱方式選擇微波誘導(dǎo)技術(shù)，溫度選擇160℃，拌和時(shí)間為180s。微波誘導(dǎo)加熱中采用的微波頻率為2.45GHz，功率2000W。本文所用AC-13瀝青混合料的級(jí)配為規(guī)范級(jí)配中值，根據(jù)抽提后的RAP料級(jí)配、礦料的級(jí)配等合成，確?；旌狭蠞M足規(guī)范要求。

三、再生混合料路用性能試驗(yàn)結(jié)果分析

（一）水穩(wěn)定性

瀝青混合料的水穩(wěn)定性是瀝青混合料抵抗水侵害的能力。水分會(huì)減小瀝青與集料的黏結(jié)力，使瀝青界面與集料界面等發(fā)生分離，破壞瀝青混合料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，尤其在多雨地區(qū)，經(jīng)過大規(guī)模降雨路段形成積水時(shí)，會(huì)對(duì)瀝青混合料產(chǎn)生一定影響，經(jīng)過雨水沖刷后，路面出現(xiàn)麻面，剝離，松散、坑洞等，基層進(jìn)而產(chǎn)生唧泥、變形等病害。本文采用浸水馬歇爾試驗(yàn)來評(píng)價(jià)微波再生瀝青混合料的抗水損害性能，從測試數(shù)據(jù)得出，無論采用何種加熱再生方式，再生瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度均隨著RAP舊料摻加比例的提高而降低，近似呈線性關(guān)系，RAP摻量為60%時(shí)的水穩(wěn)定性最好。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，微波誘導(dǎo)再生瀝青混合料的浸水馬歇爾穩(wěn)定度要明顯高于烘箱加熱再生瀝青混合料。當(dāng)在再生混合料中分別摻入60%、70%和80%的RAP舊料時(shí)，微波再生方式下再生瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度分別為95%、88%和81%，而傳統(tǒng)加熱再生方式下得到的再生瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度則僅有83%、77%和73%。主要原因在于：舊瀝青經(jīng)過微波處理激活后，能夠與新瀝青更好地融合，瀝青混合料抵抗水損害的能力增強(qiáng)。

（二）低溫穩(wěn)定性

瀝青混合料的低溫穩(wěn)定性是指在低溫環(huán)境下抵抗收縮變形的能力，當(dāng)路面的抵抗收縮能力不足時(shí)，首先會(huì)出現(xiàn)裂縫，在行車荷載和水的共同作用下，裂縫長度逐漸發(fā)展、裂縫深度繼續(xù)加深，會(huì)出現(xiàn)路面平整度和整體性的破壞，大大降低路面的使用性能。本文采用小梁彎曲試驗(yàn)來研究微波誘導(dǎo)下的高舊摻量熱再生瀝青混合料低溫環(huán)境下抵抗收縮變形的能力。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，微波加熱再生方式和傳統(tǒng)烘箱加熱再生方式下得到瀝青混合料的彎拉應(yīng)變均隨RAP舊料摻加比例的提高而降低，表明再生瀝青混合料在低溫環(huán)境下抵抗收縮變形的能力隨著舊料摻量的提高而降低。RAP料中的舊瀝青由于老化作用變硬變脆，性能劣化，RAP摻量越多，則再生瀝青混合料中的舊瀝青含量比例越高，導(dǎo)致再生混合料中膠結(jié)料性能和低溫特性降低。同時(shí)，摻入60%、70%和80%的RAP舊料，微波誘導(dǎo)再生方式得到的瀝青混合料的彎拉應(yīng)變?yōu)閯e為2789με、2432με和2076με，而傳統(tǒng)烘箱加熱再生方式得到的瀝青混合料的彎拉應(yīng)變則分別為2300με、1990με和1850με，這表明微波誘導(dǎo)再生方式得到的瀝青混合料的低溫性能要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)烘箱加熱再生方式得到的再生瀝青混合。這是因?yàn)槲⒉ㄗ饔孟赂嗟呐f瀝青被激活與新瀝青融合，混合料中的瀝青膠結(jié)料性能得到提高，進(jìn)而提高了瀝青混合料的低溫抗裂性。

四、結(jié)語

綜上所述，無論采用何種加熱再生方式，再生瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度均隨著RAP舊料摻加比例的提高而降低，近似呈線性關(guān)系；微波誘導(dǎo)再生瀝青混合料的浸水馬歇爾穩(wěn)定度要明顯高于烘箱加熱再生瀝青混合料，表明微波誘導(dǎo)作用下再生瀝青混合料抵抗水損害的能力得到增強(qiáng)。微波加熱再生方式和傳統(tǒng)烘箱加熱再生方式下得到再生瀝青混合料的彎拉應(yīng)變均隨RAP舊料摻加比例的提高而降低，表明再生瀝青混合料在低溫環(huán)境下抵抗收縮變形的能力隨著舊料摻量的提高而降低。同時(shí)，微波誘導(dǎo)再生瀝青混合料的彎拉應(yīng)變要明顯高于烘箱加熱再生瀝青混合料，原因在于微波作用下更多的舊瀝青被激活與新瀝青融合，再生瀝青混合料中的瀝青膠結(jié)料性能得到提高，進(jìn)而提高了混合料的低溫性能。