再生瀝青路面集料（RAP）混合配制的水分滲透性能分析

摘要 文章旨在分析再生瀝青集料（RAP）的混合配比及其水分滲透性能，以評估其在道路工程中的實際效果和水穩(wěn)定性。首先，在實驗中選擇不同比例的RAP骨料（10 %、20 %、50 %和100 %）替代天然骨料，進行了混合料配比設計；然后，采用濕度100%、溫度22℃±2℃的條件進行了試樣制備。研究結果表明，再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)混合料，空隙率最低，表現出較好的抗水損害性能。同時，提出了4種有效的路面維修方案，以提高其結構的穩(wěn)定性，延長道路的使用壽命。

關鍵詞 再生瀝青路面集料；混合配制；滲透性能

中圖分類號 U416.217 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）05-0113-03

0 引言

水損害一直以來都是導致道路瀝青混合料使用壽命降低的主要因素之一[1]。在自然及路面車輛載荷的共同作用影響下，隨著再生瀝青路面集料（Recycled Asphalt Pavement Aggregate，RAP）中老化瀝青輕質組分的不斷流失，使得新舊集料性能也產生明顯差異，嚴重影響集料的黏附性能，更容易受到水分的滲透[2]，這將導致路面集料級配結構的逐漸削弱，引起瀝青老化、路面結構性能呈現明顯下降趨勢，這也是再生瀝青路面混合料施工面臨的難題所在[3]。因此，針對再生混合料的水穩(wěn)定性能進行分析，對再生瀝青路面結構的綜合評價有著重要意義。

1 再生瀝青路面集料的性能分析

1.1 原路面材料的級配

參照《公路瀝青路面再生技術規(guī)范》（JTG F41—2020）要求，選擇對A1段路面進行再生修復，以馬歇爾設計方法確定再生混合料的配比。針對舊路面，利用維特根銑刨機銑刨RAP材料，并進行篩分，統(tǒng)計得到的結果見表1所示。

表1篩分結果表明，考慮路面材料在外界交通載荷的影響下，30 mm、20 mm尺寸的篩孔通過率均為100%，15 mm尺寸篩孔通過率均大于90%。隨著RAP級配的變化，將RAP抽取后的集料篩分與干篩進行對比，選擇1 mm最小孔徑進行篩分，抽取后的篩分集料占比為8.5%，直接干篩的占比則為0.7%。

1.2 瀝青與含水量

參照《公路瀝青路面再生技術規(guī)范》要求，根據表1銑刨的RAP材料，確定RAP材料的瀝青，得到的指標要求見表2所示：

根據指標要求，分別對普通混合料和RAP材料進行含水量試驗，得到最佳的含水量系數，見表3所示：

1.3 集料的物理力學性能

為滿足常規(guī)一級公路各層集料的要求，在再生混合料級配設計過程中，通常將舊料作為一種集料輔助添加。選擇路面結構取刨銑料進行試驗，測定集料的密度與吸水率，見表4所示：

在實際施工中，由于瀝青的黏性作用，RAP細顆粒粉料與集料黏結在一起，這也包含了粗集料與細集料[4]。因此，參照《公路瀝青路面再生技術規(guī)范》相關要求，針對粗、細集料的密度，吸水率及瀝青黏性等多重指標，確定新集料的主要技術指標見表5所示：

2 再生瀝青集料混合配比設計

2.1 再生瀝青集料的混合配比

為更好地研究摻量RAP骨料的實際成效，分別選擇10%、20%、50%、100% RAP骨料替代天然骨料進行混合料的配比設計[5]。劉祥等[6]將混合料的配比置于400 L的機械攪拌機進行實驗，將集料與實驗用水的1/2混合并加入水泥攪拌放入模具，選擇滲透樣品濕度100%、溫度為22℃±2℃，分別得到混合比例的參數，見表6所示：

2.2 再生混合料最佳瀝青含量計算

針對路面舊料進行再生瀝青混合料的新料摻配設計，選擇摻配率分別為5%、15%、25%，以確定最佳的再生新料。參照美國瀝青協會再生瀝青混合料估算的經驗公式，進行再生瀝青混合料中大概瀝青用量的估算，如下：

P = 0.035 A+0.045 B+mC+F （1）

式中，P——再生瀝青混合料中的大概瀝青用量（%）；m——再生瀝青混合料中舊瀝青的含量比例，當0.075 mm篩孔通過率為6%～10%時，取0.18，當0.075 mm篩孔通過率≤5%時，取0.2；A、B、C——2.36 mm以上、0.075～2.36 mm之間、0.075 mm以下的集料比例（%）；F——再生瀝青混合料中新添加的瀝青含量（%），取值由集料的吸水率決定，F取0%～2%，缺乏資料時取0.7%。

3 RAP混合配制的水分滲透性能分析

3.1 滲水系數的檢驗

該文選擇的再生瀝青混合料的滲水系數，一般采用路面滲水儀測定交通載荷條件下車轍輪碾成形的試件，然后參照《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》的施工要求，以檢測路面的水分滲透性能，得到的結果見表7所示：

3.2 再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性

由于受瀝青混合料粗骨料空隙率較大因素的影響，在車輛交通載荷的作用下，當水分滲入路面結構時產生滯留對路面造成水損害，使得水分滲入集料表面導致瀝青混合料失去黏力，引起瀝青膜逐漸出現剝離的現象[7]。

根據現有的水穩(wěn)定性評價方法，該文采用浸水馬歇爾實驗綜合評估再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性能[8]。浸水馬歇爾方法：將表2中RAP材料的瀝青指標代入式（1），計算得到再生瀝青混合料的含量，然后分別就不同再生類別摻配率條件下進行浸水馬歇爾實驗，得到的結果見表8所示：

由表８可知，γf代表瀝青混合料的毛體積相對密度，VV代表空隙率，MS0代表浸水殘留穩(wěn)定度。舊料摻配的混合料密度最大，新料最低；再生混合料浸水殘留穩(wěn)定度最高，表明再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性最優(yōu)。再生瀝青混合料空隙率最小，具備良好的抗水損害性能。因此，在道路實際施工中，再生瀝青路面集料混合料是承載交通載荷能力的最佳選擇。

3.3 路面維修方案

路面水損害是外部與內部因素共同作用的結果，外部因素主要包括雨雪等水分的滲入而導致的路面結構損害，當車輛載荷作用時，路面產生動力水壓導致瀝青從集料表面脫落；內部因素主要包括瀝青老化使得黏性降低、混合料離析造成的孔隙率過大，以及排水設計等眾多因素。因此，針對路面結構的損害程度，當選擇深層次再生方式進行路面維修時，可采取以下4種修復方案：

（1）針對路面結構為水泥穩(wěn)定碎石層與水泥穩(wěn)定風化砂基層的局部損害，當基層反算模量在2 000～3 500 MPa路段時，采用乳化瀝青廠拌冷再生做基層與泡沫瀝青廠拌冷再生做基層的2種方案。方案1分別將瀝青層的10 cm和16 cm刨銑挖除，然后選用乳化瀝青再生劑和再生層做瀝青混凝土面層，從而得到再生瀝青路新結構為15 cm再生瀝青上基層+7 cm混合料，見圖1所示：

（2）同樣條件下，方案2與方案1相同，區(qū)別在于選擇泡沫瀝青廠拌冷再生做基層。

（3）針對瀝青路面結構完整，但出現裂縫的情況下，當基層反算模量為5 000 MPa以上的路段時，分別采用泡沫瀝青就地冷再生做基層與乳化瀝青現場冷再生做基層的兩種方案。方案3針對4 cm混凝土層刨銑，對剩余6 cm混凝土層與1 cm水泥穩(wěn)定層就地冷再生，從而得到新的再生路面為15 cm水穩(wěn)基層+9 cm冷再生層+4 cm再生劑熱拌混合料，見圖2所示：

（4）針對4 cm混凝土層刨銑，對剩余6 cm混凝土層與7 cm水泥基層進行就地乳化瀝青冷再生，從而得到再生新路面為16 cm乳化瀝青冷再生層+6 cm再生劑熱拌混合料；封層瀝青為70號A級別道路的石油瀝青，灑布量為1.2～1.4 kg/m2，石料灑布量為5.0～7.0 kg/m2。見圖3所示：

4 結論

瀝青路面以其自身優(yōu)越的使用性能，在道路施工中逐漸替代水泥路面成為主要形式，但因其受自然條件、水分侵蝕、交通載荷等多重因素影響，出現諸多道路病害而導致路用性能不斷下降。針對瀝青路面出現的狀況，目前熱再生與冷再生技術是路面養(yǎng)護最常見的方式。針對再生瀝青路面集料混合配制的水分滲透性能進行了分析，得到以下結論：

（1）通過刨銑舊路面取樣，表明舊路面表層瀝青含量具備再生價值，但其老化程度嚴重、舊集料粗料偏多。在設計再生瀝青混合料時，主要考慮的就是水穩(wěn)定性能與耐久性能。

（2）浸水馬歇爾實驗分析再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性，表明舊料摻配的混合料密度最大，而新料最低；再生混合料的浸水殘留穩(wěn)定度最高，表明再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性最優(yōu)，是公路路面結構的最佳選擇。

參考文獻

[1]楊柳.再生瀝青路面集料回彈模量與水分的相關性研究[J].西部交通科技， 2022（1）：27-30.

[2]田桐.再生瀝青路面和再生混凝土骨料的水力特性研究[J].建筑機械， 2022（1）：55-58.

[3]朱德勝，劉凱旋，殷杰，等.溫度對RAP填料壓縮及滲透特性的影響[J].江蘇大學學報（自然科學版）， 2022（3）：346-350.

[4]徐正林，葉勤，曹榮吉，等.一種瀝青路面再生封層材料滲透性能評價方法：CN201811312168.0[P].2019-01-01.

[5]馮雷雷，楊博，劉洪海.一種新型霧封層材料的研發(fā)及其性能[J].化學與粘合， 2023（2）：139-143.

[6]劉祥，李波，李艷博.RAP摻量對再生瀝青路面基層性能影響研究[J].中外公路， 2015（1）：28-32.

[7]徐海雷.滲透性再生劑研發(fā)及再生瀝青混合料性能研究[D].西安：長安大學， 2018.

[8]李亞楠.基于三級分散系理論的乳化瀝青冷再生混合料性能研究及應用[D].北京：中國石油大學， 2019.