熱再生瀝青混合料耐久性研究

徐志榮

(陜西省延安公路管理局，陜西延安 716000)

0 引言

路面維修改造會產生大量的廢舊瀝青混合料。瀝青混合料再生技術可以充分利用回收瀝青混合料(RAP)，出于節約資源，保護環境的需要，該技術將會得到廣泛使用。由于添加了RAP，再生瀝青混合料的耐久性能成了關注的焦點。雖然RAP中的老化瀝青靠再生劑進行了軟化恢復，但其經受攤鋪和使用期間的老化后，路用性能如何尚無定論，對再生混合料的耐久性能評價也缺乏系統研究。

本文通過對熱再生瀝青混合料的短期老化(STOA)和長期老化(LTOA)模擬，采用多個指標來評價不同壽命階段的熱再生瀝青混合料的路用性能，以此研究其耐久性。

表1 瀝青技術性能指標

1 試驗材料

1.1 瀝青膠結料和集料

瀝青膠結料選用埃索90號瀝青，技術指標見表1。再生劑是自行配制的，技術性能見表2，再生劑摻量為老化瀝青的10%。粗集料采用石灰巖破碎的碎石;細集料采用石灰巖石屑;填料采用石灰巖磨細的礦粉，各檔料的密度見表3。集料的各項指標滿足規范要求。

表2 再生劑技術性能

表3 礦料的密度

1.2 回收料

回收瀝青混合料(RAP)中瀝青含量為4.5%，RAP礦料級配篩分結果見表4，不滿足規范級配的要求，需摻加新集料加以調整。

表4 RAP篩分結果和AC-16型礦料級配

1.3 混合料配合比設計

熱再生瀝青混合料配合比按馬歇爾法設計，試驗級配為AC-16型，見表4。其中RAP摻量分別為20%和40%。根據馬歇爾試驗確定的最佳瀝青用量為4.5%。同時與未摻RAP的普通混合料進行性能對比試驗。

2 試驗方法

2.1 試件制備

首先將預熱(120℃)的回收料放入拌鍋，將適量的再生劑加入并進行拌和，然后將預熱的新礦料、瀝青及礦粉依次按設定的時間加入，將拌和均勻的混合料按試驗規程進行成型，并按要求切割成相應尺寸的試件。

2.2 老化模擬

STOA用來模擬瀝青混合料在施工現場鋪筑過程中的老化，而LTOA用來模擬路面使用5年～7年服務年限內的老化，在進行長期老化前需對其短期老化。老化模擬方法按SHRP瀝青混合料老化標準(SHRP M007)進行。

STOA模擬方法:將拌和好的瀝青混合料攤鋪在搪瓷盤中，按21 kg/m2～22 kg/m2攤鋪均勻，然后將其放入135℃ ±1℃的烘箱中，在強制通風的條件下恒溫4 h±5 min。經上述方法模擬得到了短期老化混合料，然后按2.1節方法成型試件。短期老化的實質是對混合料的老化。

LTOA模擬方法:將短期老化后的混合料，在規定的拌和溫度下成型試件。將成型好的試件置于85℃ ±1℃烘箱中，在強制通風的條件下恒溫120 h±0.5 h，再將烘箱中試件自然冷卻至室溫。其實質是在短期老化的混合料基礎上，再對成型試件進行老化。

2.3 路用性能試驗

瀝青混合料老化前后高溫、低溫和水穩性能試驗均按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》的規定進行。

3 試驗結果及分析

3.1 老化后高溫性能

從表5中結果可以看出，加入不同比例RAP的再生瀝青混合料的動穩定度都比普通瀝青混合料的動穩定度高，并隨RAP摻加量增加，再生瀝青混合料的動穩定度增大。由于回收料中的瀝青經過了長期的使用而老化變硬，勁度變大，從而使再生瀝青混合料的高溫性能比普通瀝青混合料的好。

表5 瀝青混合料老化前后動穩定度

由此可見，采用同一級配不同比例回收料的再生瀝青混合料與普通瀝青混合料經老化后，再生瀝青混合料相比普通瀝青混合料動穩定度要大，永久變形量要小，即高溫穩定性要好，說明再生料是可以經受長期老化的。老化后再生瀝青混合料和普通瀝青混合料的高溫穩定性均有較大程度的增加，僅從這一指標來說，很難區分其耐久性，還需綜合其他指標來做出評價。

3.2 老化后低溫性能

瀝青混合料老化前后低溫彎曲試驗極限彎拉應變結果如圖1所示，由此表明，再生瀝青混合料的低溫性能與普通混合料處于同等水平。經STOA后，不同RAP含量的再生瀝青混合料的極限拉伸應變減小，極限破壞強度均上升，反映了混合料中的瀝青逐漸老化變硬的過程。

圖1 瀝青混合料老化前后極限彎拉應變

圖2為瀝青混合料極限彎拉應變經歷STOA和LTOA后相比老化前的下降幅度，由此可見，經STOA后再生瀝青混合料的極限應變的下降幅度低于普通瀝青混合料。表明再生瀝青混合料老化后低溫性能不低于普通瀝青混合料，這與再生劑擴散作用有很大關系。

圖2 混合料老化前后極限彎拉應變下降量

LTOA后，瀝青混合料的極限彎拉應變降低，低溫性能下降，這是瀝青不斷老化，硬度增加的結果。

總體來說，經過STOA和LTOA后，再生瀝青混合料的低溫性能稍低于普通瀝青混合料，但LTOA后的低溫性能的衰減速度比較緩慢。

3.3 老化后水穩定性

圖3為再生瀝青混合料老化前后凍融劈裂試驗強度比(TSR)的試驗結果。從圖3中可以看出:經STOA后，不同瀝青混合料凍融劈裂試驗強度比都增加，說明STOA能提高再生瀝青混合料的水穩性能。這是因為STOA期間瀝青充分浸潤集料表面，同時瀝青中輕質油分的揮發以及瀝青質含量的增加，提高了瀝青的粘度，從而有利于瀝青和集料的粘附。再生瀝青混合料的提升幅度大于普通瀝青混合料。

除了上述原因外，由于拌和時RAP彼此之間的粘結，以及與新瀝青的粘結性能較差，在STOA過程中再生劑與老化瀝青充分融合，使新、老結合料在界面處的粘結變得更加緊密。與STOA后的結果比較，經LTOA后瀝青混合料的凍融劈裂強度比呈下降趨勢，即抗水損害能力變差。與之前相比，再生瀝青混合料下降的幅度與普通混合料相近。但經STOA和LTOA后，再生瀝青混合料凍融劈裂強度比都大于普通瀝青混合料。

圖3 老化后瀝青混合料凍融劈裂試驗結果

綜上所述，再生瀝青混合料具有良好的高溫性能、低溫性能和水穩性，特別是高溫抗車轍性能。經STOA和LTOA后，高溫性能、低溫性能和水穩性均有降低，但降幅較小，表明其耐久性能較好。總體來說，再生瀝青混合料耐久性能和普通瀝青混合料沒有明顯區別。

4 結語

1)經過相同條件下的老化后，再生瀝青混合料比普通瀝青混合料動穩定度要大，從高溫穩定性上來說，再生瀝青混合料可以經受長期老化。

2)在相同的老化條件下，STOA后再生瀝青混合料低溫性能降幅低于普通瀝青混合料;而LTOA后再生瀝青混合料低溫性能降幅與普通瀝青混合料相當。

3)STOA后再生瀝青混合料水穩定性有所增加，而LTOA后水穩定性下降，兩階段老化后再生瀝青混合料劈裂強度比均大于普通瀝青混合料。

4)綜合比較老化前后混合料多項路用性能的變化規律，證明再生瀝青混合料抗老化能力優于普通瀝青混合料。

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