高RAP摻量熱再生瀝青混合料路用性能及應(yīng)用研究

摘要 熱再生瀝青混合料的RAP摻量一般為30%，限制了熱再生瀝青混合料對RAP的利用率。文章通過在高RAP摻量（RAP摻量為40%、50%）熱再生瀝青混合料中添加復(fù)合再生劑，通過室內(nèi)試驗開展路用性能研究，確定高RAP摻量熱再生瀝青混合料的配比，并在山東某高速公路路面再生工程項目中進行應(yīng)用。室內(nèi)試驗結(jié)果表明，50% RAP摻量熱再生瀝青混合料的高溫性能優(yōu)于40% RAP摻量，低溫性能雖然有所降低，但僅降低9%左右，表明復(fù)合再生劑能夠有效改善高RAP摻量熱再生瀝青混合料的低溫性能。而路面再生工程現(xiàn)場檢測結(jié)果表明，40% RAP摻量與50% RAP的熱再生瀝青混合料在壓實度、滲水系數(shù)、抗滑性能等方面差異較小。因此，在室內(nèi)路用性能滿足規(guī)范要求的前提下，可采用50% RAP摻量的熱再生瀝青混合料，以提升RAP利用率。

關(guān)鍵詞 公路工程；熱再生；路用性能；現(xiàn)場檢測

中圖分類號 U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0091-03

0 引言

隨著我國高速公路瀝青路面服役年限的增加，大量瀝青路面亟待維修。其中，熱再生成為路面大修工程中應(yīng)用較多的技術(shù)方式之一[1]。目前，熱再生的主要技術(shù)瓶頸之一為RAP利用率不高，主流的RAP摻量為30%以下[2]。因此，國內(nèi)外學者長期致力于提升熱再生瀝青混合料中RAP摻量的研究，得出有較多參考價值的結(jié)論。Shah等人[3]通過室內(nèi)試驗證明RAP摻量在小于15%時對熱再生瀝青混合料性能影響較小，而隨著RAP摻量增加至25%以上，對熱再生瀝青混合料的性能影響較為顯著，但可以通過精細化設(shè)計改善高RAP摻量熱再生瀝青混合料的路用性能；何兆益等人[4]對不同RAP摻量的熱再生瀝青混合料開展了路用性能研究，試驗結(jié)果表明RAP摻量增加有利于改善熱再生瀝青混合料的高溫性能，但不利于低溫性能和疲勞性能。總體而言，目前的文獻[5-7]研究表明，RAP摻量增加主要損害熱再生瀝青混合料的低溫和疲勞性能。

該文基于某高速公路大修工程，對高RAP摻量熱再生瀝青混合料的路用性能進行室內(nèi)試驗，并通過現(xiàn)場試驗段檢測高RAP摻量熱再生瀝青混合料的現(xiàn)場指標，相關(guān)研究成果可為類似工程提供有益參考。

1 試驗材料及試驗方法

1.1 試驗材料

RAP料為依托工程銑刨中的面層AC-20所得，開展抽提及篩分試驗。抽提的舊瀝青檢測結(jié)果見表1所示，RAP料抽提后的篩分結(jié)果見表2所示，抽提結(jié)果表明油石比為4.2%。

新瀝青為70#A級瀝青，相關(guān)技術(shù)指標見表3所示。新集料分為粗集料、細集料、礦粉，均為石灰?guī)r，相關(guān)技術(shù)指標滿足施工規(guī)范要求。

采用復(fù)合再生劑提高高RAP摻量熱再生瀝青混合料的低溫性能和抗疲勞性能，復(fù)合再生劑的相關(guān)檢測指標見表4所示：

1.2 配合比設(shè)計

根據(jù)規(guī)范《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）[8]的要求，開展40% RAP摻量和50% RAP摻量的熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計。最終設(shè)計結(jié)果為40% RAP摻量的最佳油石比（新瀝青）為4.2%，50% RAP摻量的最佳油石比（新瀝青）為4.3%，復(fù)合再生劑的摻量均為新瀝青質(zhì)量的10%。

2 路用性能試驗結(jié)果及分析

2.1 高溫性能

高溫性能采用車轍試驗進行，試驗溫度為60℃，參考規(guī)范《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011）[9]的要求進行，采用動穩(wěn)定度指標評價高溫性能。動穩(wěn)定度試驗結(jié)果見表5所示：

從表5可知，RAP摻量對混合料的高溫性能有一定的增益作用。50% RAP摻量的熱再生瀝青混合料動穩(wěn)定度比40% RAP摻量的高9.2%。并且，這兩種RAP摻量的熱再生瀝青混合料動穩(wěn)定度的變異性都不大，表明摻量復(fù)合再生劑后，熱再生瀝青混合料的均勻性有效地改善。同時，兩種摻量熱再生瀝青混合料動穩(wěn)定度均大于3 000次/mm，均滿足規(guī)范要求。

2.2 低溫性能

采用半圓彎曲試驗評價低溫性能。試驗條件如下：溫度為?10℃，試件采用旋轉(zhuǎn)壓實方法成形，并采用切割機將旋轉(zhuǎn)壓實后的試件切割成直徑為150 mm、高度為50 mm的半圓形試樣。在試驗中，對半圓形試樣施加荷載直至試樣被破壞，荷載加載過程中的參數(shù)由計算機自動記錄，根據(jù)試驗加載過程中的參數(shù)計算彎曲應(yīng)變能密度，試驗結(jié)果見圖1所示：

從圖1可知，50% RAP摻量的熱再生瀝青混合料的彎曲應(yīng)變能密度比40%的RAP摻量低9.5%，雖然有所降低，但降低幅度并不很大。因此，在實際工程中，只要配比合適，適當提升RAP摻量并不會對熱再生瀝青混合料的低溫性能造成太大影響。該文所使用的復(fù)合再生劑具有較多含量的低組分，這也是50% RAP摻量熱再生瀝青混合料的低溫性能相比40% RAP摻量未降低太多的主要原因之一。

3 現(xiàn)場試驗結(jié)果及分析

3.1 試驗段情況

在山東某高速公路路面大修工程中，開展40% RAP摻量和50% RAP摻量的熱再生瀝青混合料的試驗段，兩種RAP摻量的熱再生瀝青混合料試驗段長度均為200 m。40% RAP摻量熱再生瀝青混合料的試驗段樁號為左幅K43+100～K43+300，而50% RAP摻量熱再生瀝青混合料的試驗段樁號為左幅K43+300～K43+500。為控制變量，兩種熱再生瀝青混合料的施工參數(shù)一致，施工參數(shù)見表6所示。在試驗段開展施工當天，天氣晴朗，全天溫度差較小。從左幅K43+100處開始施工，直至左幅K43+500處結(jié)束，施工時間從早上9點一直到下午3點結(jié)束。

3.2 檢測結(jié)果及分析

對現(xiàn)場開展壓實度、滲水系數(shù)檢測，試驗結(jié)果見表7和表8所示。從表7和表8可知，兩種不同RAP摻量的熱再生瀝青混合料的壓實度、滲水系數(shù)差異較小。因此，可以得出結(jié)論：在施工參數(shù)一致的情況下，不同RAP摻量的熱再生瀝青混合料壓實度、滲水系數(shù)幾乎沒有差異。因此，熱再生瀝青混合料的壓實度主要受施工參數(shù)的影響，在實際施工過程中應(yīng)按照規(guī)范要求嚴格控制施工參數(shù)，尤其是出料溫度和碾壓工藝。在施工工藝保持均勻性的前提下，熱再生瀝青混合料的現(xiàn)場檢測結(jié)果變異性不會太大。在控制高RAP摻量熱再生瀝青混合料的室內(nèi)路用性能的前提下，可以適當提高RAP摻量，用于現(xiàn)場施工。

4 結(jié)論

該文嘗試采用復(fù)合再生劑改善高RAP摻量熱再生瀝青混合料的路用性能，開展了室內(nèi)路用性能試驗，并在試驗段開展了現(xiàn)場檢測試驗，以提升熱再生瀝青混合料的RAP摻量，提升RAP利用率。試驗結(jié)果表明：

（1）熱再生瀝青混合料的RAP摻量對其路用性能有一定影響，具體表現(xiàn)為RAP摻量增加會優(yōu)化熱再生瀝青混合料的高溫性能，并劣化其低溫性能。

（2）該文選用了復(fù)合再生劑摻入熱再生瀝青混合料中，使得50% RAP摻量的熱再生瀝青混合料的低溫性能相比40%僅降低9%左右。

（3）依托山東某高速公路路面大修工程，對40% RAP摻量和50% RAP摻量的熱再生瀝青混合料開展了試驗段施工，并進行了現(xiàn)場檢測工作。試驗結(jié)果表明，兩種RAP摻量熱再生瀝青混合料的壓實度、滲水系數(shù)差異均較小。熱再生瀝青混合料的現(xiàn)場檢測指標主要受施工參數(shù)影響，不受RAP摻量變化的影響。

通過該文的研究結(jié)果，可以得知：對于高RAP摻量的熱再生瀝青混合料而言，其室內(nèi)路用性能是控制性指標，現(xiàn)場檢測指標主要受施工條件的影響。因此，在選用合適再生劑及合適配比的前提下，若高RAP摻量的熱再生瀝青混合料的路用性能滿足規(guī)范要求，在現(xiàn)場施工中可適當提升RAP摻量，以提升RAP利用率。

參考文獻

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[3]Shah A， McDaniel R S， Huber G A， et al. Investigation of properties of plant-produced reclaimed asphalt pavement mixtures[J]. Transportation research record， 2007（1）：103-111.

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[8]公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范：JTG F40—2004[S].北京：人民交通出版社，2004.

[9]公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程：JTG E20—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

收稿日期：2024-06-18

作者簡介：郭偉（1973—），男，本科，高級工程師，研究方向：道路橋梁工程。