再生瀝青混合料水溫性能分析與評價

王立志

（太原理工大學 建筑與土木工程學院，山西 太原 030024）

0 引言

我國高速公路已逐步進入養護維修階段，這期間會產生大量的廢舊瀝青混合料，對舊瀝青混合料進行再生利用，能夠節約大量的瀝青、砂石等原材料，節省工程投資，同時有利于處理廢料、保護環境，因而具有顯著的經濟效益和社會、環境效益[1]。隨著近年來人們對環保、社會效益的關注，瀝青路面再生利用技術必將在未來得到更廣泛應用[2]。

項目依托工程是南方某高速公路就地熱再生項目，由于工程所處地段全年高溫持續時間長，降雨多，空氣濕度大，溫度穩定性和水穩定性的優劣顯得更加重要，故本文主要研究在舊瀝青混合料中摻入不同類型再生劑和不同比例新料后再生料水溫性能的變化情況。

1 試驗設計

1.1 原材料性能

試驗中的舊料采用從南方某高速公路銑刨回的舊瀝青混合料（簡稱RAP），對舊料進行抽提回收試驗，得到舊料的級配和瀝青含量如表1。

表1 舊瀝青混合料的級配及瀝青含量

采用的再生劑有成品再生劑A和自制再生劑B，其基本性能如表2。

表2 兩種再生劑的技術性能指標

新料級配為AC-13，采用70號普通瀝青，礦料為普通石灰巖，各項技術指標符合規范要求[3]。新舊瀝青的三大指標如表3。

1.2 再生劑摻量確定

在抽提回收的舊瀝青中加入不同比例的再生劑，進行瀝青三大指標試驗，結果如表4，當再生劑摻量達到舊瀝青用量的20%，即占舊瀝青混合料的1%時，其三大指標中針入度和軟化點已經滿足目標瀝青AH-50號的要求。

表4 再生瀝青三大指標

1.3 試驗方案

就地熱再生瀝青混合料由于舊料使用比例大，其路用性能很大一部分取決于舊料自身的性質。本試驗方案首先對從工地銑刨的舊瀝青混合料進行溫度穩定性和水穩定性試驗，針對舊混合料的實際特性，擬研究5%、15%、25%這3種新料摻配率較低情況下，分別摻入A再生劑（占舊瀝青混合料質量1%）和B再生劑（占舊瀝青混合料質量1%），進行再生混合料的高溫穩定性試驗、低溫抗裂性試驗及水穩定性試驗，分析再生混合料的性能變化情況，比較在不同再生劑和新料摻量下再生效果的優劣。

2 試驗結果與討論

2.1 再生瀝青混合料的高溫穩定性

車轍問題是瀝青路面高溫穩定性良好與否的集中體現，鑒于此，采用目前廣泛應用并納入現行試驗規范的車轍試驗方法。試件用輪碾法成型300 mm×300 mm×50 mm車轍板，試驗溫度60℃，試驗輪與試件接觸壓強為0.7 MPa±0.05 MPa，采用自動車轍儀測試[4]，試驗結果如表5。

表5 車轍試驗結果（60℃）

圖1 再生料動穩定度與新料摻配比例關系

由表5和圖1可知，舊料的動穩定度遠高于規范要求，車轍深度卻比較小。隨著新料摻量的增加再生料的動穩定度值呈現下降趨勢，并且摻入B再生劑后動穩定度下降幅度明顯大于摻入A再生劑的。

綜合上述試驗數據與所示規律，對于再生瀝青混合料來講，其動穩定度均遠遠超出規范要求，對此可不做要求或者重新劃定界限；但是應對其動穩定度上限做出要求，因為動穩定度不能過高，除非其他方面性能（低溫穩定性、水穩定性等）滿足要求。

2.2 再生瀝青混合料的低溫抗裂性

混合料的低溫抗裂性有許多評價方法，本文采用已納入現行規范的瀝青混合料彎曲試驗分析再生混合料低溫性能，通過輪碾法切割成型試件，按照現行規范各項規定執行，試件尺寸為30 mm（寬）×35 mm（高）×250 mm（長），跨徑為 200 mm；試驗溫度-10℃，保溫大于3 h，加載速率50 mm/min，采用LWWL低溫彎拉試驗儀進行，結果如表6。

表6 低溫小梁彎曲試驗

圖2 再生料彎拉破壞應變與新料摻配比例關系

一般認為彎拉應變反映瀝青混合料的變形能力，是評價其低溫性能的主要指標，彎拉應變越大，則混合料低溫抗裂性能就越好。試驗結果表明，舊料的彎拉破壞應變已不滿足規范的要求，其低溫抗裂性差，然而再生料的抗彎拉強度和彎拉破壞應變都遠遠超出規范要求，彎曲勁度模量則低于舊料，說明其低溫抗裂性能得到很好改善。隨著新料摻量增加，其彎拉破壞應變在增大，再生料的低溫性能就越好。從圖2中可知，當新料摻量相同時，摻B再生劑的混合料的破壞應變大于摻A再生劑的，即摻B再生劑后對混合料低溫性能的改善較摻A再生劑明顯。

2.3 再生瀝青混合料的水穩定性

本文采用規范中推薦的浸水馬歇爾試驗及凍融劈裂試驗來評價再生瀝青混合料的水穩定性，成型63.5 mm±1.3 mm的標準馬歇爾試件，嚴格按照試驗規程的操作方法測試，試驗結果如表7。

表7 水穩定性試驗結果

圖3 再生料殘留動穩定度與新料摻配比例關系

圖4 再生料凍融劈裂比與新料摻配比例關系

由試驗結果可知，原舊料的水穩定性比較差，無論殘留穩定度還是凍融劈裂比均不符合規范要求。隨著新料摻量的增加，再生混合料的殘留穩定度和凍融劈裂比都得到提升。3種新料摻量的再生混合料浸水馬歇爾試驗的殘留穩定度值都滿足規范的要求。由于凍融劈裂試驗的條件苛刻，摻入A再生劑的混合料在新料摻量為25%時凍融劈裂比才符合規范要求，摻入B再生劑的混合料在新料摻量為15%時凍融劈裂比就符合規范要求，并且在新料摻量相同的情況下，摻入B再生劑的再生混合料的殘留穩定度和凍融劈裂比均大于摻入A再生劑的，由此可知B再生劑對瀝青混合料水穩定的改善效果比A再生劑好。

3 結論

通過對不同再生瀝青混合料高溫穩定性、低溫抗裂性及水穩定性的性能分析，可以得知：

a）舊料的高溫穩定性比較好，低溫抗裂性和水穩定性差，當摻入不同再生劑和一定比例新料后其低溫抗裂性和水穩定性得到明顯提升，再生后的改善效果明顯。

b）在評價舊料的高溫穩定性時發現舊料的動穩定度遠遠高于規范要求，再生后動穩定度仍舊較高，建議應該進一步研究提出再生混合料動穩定度的上限值。

c）B再生劑對舊料低溫抗裂性和水穩定性的改善效果優于A再生劑，當選用B再生劑時，新料摻量達到15%即可滿足基本性能的要求，當選用A再生劑時，新料摻量達到25%也可滿足基本性能要求。