RAP對(duì)瀝青混合料性能影響分析

包銘翮　何九洲

摘 要：結(jié)合舊瀝青路面廠拌熱再生項(xiàng)目，通過確定舊料的摻配比例，對(duì)摻加30%RAP的再生瀝青混合料和普通瀝青混合料分別進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，并著重分析兩種瀝青混合料的路用性能，通過對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)再生瀝青混合料能夠滿足體積指標(biāo)，力學(xué)性能及各項(xiàng)性能指標(biāo)，在相同的條件下，摻加RAP的再生混合料的各項(xiàng)性能優(yōu)于未摻加RAP的普通瀝青混合料，瀝青路面再生技術(shù)可以大面積推廣。

關(guān)鍵詞：再生瀝青混合料 路用性能 摻配比例 配合比設(shè)計(jì)

引言

瀝青路面在使用過程中，在行車荷載和氣候因素的作用下，瀝青會(huì)發(fā)生老化，從而導(dǎo)致粘結(jié)性嚴(yán)重降低，集料會(huì)發(fā)生破碎，從而導(dǎo)致級(jí)配嚴(yán)重破壞，因而瀝青路面在長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)過程中會(huì)產(chǎn)生裂縫、水損壞及車轍等路面病害使其性能降低。因此，瀝青路面在使用過程必須定期對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)及改造，當(dāng)病害較輕時(shí)，可以使用罩面，微表處等處理方式，當(dāng)病害較重時(shí)，通常的做法是將舊瀝青路面銑刨，再在上面重新鋪筑瀝青混合料，但銑刨出來的RAP（回收的瀝青路面材料），如果沒有利用好就會(huì)造成巨大的浪費(fèi)，并且會(huì)造成環(huán)境污染。

每年養(yǎng)護(hù)工程中都將產(chǎn)生大量的RAP料，如何有效的利用這些舊料是我們面臨的迫切問題。目前熱再生技術(shù)能夠有效的解決這些問題，減少瀝青和砂石材料等資源的開采與能源消耗，解決了廢料棄放和污染問題，有利于保護(hù)環(huán)境，降低碳排放，保證瀝青路面的使用性能。本文結(jié)合舊瀝青路面廠拌熱再生項(xiàng)目，通過大量的試驗(yàn)，著重對(duì)摻加RAP的再生瀝青混合料和普通瀝青混合料的性能進(jìn)行對(duì)比分析，研究?jī)煞N瀝青混合料性能的差異，為今后再生技術(shù)在養(yǎng)護(hù)工程中的大規(guī)模應(yīng)用提供技術(shù)參考。

配合比設(shè)計(jì)

1、RAP料的預(yù)處理

由于RAP料的來源較為復(fù)雜，不能直接加入到混合料中進(jìn)行拌合，需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。在生產(chǎn)中，采用破碎設(shè)備和篩分設(shè)備對(duì)其進(jìn)行破碎和篩分，現(xiàn)場(chǎng)剔除13.2mm粒徑以上的RAP顆粒，并將銑刨下來的RAP料分為0～4.75mm和4.75～13.2mm兩檔，以進(jìn)行再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)。

2、RAP料摻配試驗(yàn)

再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是確定舊料的摻配比例，RAP摻量不僅影響路面的使用性能而且對(duì)環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性都有影響。本次配合比設(shè)計(jì)中主要通過快速抽提及旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法回收舊瀝青，將舊瀝青與新瀝青按照不同的摻配比例進(jìn)行瀝青的三大指標(biāo)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果綜合考慮最終確定RAP料的摻配比例。

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，舊料：新料=20：80及30：70摻配比例的針入度、軟化點(diǎn)及延度均滿足90#道路石油瀝青，綜合考慮各方面的因素，最終選擇舊料的摻配比率為30%。

3、兩種瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)

普通瀝青混合料和摻30%再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)都采用馬歇爾設(shè)計(jì)法，采用規(guī)劃求解法確定各檔料的摻配比例，再通過馬歇爾試驗(yàn)確定最佳油石比，都摻加90#新瀝青，進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)盡量保證級(jí)配曲線大致相近并且都靠近中值，避免級(jí)配差異對(duì)瀝青混合料性能的影響。兩種瀝青混合料的累計(jì)通過率見表1，級(jí)配曲線見圖1，馬歇爾指標(biāo)見表2。

性能研究

通過大量的室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)比研究?jī)煞N瀝青混合料的高溫性能、水穩(wěn)定性、抵抗變形性能及疲勞性能，比較兩者的性能差異。

1、高溫穩(wěn)定性

瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性通過車轍試驗(yàn)來評(píng)價(jià)，分別對(duì)普通瀝青混合料和再生瀝青混合料按設(shè)計(jì)的級(jí)配和最佳油石比按規(guī)范規(guī)定的方法制作并成型試件，通過測(cè)得的動(dòng)穩(wěn)定度對(duì)比分析來研究再生瀝青混合料的高溫性能。車轍試驗(yàn)結(jié)果見表4。

試驗(yàn)結(jié)果表明再生瀝青混合料具有更好的抵抗車轍永久變形能力，進(jìn)而表明再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能要優(yōu)于未摻加RAP的普通瀝青混合料，這主要是因?yàn)镽AP中舊瀝青老化后，軟化點(diǎn)升高，粘度增大，勁度提高，從而增強(qiáng)了再生瀝青混合料的抗車轍能力。因此，摻加RAP有利于提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

2、水穩(wěn)定性

瀝青混合料的水穩(wěn)定性通過馬歇爾殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂試驗(yàn)來評(píng)價(jià)，分別對(duì)普通瀝青混合料和再生瀝青混合料按設(shè)計(jì)的級(jí)配和最佳油石比按規(guī)范規(guī)定的方法制作并成型試件，通過測(cè)得的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度來研究再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

試驗(yàn)結(jié)果表明摻加30%RAP的再生瀝青混合料的馬歇爾殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度要高于普通瀝青混合料，進(jìn)而證明再生瀝青混合料具有更好的抵抗水損壞的能力，這主要是因?yàn)樵偕鸀r青混合料具有更高的粘度，確保了瀝青面層和基層更強(qiáng)的粘結(jié)性從而避免瀝青面層的剝落。

3、抵抗變形性能

瀝青混合料的抵抗變形性能通過動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)來評(píng)價(jià)，對(duì)兩種瀝青混合料分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)，研究?jī)煞N瀝青混合料在35℃和45℃溫度條件下，在持續(xù)軸向應(yīng)力作用下抵抗變形的性能。

試驗(yàn)結(jié)果表明摻加30%RAP的再生瀝青混合料在35℃和45℃的試驗(yàn)條件下，經(jīng)過10000個(gè)周期的永久累計(jì)變形要比普通瀝青混合料的小，從而表明再生瀝青混合料具有更好的抵抗永久變形的能力，這主要是因?yàn)镽AP中硬化的瀝青具有更高的粘度。

4、疲勞性能

瀝青混合料的疲勞性能是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)指標(biāo)，主要是因?yàn)闉r青路面的大多數(shù)病害是由瀝青混合料的疲勞性能引起的，瀝青路面的疲勞開裂不僅僅是材料問題而是結(jié)構(gòu)性問題，瀝青混合料的疲勞性能通過梁體疲勞試驗(yàn)來評(píng)價(jià)，對(duì)兩種瀝青混合料按規(guī)范規(guī)定成型梁體試件，對(duì)試件進(jìn)行重復(fù)彎曲試驗(yàn)，研究?jī)煞N混合料的疲勞性能。

試驗(yàn)結(jié)果表明摻加RAP后瀝青混合料的疲勞壽命有所提高，再生瀝青混合料的疲勞壽命要比未摻加RAP的普通瀝青混合料高60%，進(jìn)一步證實(shí)了再生混合料可以提高路面的耐久性。

5、回彈模量試驗(yàn)

瀝青混合料的彈性模量通過回彈模量試驗(yàn)來評(píng)價(jià)，對(duì)兩種瀝青混合料分別在25℃、35℃、45℃溫度條件下進(jìn)行回彈模量試驗(yàn)，分析兩種瀝青混合料的回彈模量。

試驗(yàn)結(jié)果表明摻加RAP的再生瀝青混合料的回彈模量值更高，這主要是因?yàn)樵偕鸀r青混合料中RAP粘結(jié)劑的剛度比普通瀝青混合料的高，從而使得再生瀝青混合料具有更大的剛度。

結(jié)論

通過大量的室內(nèi)試驗(yàn)研究?jī)煞N瀝青混合料的性能發(fā)現(xiàn)，在相同的試驗(yàn)條件下，摻加30%RAP的再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、疲勞性能等性能都要優(yōu)于普通瀝青混合料，進(jìn)而證明用再生瀝青混合料鋪筑的瀝青路面的使用性能更好，為再生瀝青混合料在養(yǎng)護(hù)工程中大規(guī)模應(yīng)用提供了依據(jù)。

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（作者單位：武漢市交通基本建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站）