瀝青路面熱再生技術探討

文/賈玉、劉婭欣

1 前言

本文主要介紹兩種路面瀝青混凝土熱再生方法，這兩種方法也是熱再生技術中常用的方法，一種采用復拌再生技術，另一種采用加鋪再生技術。使用相同方法對集料進行設計，得到最佳的配比曲線，然后經過確定級配、再生劑種類和劑量、再生劑最佳用量等確定方案。采用凍融劈裂試驗、小梁彎曲試驗間、接拉伸試驗研究瀝青混合料再生后的低溫抗裂性、水穩定性和疲勞壽命期，最后通過指標數據變化對比，驗證再生料作為瀝青路面時具有較高的可靠性。

2 熱再生瀝青混合料設計

2.1 混合料設計方案

施工采用的瀝青混合料熱再生技術主要考慮瀝青混合料的路用性能滿足相關要求和最大限度利用路面舊瀝青材料減少不必要的浪費；瀝青路用性能通常考慮瀝青混合料的高溫穩定性、水穩定性、低溫抗裂性、耐久性等主要要求，同時還應該更好地適應施工，滿足施工的和易性以及易于攤鋪。現場主要通過調整混合料級配、明確瀝青用量、再生劑使用的用量和種類、熱再生瀝青混合料的驗算結果等方面，做好瀝青路用性能指標試驗[1]。

2．1．1 首先對舊集料進行試驗，確定舊瀝青混凝土路面類型，如果分析舊集料級配與瀝青混凝土AC-16 的級配曲線接近，就將熱再生后集料級配按照AC-16 進行配比調整。熱再生瀝青混凝土原則上是需要根據原有路面級配類型對再生路面進行配比調整，其中AC-13 的瀝青采用AH-70#。

2．1．2 由工程所在地的地理區域劃分，氣候條件和交通等級等各方面因素確定所用瀝青類型為PE 類III-D 和道路A 級50 號兩種瀝青。熱再生瀝青混凝土路面中再生劑摻量為20%時，瀝青指標基本能夠到PE類III-D 級標準和道路A 級50 號瀝青的要求[2]。如果采用加鋪再生工藝時，OP-900 和SB-1 分別達到25%和30%，熱再生的瀝青性能能夠達到道路A 級50 號瀝青的指標要求。通過換算確定再生劑的含量占舊路面瀝青混合料質量的1．23%和1．45%。

2．1．3 根據不同的施工工藝需要調整相適應的瀝青混合料的配比，在加鋪再生技術中相對加入的瀝青混合料比較少，而需要摻入的再生劑量較多，在采用復拌熱再生瀝青混合料的方法中通常加入新瀝青混合料的量應不大于總量的30%。

若試驗段選用復拌熱再生瀝青混凝土再生的施工工藝，初定新混合料摻比為5%、15%和25%，通過施工后檢測試驗結果確定混合料的最佳配合比。

2．1．4 再生料最佳瀝青的確定同時應確定的材料有：舊瀝青、再生劑、新料瀝青。經驗公式計算各組分含量：

式中：Pb為再生料中瀝青的含量（%)；A、B、C 分別代表2．36mm 篩孔篩余集料所占比例、0．075～2．36mm 篩孔間集料所占比例（%）、0．075mm 篩孔通過率（%）；m 為系數，C=11%～15%，m=0．15；C=6%～10%，m=0．18；C≤5%，m=0．2；F 為常數，取決于集料比重與吸水率，其值為0～2，缺乏數據時取0．7。

通過公式計算初步得到瀝青混合料各組分別用量，然后由馬歇爾試驗法確定瀝青含量，根據混合料路用性能評價混合料性能，依據成型馬歇爾試件測定試件的各項指標進行優化設計，得到混合料的最佳瀝青用量。

3 瀝青混合料常規試驗分析

3.1 高溫穩定性分析

本文高溫穩定性的研究主要通過車轍試驗實現，評價指標選用動穩定度（DS），試驗方法及過程根據瀝青混合料試驗規程相關方法確定，得到原始試驗數據，通過下列公式進行擬合：

式中：y 代表新混合料的動穩定度，單位為次/mm；x 代表新瀝青混合料摻量，單位為%；a、b、c 為系數。試驗結果見表1 所示。

試驗數據表明：再生劑摻量滿足要求的前提下，再生劑摻量越多，瀝青再生料試件的穩定度越低，高溫穩定性也隨再生劑的增加而降低，容易產生變形破壞[3]。但是數據表明再生瀝青混合料的高溫穩定性要比新拌制的瀝青混合料高，原瀝青混合料中摻配率與動穩定度成正比，說明RAP 再生材料提高了高溫的穩定性。

表1

3.2 低溫抗裂性

混合料的抗拉強度和變形能力最主要受低溫影響。由表圖1 可見，加入的再生劑不管是SB 類型還是OP 類型的再生劑，PE 改性瀝青混合料和普通瀝青混合料的低溫抗彎拉強度以及彎拉應變兩個指標均大于舊料，而低溫彎曲勁度模量的數值則比舊料低。通過數值變化可以發現規律：再生瀝青混合料的RB和εB隨著舊料摻加比例增大時，再生瀝青混合料的RB和εB也隨之增大，而SB呈現反比變化。這說明再生料低溫抗裂性能與舊料摻配率成反比。

熱再生瀝青混合料中新瀝青混合料摻量為5%時，試件的極限抗彎拉應變值增大57．4%（OP-1100）、96．3%（SB-2）、189%（OP-900）、293%（SB-1）；而舊普通瀝青再生料的極限彎拉應變值比舊混合料提高到206%（OP-900）、234%（SB-1）。通過上述數據分析表明該再生混合料在符合要求范圍內增加再生劑劑量，使瀝青混合料低溫抗裂指標明顯增加，很好地改善了再生瀝青混合料的低溫抗裂性能。依據下表數據對比不難發現：摻加SB-2 再生劑混合料的低溫抗裂性要比摻加OP-1100 再生劑的混合料低溫抗裂性能好，同理可得，摻加OP-900 的低溫抗裂性要比摻加SB-1的差[4]。

圖1 不同再生劑下低溫指標圖

3.3 水穩定性

本節為研究再生瀝青混合料的水穩定性，通過凍融劈裂試驗，試驗操作依據瀝青混合料試驗規程，原始數據經過擬合得到下式：

式中：y 代表再生瀝青混合料TSR，單位為%；x 代表新瀝青混合料摻量，單位為%；a、b、c 代表系數。

通過對數據進行公式擬合可以得出結論：再生瀝青混合料水穩定性能較強。較好的再生劑能改善再生料的水穩定性能。TSR 隨著舊料摻配量的增加而減小，這種現象說明：再生料水穩定性的好壞受舊料作用的影響較大。

4 瀝青混合料疲勞壽命分析

本節通過對試驗方案設計進行間接拉伸疲勞試驗，得到實驗數據依據以下公式進行擬合。

式中Nf代表材料的疲勞壽命；si 代表不同的應力比；K、n 代表試驗確定的回歸系數。

擬合數據結果見表2 所示。

表2 疲勞試驗數據

由上述數據得出，如果應力值不相同時，那么再生的瀝青混合料要比舊混合料的疲勞壽命高；再生劑的摻入種類不同所形成的新混合料疲勞壽命也不一樣，根據上述數據變化分析得出：摻有SB-2 混合料的疲勞壽命不如OP-1100 混合料的疲勞壽命高。

5 結語

本文通過對瀝青混合料加鋪再生技術和復拌熱再生技術的簡單分析介紹，發現加入不同再生劑和新瀝青使瀝青混合料的路用性能滿足使用的相關要求。

對熱再生瀝青混合料的高溫穩定性檢測發現要比新拌制的瀝青混合料高，若舊瀝青混合料動穩定度和摻配率成正比，那么RAP 再生材料的高溫穩定性提高了[5]。

對再生瀝青混合料低溫抗裂性分析發現：再生瀝青混合料的RB和εB隨著舊料摻加比例增大時，再生瀝青混合料的RB和εB也隨之增大，而SB則呈現反比變化。這說明再生料低溫抗裂性能與舊料摻配率成反比。

對熱再生瀝青混合料水穩定性分析發現：熱再生瀝青混合料的水穩定性受舊料作用的影響較大。