生物質再生劑對瀝青混合料的影響研究

徐 浩 陸兆峰

（重慶交通大學 土木工程學院，重慶400074）

再生技術在國內外的道路工程領域已經得到相當廣泛的運用，傳統石油基再生劑產品性能不穩定、不可持續、價格昂貴等缺點，目前，已有國內外工作者開始研究利用生物質油作為再生劑基礎油分，希望突破石油基類再生劑易于揮發、穩定性差、老化瀝青再生率低、RAP 摻量低等難題。有相關研究證明利用生物質油料代替傳統石油類再生劑對老化瀝青進行性能恢復是一項具有廣闊前景的技術。基于此，本文選用生物質油作為瀝青再生劑基礎油分開發高性能環保型瀝青再生劑，對再生瀝青混合料性能進行研究分析，以此為生物能源在道路工程領域的應用提供理論基礎與方向。

1 再生混合料常規性能分析

本文瀝青選用某高速回收廢舊瀝青、東海70#基質瀝青，再生劑選用自制SW-1 生物質再生劑，常規指標見表1，集料選用某高速中下面層AC-16 銑刨料摻配率為30%、40%、50%，新料石灰巖規格為0～5mm、5～15mm 兩檔，目標級配為AC-16 中值，根據研究確定舊料摻配率為0%、30%、40%、50%時，對應的最佳瀝青用量分別為4.74、4.81%，4.96%、5.06%，再生劑最佳摻量為7.5。

對混合料進行馬歇爾試驗。為防止RAP 二次老化RAP 烘箱溫度設置為115℃，保溫3-4h 后倒入180℃拌鍋內，攪拌30s后向拌鍋中加入一定摻量的再生劑，攪拌30s 后，依次加入新集料、新瀝青以及礦粉，分別拌和一定時間后出料，利用擊實儀制備標準馬歇爾試件，并測試各項基本物理性能，試驗結果見表2。

從表2 中可看出，隨著RAP 摻配率的增大，再生瀝青混合料的空隙率VV 呈逐漸增大趨勢，在于隨著RAP 摻量的增大，再生瀝青的整體流動性能有所減弱，礦料間隙的填充率降低，再生瀝青混合料的空隙率VV 就呈增大趨勢。隨著RAP摻配比例的增加，再生瀝青混合料的穩定度MS 逐漸增大，在于隨著RAP 摻配率的增大，舊瀝青含量增多，瀝青結合料稠度增大，導致再生瀝青混合料的MS 逐漸增大。

表1 SW-1 生物質再生劑常規指標

表2 不同RAP 摻量再生混合料常規性能

2 高溫穩定性

按照前文所述方法拌制再生瀝青混合料，并碾壓成型車轍板，將車轍板置于60℃恒溫箱內保4h 溫后，進行車轍試驗，具體測試結果見圖1。

圖1 動穩定度隨RAP 摻量變化結果

從1 中可發現，不同RAP 加入量條件下，再生瀝青混合料的動穩定度DS 的值均滿足規范要求的高于800 次/mm，隨著RAP 摻加比例的增大，再生混合料的DS 值逐漸增大，主要原因在于：RAP 中的老化瀝青相對含量隨摻量增大而增加，老化瀝青的存在使得膠結料料整體勁度提高，再生混合料高溫抗變形能力增強。

3 低溫抗裂性

根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)規定，本文通過測試小梁試件在低溫時(-10℃)的抗彎強度、破壞彎拉應變、破壞彎曲勁度模量評價其低溫抗裂性能。

表3 不同RAP 摻量再生混合料低溫性能

從表3 可以看出，隨著RAP 摻量的增加，再生混合料的抗彎拉強度（RB）逐漸減小，彎曲勁度模量（SB）逐漸增大，說明摻加RAP 料的對再生瀝青混合料的低溫抗裂性能不利，隨著摻量的提高，再生混合料的低溫性能指標均呈劣化趨勢，即瀝青路面更易產生低溫開裂病害，主要是因為RAP 比例增加，新舊瀝青混溶不足，裹附舊集料的瀝青出現分層，分層界面更易發生破壞，再生混合料的低溫抗裂能力變差。

4 水穩定性能

本研究采用凍融劈裂試驗來評價再生混合料的水穩定性能。試驗結果見表4 所示，表中試驗結果均為4 組馬歇爾試件測試結果的平均值。

表4 不同RAP 摻量再生混合料水穩定性能

由表4 知，不同RAP 摻量的再生混合料的凍融劈裂強度比TSR 的試驗值均滿足規范要求，隨著廢舊瀝青混合料的摻量增大，TSR 呈下降趨勢，說明再生混合料的水穩定性能收到RAP的影響會產生劣化。原因在于：隨著RAP 摻量的提高，再生瀝青混合料體系中再生膠結料中未與再生劑和新瀝青充分融合的老化瀝青的相對量增大，未充分混合的界面處形成再生瀝青混合料體系內部的薄弱界面，故再生瀝青路面在荷載作用下更易產生水損害。

5 結論

本章通過研究分別對不同舊料摻配比例下的再生瀝青混合料進行了高溫穩定性、低溫抗裂性和水穩定性等路用性能評價。對于不同RAP 摻量（0%～50%）的再生瀝青瀝青混合料，其高溫性能、低溫性能和水穩定性能均能規范要求。RAP 的摻加在提高再生混合料的高溫性能的同時會使其低溫性能和水穩定性能產生劣化。