RAP摻量對廠拌熱再生瀝青混合料模量影響研究

羅群星，潘惠雄，王文峰，李明堯

1.貴州省凱里公路管理局，貴州 黔東南 556000

2.蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210017

廠拌熱再生混合料作為主要的再生方式之一，近年來在國內外得到了廣泛應用。目前RAP摻量低于25%的廠拌熱再生技術已較為成熟，再生混合料性能與新拌瀝青混合料的性能相當，部分性能甚至優于新拌瀝青混合料[1]。但對于RAP摻量大于25%的再生混合料，在混合料設計及性能評價方法等方面尚存在諸多技術瓶頸[2]。文章通過對30%、40%和50%不同RAP摻量的再生混合料動態模量進行研究，得出RAP摻量與再生混合料模量的關系，為熱再生混合料配合比設計及路面結構計算提供參數依據。

1 試驗原材料

1.1 瀝青膠結料

試驗中新加瀝青膠結料選用70#基質瀝青，將RAP料中的回收瀝青與新摻瀝青進行調和。RAP分為粗料和細料兩種，瀝青含量分別為3.9%和4.6%。RAP摻量分別為30%、40%和50%，再生混合料設計瀝青用量為4.4%。確定回收瀝青與新摻瀝青比例分別為29.5∶70.5、39.4∶60.6和49.4∶50.6，調和后的瀝青膠結料性能指標如表1所示。

表1 瀝青膠結料試驗結果

1.2 集料及級配

新摻集料選擇石灰巖，規格分4檔，分別記為1#料、2#料、3#料和4#料。RAP料為玄武巖。根據新料和RAP料的級配組成，設計了三種不同新舊料摻配比例，如表2所示；各摻加比例的合成級配如表3所示。

表2 集料組成比例表

表3 合成級配表

2 試驗方案

2.1 試件成型

采用標準旋轉壓實成型方法制備，然后采用鉆芯機鉆取100mm×150mm（直徑×高度）試件，并采用打磨機處理試件端面使其平滑。測量芯樣的空隙率，根據空隙率與目標空隙率的偏差來調整并確定最終所需瀝青混合料的用量，確保將試件的空隙率與目標空隙率的偏差控制在±3%范圍內[3]。

2.2 試驗參數

動態模量試驗采用了澳大利亞IPC公司的AMPT試驗儀，試驗溫度分別為5℃、20℃、35℃和50℃，頻率分別為25Hz、10Hz、5Hz、1Hz、0.5Hz、0.1Hz，荷載為半正弦荷載。試驗過程按照升溫和降頻的順序進行，試件在環境箱中保溫足夠長的時間以確保試件整體的溫度一致性。動態模量試驗圖如圖1所示。

圖1 動態模量試驗

通過測試不同溫度及頻率條件下最后5次加載循環中荷載的平均幅值、可恢復軸向變形平均幅值，及同一加載循環下變形峰值與荷載峰值的平均滯后時間，計算再生瀝青混合料的動態模量[4]。

3 試驗結果

不同溫度和頻率下各RAP摻量的熱再生瀝青混合料動態模量結果如表4所示。

表4 不同頻率和溫度下的再生混合料動態模量試驗結果

試驗結果表明，再生瀝青混合料動態模量具有明顯的頻率依賴性和溫度依賴性[5]，不同RAP摻量的再生瀝青混合料動態模量具有相似的變化趨勢，隨溫度的降低和頻率的升高而增大。

對不同溫度和荷載作用頻率下的動態模量，根據時-溫置換原理對其進行非線性最小二乘法擬合，得到參考溫度為25℃下的動態模量主曲線（半對數坐標），如圖2所示。利用該主曲線，可確定瀝青混合料在很高或很低荷載作用頻率下的力學參數并對其力學性能進行預測，而不必進行極端條件下的試驗。

圖2 不同RAP摻量再生混合料動態模量主曲線

由圖2可以看出，當RAP摻量為40%時，再生混合料在全頻范圍內的動態模量高頻階段增長較為顯著，當頻率低于1000Hz時，再生混合料動態模量較低。而且RAP摻量為30%和50%的再生混合料的動態模量變化趨勢和規律較為接近，其中RAP摻量為50%的動態模量在低頻段稍高。因此，RAP摻量的變化對再生混合料的動態模量影響顯著。

4 結論

（1）隨著試驗溫度增加，不同RAP摻量的再生混合料模量降低。隨著試驗頻率的增加，不同RAP摻量的再生瀝青混合料模量增加。

（2）在不同的頻率范圍內，30%RAP摻量和50%RAP摻量的再生混合料模量變化趨勢一致，40%摻量的再生混合料在低頻范圍內模量較低，在高頻范圍內模量增加顯著。