再生劑摻量對再生瀝青混合料路用性能影響

劉彥梅

上海中測行工程檢測咨詢有限公司

1 引言

路面再生技術是將瀝青路面銑刨的廢棄瀝青混合料回收再利用，其技術主要有廠拌熱再生、熱冷生和就地冷、熱再生，用于面層或基層。合理使用路面再生技術的最大核心價值是解決廢棄瀝青混合料對環境的污染，降低工程的造價成本。根據有關資料，廠拌熱再生技術可節省5%～20%的材料成本；采用就地熱再生技術，可節省10%～25%的材料成本；采用就地冷再生技術，可節省15%～40%的材料成本；大量的數據表明，合理利用瀝青再生技術，可平均節省總材料成本的20%～30%，完全切合節能減排的環保要求。但目前我國的舊瀝青回收使用率只有25%左右，西方發達國家可達80%以上，與之相比，還有很大的進步空間，因此，深入探討瀝青路面再生利用的相關技術提高其再生利用率，在當下具有重要的現實意義。

2 國內外研究現狀

早在1915年，西方發達國家就對舊瀝青的再生利用進行了相關研究，早期的舊瀝青再生主要用于輕質公路的基層，隨著對再生技術和工藝的不斷研究和發展，現已廣泛應用于高速公路等場合。因為RAP的再生利用有很大的經濟價值，符合目前節能減排的環保要求。因此各國對RAP再生技術都非常重視，大量的相關研究相繼被應用于工程實踐。其中，美、日、德、法等發達國家對路面再生進行了大量的研究，產生了大量的工藝技術成果和相關配套設備，并發表了相關的規范和指導意見，為路面再生的發展奠定了理論基礎。

20世紀80、90年代，我國修筑的公路已陸續超過使用壽命，近年來，隨著我國道路交通網絡的不斷完善，國內公路進入了新一輪的改擴建階段，因此瀝青再生利用已成為當前工程界的熱點話題，越來越多的科研人員和高校相繼對RAP 的再生性能、再生工藝方法等問題進行研究，使相關技術和方法迅速發展。但由于我國基礎設施建設發展較晚，與西方發達國家相比，RAP 再生的開發利用還存在不小的差距，據有關資料顯示，我國對路面再生的利用率僅為25%左右，而西方發達國家的利用率可達85%以上，為此，交通部發布了《公路瀝青路面再生技術規范》（JTGT 5521—2019），對再生材料的回收、試驗要求和配比設計等關鍵技術作了進一步的規范。目前，國內一些科研單位和裝備企業也在積極研究、開發適合我國國情的裝備與再生劑。我國在路面再生方面已經積累了一定的研究和成果，但還存在許多亟待解決的問題。

3 瀝青路面的再生方式

當前，主要的再生方式是冷再生和熱再生，冷再生是將舊路面直接收集破碎后用作骨料的一種方法，冷再生雖然采用了舊瀝青混合料，但膠結在原有骨料中的未老化的瀝青并未得到有效利用，同時采用冷再生鋪筑的路面路用性能較差，不能滿足高等級公路的使用要求，因此一般只用于人行道、非機動車道或柔性基層等輕質路面。熱再生過程分為現場熱再生和廠拌熱再生。由于廠拌熱再生鋪筑的道路平整、各綜合性能接近普通瀝青路面，因此，本文將以廠拌熱再生方式為研究對象。廠拌熱再生技術是指舊路面經過刨銑后收集瀝青混合料，然后對其進行破碎和篩選，確定舊瀝青混合料添加比例，加入新的瀝青、集料和再生劑等材料，重新進行配合比設計，舊瀝青混合料與新集料、瀝青分別進行加熱，再進拌和，經過施工驗證，得到再生瀝青混合料（簡稱RAP），使RAP達到路用性能后用于路面或基層鋪筑。采用廠拌熱法再生，可最大限度地利用舊路面材料，是我國目前最適合公路改建的方法之一。

4 RAP含量對于再生瀝青混合料的影響

RAP 應以最佳配比要求進行添加方能使再生瀝青混合料的路用性能達到最佳，發揮其經濟價值，因此，本文以破碎篩分后的5mm～10mmRAP 為試驗基礎，分別試驗了在0%、20%、40%含量下再生瀝青混合料的各指標參數，以確定最佳配比，詳見表1。

表1 不同含量下再生瀝青混合料的技術指標

從表1 的數據可得出，摻加RAP 的再生瀝青混合料的高溫性能提高，其動穩定度隨著RAP的含量增加而增加；摻加RAP后再生瀝青混合料的水穩定性有所下降，但仍然符合規定要求，同時，其殘留強度比隨著RAP殘留呈上升的趨勢；摻加RAP后再生瀝青混合料的彎拉應變開始減小，并且隨著RAP 的含量不斷變小，同時破壞強度和彎曲勁度模量變大，說明RAP的含量影響其低溫性能，使其變脆。

5 不同劑量再生劑對再生瀝青混合料的影響

與新拌瀝青混合料相比，RAP 因瀝青老化而低溫抗裂性能較差，要提高RAP的低溫抗裂性能，通常需要用再生劑對回收的舊瀝青進行性能改良。再生劑能快速滲透到老化瀝青中，使舊瀝青組分發生變化，恢復原有特性，從而改善老化瀝青的性能。通過試驗，對刨銑回收的舊瀝青在推薦的摻量范圍內摻入2%～8%進行再生劑處理，并對摻入再生劑的再生瀝青的針入度、軟化點和延展度等指標進行了測定。表2列出了試驗的詳細結果。

表2 再生瀝青性能結果

由表2中可知，再生劑能顯著改善舊瀝青的性能，而舊瀝青的低溫性能提高約14%，然而，盡管添加再生劑能改善舊瀝青的路用性能，但再生劑的成分復雜，通常是合成樹脂或石油化工混合物，過多的添加反而會影響RAP的性能，為了分析不同摻量的再生劑對RAP性能的影響，本文對不同摻量的RAP進行了馬歇爾試驗，并進行了體積計算，試驗結果見表3。

表3 馬歇爾試驗和體積變化結果

由表中可以看出，增加再生劑的用量，可使舊瀝青的空隙率明顯減少，說明再生劑對瀝青起到軟化作用，提高瀝青的致密性。但是穩定性隨再生劑摻量增加而降低，流值隨再生劑摻量增加而增加。最大彎曲應變、凍融劈裂試驗及不同再生劑摻量高溫車轍試驗結果見表4。

表4 路用性能技術指標試驗結果

從表4可以看出，RAP凍融劈裂強度隨摻量的增加先增加后降低，在試驗范圍內再生劑摻量對水穩定性影響不大。再生劑的摻量為6%時，RAP 試驗得出的流值超出了使用規范要求，主要原因是因為再生劑可改善性能，降低了瀝青膠結料的黏度，從而影響RAP 高溫性能。小梁低溫彎曲試驗表明再生劑可提高RAP 的最大彎曲拉力，提高RAP 的低溫抗裂性能。再生劑可以提高混合料的延性、變形能力及低溫性能。

綜上，在再生劑摻量不足的情況下，RAP 的空隙率較高，對路面壓實有一定的影響；當再生劑摻量過大時，RAP的空隙率較低，抗高溫性能較差。因此，在實際應用中，應嚴格計算和控制再生劑的摻量，以確保瀝青混合料的最佳性能。

6 結束語

文章以瀝青路面再生技術為研究問題，對再生劑摻量對RAP 的路用性能影響進行詳細的試驗分析，通過試驗不同摻量下瀝青混合料的針入度、軟化點、延展度、最大彎拉應變、穩定度、流值、動穩定度和凍融劈裂強度比等技術指標，得出了以下結論。

（1）再生劑的加入，可使瀝青混合料的性能明顯改善。

（2）增加再生劑的用量，可使舊瀝青的空隙率明顯減少，說明再生劑對瀝青起到軟化作用，提高瀝青的致密性。

（3）再生劑摻量過大時，RAP 的空隙率較低，抗高溫性能較差。

（4）穩定性隨再生劑摻量增加而降低，流值隨再生劑摻量增加而增加，當摻量為6%時，流值超出了使用規范要求，說明已不具備使用條件。