溫拌再生瀝青混合料配合比優化設計研究

王友福 王中帥 吳毓倩 趙學穎

摘 要：隨著綠色環保的理念不斷深入人心，溫拌再生瀝青混合料技術已經較為廣泛的應用于工程實踐中。然而，其中溫拌再生劑種類與用量選擇卻往往憑借經驗而定。本研究著眼于一種新的溫拌再生瀝青混合料再生劑最佳用量確定方法，通過PG分級試驗與長期老化試驗，確定了三種溫拌再生劑的最佳用量范圍。

關鍵詞：溫拌再生瀝青混合料;配合比優化設計;溫拌劑最佳用量

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A

0 引言

我國公路交通事業在經過幾十年的大規模發展后，早期修建的公路陸續開始進入大、中修期，而我國當前對公路維修養護大都需要對舊路面的瀝青層進行銑刨，由此產生的廢舊瀝青混合料（RAP）數量不容小覷。簡單堆積不但會占用本就愈加捉襟見肘的土地，而且會對環境產生難以估量的影響。因此，本研究將著眼于一種能夠系統的確定溫拌再生劑最佳用量的新方法，該方法有利于實現溫拌瀝青混合料長期性能提升與該項技術的推廣與應用。

1 廢舊瀝青混合料利用現狀

隨著綠色環保的理念不斷深入人心，目前通用的做法是將RAP替代部分新集料并添加再生劑，從而構成再生瀝青混合料。而溫拌再生瀝青混合料采用物理或化學手段，能夠有效降低熱再生瀝青混合料生產和攤鋪過程中的所需溫度，達30℃～60℃，增加了瀝青混合料的施工操作性。相較于熱拌瀝青混合料，可以節約能耗達28.7%和22.9%，并且在攤鋪過程中所排放出瀝青煙、苯可溶物及苯并[a]芘都同比下降80%以上。

然而，大量研究表明[1-4]，溫拌再生瀝青混合料中溫拌再生劑的不同用量將會很大程度上影響再生混合料的使用性能與工程性能。因此，研究并確定溫拌再生劑的最佳用量是制備性能優良的溫拌再生瀝青混合料的重要環節。然而，目前的配合比設計方法中，溫拌再生劑往往憑經驗而定，缺乏成體系的配合比設計方法。

2 溫拌再生劑最佳用量確定

為確定溫拌再生劑的最佳用量，本研究選在了三個品牌的溫拌再生劑，用HD、RS與AH分別表示。這三種溫拌再生劑廠家的推薦最佳用量分別為：2.9%、2.0%與2.3%，并通過PG分級試驗與長期老化試驗確定溫拌再生劑的最佳用量。

2.1 原材料用量確定

RAP摻量為30%。三種溫拌再生劑均選擇了4種用量，分別為0%、2%、5%和10%。

2.2 試驗結果與分析

（1）PG分級試驗。試件由RAP表面刮出的老化瀝青摻加不同用量的溫拌再生制備而成，進行對比的原狀瀝青PG分級為PG70-22。圖1（a）和（b）為試驗結果。

由圖1所示，摻加溫拌再生劑后，高溫與低溫分級均有所降低，這說明溫拌再生劑對于老化瀝青具有顯著的軟化作用。而對比高溫與低溫分級，發現溫拌再生劑對高溫分級的影響顯著大于低溫分級。觀察圖1還可以發現，可通過PG高溫分級確定溫拌再生劑的最大用量，而通過PG低溫分級確定溫拌再生劑的最小用量。此外，圖1中還顯示，對比HD溫拌再生劑，AH與RS溫拌再生劑可以更加顯著改善試件的PG分級，因此除溫拌再生劑用量外，選擇更為合適的溫拌劑種類也十分重要。

（2）長期老化試驗。為進一步確定溫拌再生劑的最佳用量，摻加0%、2%、5%和10%用量的溫拌再生劑進行長期老化試驗，試驗結果如圖2（a）與（b）所示。

圖2（a）與（b）分別顯示了摻加不同種類與用量溫拌再生劑的試件破壞初始與完全開裂損壞時所需的老化時間。以AH溫拌再生劑為例，當摻量為0%、2%、5%和10%時，開始發生老化損壞的時間分別為18、24、40與65小時，而發生完全開裂損壞的時間分別為28、41、60和79小時。同時，試驗結果顯示當溫拌再生劑用量較小時，開裂的發生與損壞累積比再生劑用量較大時要快。

此外，圖2（a）與（b）中虛線表示原狀瀝青發生初始老化損壞與完全開裂破壞時的試驗時間。對比可知，應用一定劑量的三種溫拌再生劑均可以達到與原裝瀝青相同的老化性能。然而將三種溫拌再生劑進行對比，可以發現RS對于老化瀝青的性能改善遜于HD與AH，而這一結論與PG分級試驗中得出的結論相反，進一步說明僅通過單一試驗難以確定哪種溫拌再生劑性能最佳。

（3）最佳用量確定。將PG分級試驗與長期老化試驗的結果列于表1中進行比較。根據前述試驗結果分析可知，可通過PG高溫分級確定溫拌再生劑的最大用量，PG低溫分級與長期老化試驗確定最小用量。

根據前述試驗結果，三種溫拌再生劑的推薦最大用量與最小用量如表1所示。對比分析可知，廠家推薦用量基本居于試驗所得推薦用量范圍的中值，廠家推薦用量較為合理可靠。

3 結論

本研究基于再生瀝青混合料中溫拌再生劑種類與用量選擇往往憑借經驗的現狀，通過PG分級與長期老化試驗確定了三種溫拌再生劑（HD、RS、AH）的推薦用量，得到了如下結論：

（1）通過PG分級試驗，發現可通過PG高溫分級確定溫拌再生劑的最大用量，而通過PG低溫分級確定溫拌再生劑的最小用量，并且AH與RS的再生性能比HD更好。

（2）通過長期老化試驗，發現HD與AH的性能優于RS，而這一結論與PG分級試驗中得出的結論相反，進一步說明僅通過單一試驗難以確定哪種溫拌再生劑性能最佳。

（3）三種溫拌再生劑的推薦用量范圍如表1所示，且廠家的推薦用量基本居于試驗所得推薦用量范圍的中值，廠家推薦用量較為合理可靠。

參考文獻：

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