微波誘導高RAP摻量再生瀝青混合料路用性能

孫曉峰 李磊 張寶弟 閆春圓 喬陽陽

（中化學交通建設集團第二工程有限公司，山東 青島 266000）

一、引言

瀝青路面具有優異的路用性能和舒適的安全行車體驗，目前我國高等級路面廣泛使用瀝青路面。然而隨著時間的推移，瀝青路面面臨著破損、老化等問題，在瀝青路面的養護及維修過程中會產生大量的舊瀝青混合料（RAP），將這些廢舊瀝青混合料在工程上再生利用不但能達到環保的目的，還能大大減少原料的使用、節省工程費用[1，2]。

目前，傳統熱輻射和熱傳導等加熱方式舊瀝青路面實現再生技術應用較為廣泛，學者對此開展過大量研究，取得了一定成果[3]。但熱輻射和熱傳導等加熱方式中熱量是由外而內的傳遞，傳遞效率低，與RAP集料緊密結合的舊瀝青難以被激活；并且傳統加熱方式會造成路面瀝青的二次老化，嚴重影響路面的抗疲勞和低溫性能，進而大幅縮短再生路面的使用壽命[4-6]。

采用傳統的熱再生技術時，RAP料的摻量一般不會過高，其摻量范圍在10%～30%之間，當摻入的舊料比例過高時，再生混合料除了高溫穩定性可以提高外，其水穩定性、低溫穩定性等能力均有所下降，大大降低了舊路面瀝青混合料的利用率。造成這一現象的大部分原因在于傳統加熱方式對舊瀝青的激活程度和新舊瀝青之間的融合程度不夠。而微波誘導熱再生技術為解決這些問題提供了全新方案。微波加熱物體不是基于熱傳導的作用機理，被加熱混合料是內外同時加熱，受熱比較均勻，而且微波加熱屬于電磁波加熱，加熱方式高效環保，還有利于減少路面瀝青二次加熱的老化問題[7-9]。微波誘導再生技術比傳統熱再生技術更能有效促進瀝青混合料中舊瀝青的激活，提高新舊瀝青的融合程度，得到路用性能更優異的再生混合料，可大量利用RAP料，減少資源浪費降低成本，達到經濟環保的目的。本文采用微波誘導技術，分析微波再生高摻量舊瀝青混合料的低溫抗裂性和水穩定性的變化規律，可為工程應用提供參考。

二、試驗原材料及配合比設計

本文基于馬歇爾設計法制備AC13級配的微波再生瀝青混合料，RAP舊料的摻量比例分別為60%、70%和80%。由于相關研究均表明高舊料摻量再生瀝青的水穩定性和低溫穩定性會顯著降低。為此，本文分別采用浸水馬歇爾試驗和低溫小梁彎曲試驗檢測微波加熱再生混合料的這兩項性能。RAP料選自某高速銑刨料，新瀝青采用70#瀝青，新集料采用石灰巖，礦粉為石灰巖礦粉。加熱方式選擇微波誘導技術，溫度選擇160℃，拌和時間為180s。微波誘導加熱中采用的微波頻率為2.45GHz，功率2000W。本文所用AC-13瀝青混合料的級配為規范級配中值，根據抽提后的RAP料級配、礦料的級配等合成，確保混合料滿足規范要求。

三、再生混合料路用性能試驗結果分析

（一）水穩定性

瀝青混合料的水穩定性是瀝青混合料抵抗水侵害的能力。水分會減小瀝青與集料的黏結力，使瀝青界面與集料界面等發生分離，破壞瀝青混合料的內部結構，尤其在多雨地區，經過大規模降雨路段形成積水時，會對瀝青混合料產生一定影響，經過雨水沖刷后，路面出現麻面，剝離，松散、坑洞等，基層進而產生唧泥、變形等病害。本文采用浸水馬歇爾試驗來評價微波再生瀝青混合料的抗水損害性能，從測試數據得出，無論采用何種加熱再生方式，再生瀝青混合料的浸水殘留穩定度均隨著RAP舊料摻加比例的提高而降低，近似呈線性關系，RAP摻量為60%時的水穩定性最好。同時可以發現，微波誘導再生瀝青混合料的浸水馬歇爾穩定度要明顯高于烘箱加熱再生瀝青混合料。當在再生混合料中分別摻入60%、70%和80%的RAP舊料時，微波再生方式下再生瀝青混合料的浸水殘留穩定度分別為95%、88%和81%，而傳統加熱再生方式下得到的再生瀝青混合料的浸水殘留穩定度則僅有83%、77%和73%。主要原因在于：舊瀝青經過微波處理激活后，能夠與新瀝青更好地融合，瀝青混合料抵抗水損害的能力增強。

（二）低溫穩定性

瀝青混合料的低溫穩定性是指在低溫環境下抵抗收縮變形的能力，當路面的抵抗收縮能力不足時，首先會出現裂縫，在行車荷載和水的共同作用下，裂縫長度逐漸發展、裂縫深度繼續加深，會出現路面平整度和整體性的破壞，大大降低路面的使用性能。本文采用小梁彎曲試驗來研究微波誘導下的高舊摻量熱再生瀝青混合料低溫環境下抵抗收縮變形的能力。根據試驗數據得出，微波加熱再生方式和傳統烘箱加熱再生方式下得到瀝青混合料的彎拉應變均隨RAP舊料摻加比例的提高而降低，表明再生瀝青混合料在低溫環境下抵抗收縮變形的能力隨著舊料摻量的提高而降低。RAP料中的舊瀝青由于老化作用變硬變脆，性能劣化，RAP摻量越多，則再生瀝青混合料中的舊瀝青含量比例越高，導致再生混合料中膠結料性能和低溫特性降低。同時，摻入60%、70%和80%的RAP舊料，微波誘導再生方式得到的瀝青混合料的彎拉應變為別為2789με、2432με和2076με，而傳統烘箱加熱再生方式得到的瀝青混合料的彎拉應變則分別為2300με、1990με和1850με，這表明微波誘導再生方式得到的瀝青混合料的低溫性能要明顯優于傳統烘箱加熱再生方式得到的再生瀝青混合。這是因為微波作用下更多的舊瀝青被激活與新瀝青融合，混合料中的瀝青膠結料性能得到提高，進而提高了瀝青混合料的低溫抗裂性。

四、結語

綜上所述，無論采用何種加熱再生方式，再生瀝青混合料的浸水殘留穩定度均隨著RAP舊料摻加比例的提高而降低，近似呈線性關系；微波誘導再生瀝青混合料的浸水馬歇爾穩定度要明顯高于烘箱加熱再生瀝青混合料，表明微波誘導作用下再生瀝青混合料抵抗水損害的能力得到增強。微波加熱再生方式和傳統烘箱加熱再生方式下得到再生瀝青混合料的彎拉應變均隨RAP舊料摻加比例的提高而降低，表明再生瀝青混合料在低溫環境下抵抗收縮變形的能力隨著舊料摻量的提高而降低。同時，微波誘導再生瀝青混合料的彎拉應變要明顯高于烘箱加熱再生瀝青混合料，原因在于微波作用下更多的舊瀝青被激活與新瀝青融合，再生瀝青混合料中的瀝青膠結料性能得到提高，進而提高了混合料的低溫性能。