上面層高摻量廠拌熱再生混合料配合比及性能研究

孫思威

摘要 文章通過相關室內試驗對上面層高摻量廠拌熱再生瀝青混合料配合比及路用性能進行研究，試驗結果表明：30%RAP料摻量的AC-13上面層滿足瀝青混合料路用性能技術要求，并且隨著RAP料摻量的提高，其水穩定性能有小幅下降，而動穩定度均有所提高。相比新拌瀝青混合料， 30%RAP摻量瀝青混合料具有更好的疲勞性能，條件允許下可在養護工程中進行規模運用。

關鍵詞 高摻量廠拌熱再生瀝青混合料;高溫性能;低溫性能;疲勞性能

中圖分類號 U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）10-0076-04

0 引言

隨著我國“十四五”發展的戰略布局，公路事業發展建設成為重要部分，國省干線公路養護成為重點問題。廠拌熱再生技術近年來是路面養護方向研究的重要課題，廠拌熱再生技術的應用已較為成熟，目前江蘇、浙江、山東等省份在國省干線老路改造中使用較多，而對于銑刨舊料的摻量一般控制在20%以內。根據調查了解，廠拌熱再生技術效果較好，江蘇省各地市國省道路面養護中、下面層基本全部采用廠拌熱再生瀝青混合料。隨著公路里程的不斷增加和老路路面性能逐漸衰減，對老路改造的規模逐步擴大，瀝青路面養護改造工程中產生的瀝青混合料數量非常大，常規廠拌熱再生中銑刨舊料的摻量相比之下較小，因此高摻量廠拌熱再生技術逐漸成為需要深入探索的問題。高摻量廠拌熱再生一般指舊瀝青用量占瀝青總量的25%以上，但是對于舊瀝青摻量大于25%的再生混合料，對其性能的評價及研究還沒有得出確切而公認的結論[1-3]。因此，如何通過正確的再生混合料設計，實現廠拌熱再生的高RAP摻量，減少新集料的使用，實現礦產資源的節約利用，降低碳排放量具有突破性的意義。

1 工程概況

基于研究現狀，該文依托某高速公路養護大中修養修工程，試驗段長度為3 km，路段為瀝青路面，已通車十年以上，瀝青層厚度為19 cm，水穩碎石層為54 cm，該路段做過超粘磨耗層預防性養護，路面病害以橫向裂縫為主，局部存在龜裂、松散等病害，重車較多，貨車占比達到38%。

以30%銑刨舊料摻量條件下的AC-13瀝青混合料作為主要研究對象，通過調配不同摻量的RAP料，并對瀝青混合料進行多性能試驗，分析不同摻量下性能差異，旨在為后續廠拌熱再生研究提供參考。

2 試驗設計

2.1 瀝青混合料配合比設計

2.1.1 RAP料

銑刨料抽提篩分結果見表1。

2.1.2 新集料及新瀝青

新料為玄武巖集料，瀝青為SBS改性瀝青，各項指標檢測結果均滿足規范要求。

2.1.3 級配設計

集料的篩分結果如表2所示。

根據RAP材料和新集料的級配，進行了30%摻量級配的試驗，并與20%摻量各數據進行對比，合成級配曲線如表3、表4、圖1所示。

2.2 性能試驗

試驗對象為30%RAP料摻量的AC-13再生混合料。

2.2.1 水穩性能試驗

通過浸水馬歇爾穩定試驗、凍融劈裂試驗，對摻配比例內的廠拌熱再生瀝青混合料的水穩定性能進行評價分析。

2.2.2 高溫性能試驗

該文采用普通車轍試驗對AC-13再生混合料的高溫性能進行評價分析。

2.2.3 低溫性能試驗

采用低溫小梁試驗對AC-13再生混合料的低溫性能進行評價分析。

2.2.4 劈裂疲勞試驗

采用間接拉伸疲勞試驗對AC-13再生瀝青混合料的疲勞性能進行評價分析。

3 試驗結果分析

3.1 水穩性能試驗結果分析

從表5中數據可以看出，20%、30% RAP料摻量的殘留穩定度（RS）分別為90%、88.8%，而規范中的技術要求是不小于85%，因此可見兩種摻量下殘留穩定度均滿足技術要求。通過試驗數據可以發現，RAP料摻量20%增加至30%，殘留穩定度僅下降了1.6%，這也表明了10%RAP料摻量差值對水穩定性能影響有限，30%RAP料摻量水穩性能仍然較好。另外，20%、30% RAP料摻量TSR分別為91.3%、89.6%，而規范中的技術要求是不小于80%，可見均滿足技術要求。此外，30% RAP料摻量的TSR比20% RAP料摻量要低1.7%，同樣佐證了30%RAP料摻量水穩性能較好，與常規摻量條件下的水穩性能相差不大。

3.2 高溫性能試驗結果分析

表6試驗結果表明，20%、30% RAP料摻量的動穩定度分別為5 450（次/mm）、7 365（次/mm），均滿足規范中不小于2 800（次/mm）的技術要求。另外，結果顯示大摻量下動穩定度增加了1 915（次/mm），可見大RAP摻量下瀝青混合料的高溫穩定性更好，這是因為瀝青會隨著時間的推移發生明顯的老化，并且老化是一個持續的過程，而老化過程中瀝青的主要成分之一輕質油分會再發生揮發變化，而剩余瀝青中的瀝青質會增加瀝青膠漿的黏度，因此隨著RAP摻量增加，瀝青質含量會同步增加，從而使瀝青混合料內部粘結性增強，提升瀝青混合料的高溫抵抗變形能力。

3.3 低溫性能試驗結果分析

從表7中數據可以看出，30%RAP料摻量條件下，各組試驗破壞應變均大于技術要求2 500 με，其中試驗中破壞應變最小值為2 610 με，最大值為2 948.4 με，平均值為2 819.5 με，勁度模量平均值為4 675.5 MPa。可見30%RAP料摻量條件下，瀝青混合料具有良好的低溫抗裂性能。

3.4 劈裂疲勞性能試驗結果分析

目前，隨著交通量整體式增長，對道路耐久性、長壽命等技術要求越來越高，而RAP摻量瀝青混合料的耐久性、疲勞性能是關注的重點。該文根據試件位移變化曲線的第二個反彎點來確定試件的疲勞壽命[4-5]。不同應力比條件下的疲勞次數見表8，疲勞試驗結果見圖2、圖3。

可看出隨著應力比的增加，瀝青混合料的疲勞性能下降，并且兩種瀝青混合料的應力比—疲勞壽命擬合的線性方程可靠度均在0.98以上，說明實驗結果和擬合的線性方程具有很高的可信度。另外，由表9可知在同應力條件下，兩種瀝青混合料相差較小，表征疲勞敏感度的|a|值在摻加RAP料后有所增大，增加幅度為6.66%，再生類混合料相較于新拌混合料疲勞敏感度增大是必然的趨勢，主要是由于RAP中裹覆于集料表面的瀝青在經過水、溫、光等外界條件作用后發生了一定程度的老化，從而使性能有所下降，表現形式為對外界作用的敏感性較弱;表征疲勞壽命的b值在摻加RAP料后下降了0.37%，可見混合料疲勞壽命降低極小。

總而言之，作為瀝青混合料上面層，再生瀝青混合料性能有尚佳表現，同時30%RAP摻量能夠充分利用廢舊銑刨料，降低工程養護成本。從道路養護工程全壽命周期角度看，再生混合料具有較好的社會效益和經濟效益，而且根據后期對試驗路段的跟蹤觀測得知，裂縫病害出現的頻次相對較少，車轍病害基本鮮有出現。在試驗路段通車較長時間后，對廠拌再生路面進行多次的觀測，重點是路面外觀包括裂縫和瀝青膜的剝落情況，首先查閱了原路面在實施罩面前的病害及處理情況，對照原裂縫處治樁號，未發現原裂縫位置有持續發育的反射裂縫，步檢全部試驗段，也未發現有裂縫、坑洞病害。從骨料表面瀝青膜剝落的情況看，經過較長期車輛荷載作用，路面骨料突起部分瀝青膜均出現剝落，已經很難區分表面剝落的是RAP還是新集料。對試驗路段構造深度、抗滑性能及滲水系數進行了多次檢測，結果均能滿足設計要求[6-7]。其中構造深度和摩擦系數指標在后期觀測中較工后數據有所上升，為試驗段通車前期部分粗集料瀝青膜脫落后集料棱角性暴露后增加了摩擦力所致，之后隨通車時間增加，抗滑性能出現緩慢衰減，為主車道輪跡帶經汽車行駛作用下正常的衰減。由此可見，該技術的運用具有良好的適用性，因此，在養護工程中可對高摻量瀝青混合料進行規模應用。

4 結論

（1）30%RAP料摻量的AC-13滿足水穩性能技術要求，RAP摻量對水穩定性能影響較小。

（2）20%與30%RAP料摻量瀝青混合料的動穩定度滿足技術要求，隨著RAP料摻量的提高，其動穩定度均有所增加。

（3）30%RAP料摻量條件下，勁度模量為4 675.5 MPa，低溫小梁破壞應變為2 819.5 με，符合技術要求。

（4）30%RAP摻量瀝青混合料的疲勞壽命與新拌瀝青混合料較為接近，可見前者具有良好的疲勞性能。

參考文獻

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