不同溫拌方式對再生瀝青混合料路用性能影響研究

王文釗

（揚州市公路事業發展中心,江蘇 揚州 225000）

0 引言

目前，我國常用的瀝青路面一般采用10%～20%的舊料摻配比例，不利于舊料的再生利用。為了提高舊料的再生利用比例，瀝青混合料的拌和技術不斷更新發展，提高舊料利用率受到越來越多的重視。溫拌混凝土技術可降低瀝青拌和的溫度，降低施工能耗，同時保證混合料的施工性能，具有諸多優勢[1-3]。

不同的溫拌工藝具有不同的適用情況，均可實現節能減排。根據目前常用的溫拌工藝，研究不同工藝對瀝青混合料性能的影響。路用性能是影響材料使用的最關鍵因素，因此，通過分析不同舊料摻量下材料路用性能，選取性能優良的方法在工程實踐中加以推廣使用，從而達到節能減排的目的。

1 原材料

1.1 新集料和填料

試驗配置再生瀝青混合料中使用的新集料、填料分別采用石灰巖、石灰巖礦粉。各材料指標均需要滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（下稱《規范》）要求，參數如表1 所示。

表1 新集料和填料密度

1.2 銑刨料

廢舊路面的瀝青材料不能直接使用，需要經過處理后方可作為舊料使用。項目選用的舊料為江蘇省揚州市的一條二級道路維修改造工程實施過程中形成的廢舊瀝青材料。在道路維修改造前，該道路已經建成投用約10年時間，期間有大量的車輛對瀝青道路進行了碾壓，瀝青舊料老化嚴重。在完成瀝青舊料收集后，對老舊瀝青路面材料進行抽提篩分，結果表明該道路路面瀝青材料為中等老化。銑刨料與初始設計階段的材料級配曲線見圖1。根據圖1 可知，長期使用后材料4～12 mm 的粒徑數量顯著提升。

圖1 銑刨料級配曲線

1.3 溫拌劑

有機溫拌劑為Sasobit，摻量為3%[4]，各指標見表2。

表2 Sasobit 溫拌劑技術指標

表面活性溫拌劑選用Evotherm[5]，摻量為10%，其技術指標見表3。

表3 Evotherm 溫拌劑技術指標

采用70#基質瀝青在150 ℃條件下進行發泡，用水量為1.5%，發泡瀝青技術指標見表4。

表4 發泡瀝青技術指標

2 配合比設計

瀝青采用性能滿足《規范》要求的普通70#道路石油瀝青，研究不同的溫拌方式對混合料性能的影響，舊料摻量設置為20%、30%、40%、50%和60%。根據《規范》，將各材料按照一定的比例試配，再生瀝青混合料級配情況見圖2。

圖2 合成材料級配

3 不同溫拌方式路用性能分析

3.1 高溫穩定性

采用車轍試驗機試驗分析材料高溫穩定性，試樣尺寸為30 cm×30 cm×5 cm。不同溫拌方式材料高溫穩定性性能如圖3 所示。

從圖3 中可知，隨著瀝青舊料摻量的增加，材料的動穩定度不斷增大，表明舊料摻量的增多，有利于提升再生瀝青混合料的高溫穩定性。出現這一現象的主要原因是，舊料在長期使用過程中瀝青老化，強度提升。通過分析動穩定度參數，泡沫瀝青的動穩定度最大，Evotherm 溫拌劑動穩定度最低。出現這一結果的主要原因是，泡沫瀝青流動性良好，可與集料緊密結合，形成的混合材料較為均勻。

圖3 再生瀝青混合料動穩定度

3.2 水穩定性

一般采用浸水馬歇爾試驗獲取的殘留穩定度參數和凍融劈裂試驗獲取的凍融劈裂強度參數評價材料水穩定性，兩指標可對比分析。不同試驗方法的試驗成果見圖4、圖5。

根據圖4，舊料摻量增大將導致混合料的殘留穩定度降低，不利于再生瀝青料的水穩定性。摻量達到60%時，殘留穩定度參數仍滿足《規范》要求。殘留穩定度與溫拌方式關系較小。

圖4 再生瀝青混合料殘留穩定度

根據圖5 可知，隨著舊料摻量的增大，凍融劈裂強度比不斷降低。在舊料摻量達到60%時，強度比參數仍滿足《規范》要求。試驗結果表明溫拌方式對凍融劈裂強度比影響較小。

圖5 凍融劈裂強度比

3.3 低溫抗裂性

一般通過破壞應變參數分析材料的低溫抗裂性能。試樣尺寸為25 cm×3 cm×3.5 cm。低溫彎曲試驗采用UTM-25 試驗機。試驗參數已有較多的人進行了較為廣泛的研究，此處不再贅述[6]。試驗結果如圖6 所示。

從圖6 中可知，隨著舊料增加，破壞應變不斷減小，表明材料的抗裂性能不斷降低。在相同的舊料摻量條件下，泡沫瀝青再生瀝青材料的破壞應變最大，摻Sasobit溫拌劑最小。主要原因是泡沫瀝青材料流動性良好，可以與集料之間緊密結合，改善再生瀝青材料的抗裂性能。Evotherm 溫拌劑在低溫條件下具備良好抗裂性能，可在一定程度上改善再生瀝青材料的低溫抗裂性。

圖6 再生瀝青混合料破壞應變

3.4 抗疲勞性能

抗疲勞性能是直接反映道路使用耐久性的參數，對道路使用過程中的維護、保養影響較大，耐久性良好的材料，可以緩解惡劣使用工況對路面的不良影響。在再生瀝青混合料抗疲勞性能研究中通常采用彎曲疲勞試驗。抗疲勞試驗結果見表5。

根據表5 中的數據可知，在其他條件相同時，隨著舊料摻量增大，混合料的抗疲勞性能下降，泡沫瀝青材料的抗疲勞性能優于其他兩種溫拌方式，摻Sasobit 溫拌劑的抗疲勞性能最差。當舊料摻量超過40%時，材料的抗疲勞性能下降速率急劇增大。

表5 抗疲勞性能試驗結果

4 結論

為了提高道路舊料瀝青的使用率，滿足綠色環保發展理念，研究目前常用3 種溫拌方式下不同舊料摻量的再生瀝青混合料的路用性能。主要結論如下：

（1）隨著瀝青舊料摻量增大，混合料高溫穩定性提升。泡沫瀝青具有良好的流動性，使其可與材料緊密結合，形成的混合料具有良好的高溫穩定性、水穩定性。

（2）隨著瀝青舊料摻量的增大，材料的水穩定性、低溫抗裂性、抗疲勞性能均呈現下降趨勢。

（3）根據性能試驗結果可知，采用泡沫瀝青方式混合料性能明顯提升，當瀝青舊料摻量超過40%時，材料的抗疲勞性能有顯著的下降，因此可將舊料摻量控制在40%以下。與傳統方式相比，舊料摻量有了較大的提升，有利于資源節約、環境友好型社會發展建設。