再生粗骨料瀝青混凝土路用性能試驗研究

摘要：文章通過室內試驗研究不同摻入比再生粗骨料試樣的路用性能，得出結論：瀝青析漏損失隨著油石比的增大而增加，且在相同油石比時，瀝青析漏損失隨著再生粗骨料摻入比的增加而增大；不同摻量再生粗骨料試樣的飛散損失隨著油石比的增加逐漸減小，在相同油石比時，隨著再生粗骨料摻入比的增加飛散損失逐漸增多；馬歇爾穩定度隨著油石比的增加呈先增加后減小的趨勢，在油石比為6.0%時，穩定度達到最大值；不同再生粗骨料摻入比的試樣在浸泡后其穩定性都會有所減小，且穩定系數隨著再生粗骨料摻入比的增大逐漸減小。

關鍵詞：再生骨料；瀝青混凝土；水穩定性；路用性能

中圖分類號：U416.03 A 11 032 3

0 引言

在城市道路的建設中，傳統的瀝青路面由瀝青及拌和料在工廠進行攪拌后再運送至現場攤鋪碾壓而成，故瀝青路面具有很低的透水性，往往會造成道路雨水淤積，堵塞交通［1］。隨著國家對海綿城市建設的重視，具有透水功能的透水瀝青在城市建設的應用越來越廣泛。老舊建筑物拆遷后產生的建筑垃圾具有很好的抗壓性能及二次利用的潛力，若能將這些建筑垃圾破碎后摻入瀝青中，不僅能夠有效地解決建筑垃圾處理的問題，還可以減少瀝青拌和料的使用，起到降低工程造價的作用［2-5］。基于此，國內許多學者對再生骨料在瀝青拌和料中的應用做了相關研究，劉占良等研究發現，再生粗骨料用量越多，其瀝青拌和料的孔隙率越大，相應的水穩定性及回彈模量會有所下降［6］。陳美祝等通過對比研究再生粗骨料經強化前后的力學特性及路用性能，并采用SEM試驗對強化前后的微觀形貌進行研究，為粗骨料在瀝青路面的應用提供了參考依據［7］。郝玉敏等研究發現，瀝青用量顯著影響再生骨料瀝青混凝土的力學性能［8］。通過上述學者的研究，雖初步探明了瀝青混凝土的力學特性，但并未研究再生粗骨料對瀝青混凝土的影響，故通過本文的研究，可為再生粗骨料瀝青混凝土的應用提供參考。

1 試驗材料與試驗方案

1.1 試驗材料

本次試驗所用SBS瀝青的性能指標如表1所示，再生粗骨料的級配曲線如圖1所示。由圖1可知，粒徑＞ 4.75 mm的顆粒占比＞85%，加之試驗所用粗骨料不均勻系數為1.58，曲率系數為7.58，故該試驗所用粗骨料為級配不均勻，是以粗骨料為主的材料。

試驗前將粗骨料放入烘箱中 24 h以保證其不含水分，而后將SBS改性瀝青加熱至 180 ℃，在干凈容器中將細骨料、再生粗骨料及瀝青混合均勻，最后將攪拌均勻的試驗材料倒入模具中制成邊長為 63.5 mm的正方體試塊，待其冷卻后脫模裝入密封袋中以備后續試驗使用。

1.2 試驗方案

采用控制變量試驗，控制其他因素不變，對4種粗骨料摻入比的試樣進行析漏試驗、飛散試驗、穩定度試驗、水穩定性試驗。根據上述試驗結果對再生粗骨料瀝青混凝土的路用性能進行研究。試驗方案如表2所示。

2 試驗結果與分析

2.1 析漏損失試驗

析漏損失采用謝倫堡瀝青析漏試驗進行檢測，在高溫條件下檢測瀝青混凝土析出多余瀝青的質量，可為瀝青混凝土制備時確定瀝青用量提供參考。

對再生粗骨料摻入比分別為0、30%、60%、100%的瀝青混凝土，及油石比分別為5.0%、5.5%、6.0%、6.5%、7.0%的5種試樣進行析漏試驗，試驗結果如圖2所示。

由圖2可知，瀝青析漏損失隨著油石比的增大而增加，這主要是由于瀝青具有一定的黏性，隨著摻入的瀝青越多，粘連在燒杯壁上的瀝青也越來越多，粘連在燒杯壁上的瀝青還會附帶一部分拌和料，由于瀝青對拌和料具有一定的膠結作用，油石比越高，對拌和料的粘連就越顯著，粘在燒杯壁上的拌和料就越多，故瀝青析漏損失隨著油石比的增大而增大。在相同油石比時，瀝青析漏損失隨著再生粗骨料摻入比的增加而增大，這主要是由于再生粗骨料摻得越多，再生骨料中的細顆粒質量越來越大，由于瀝青對拌和料具有粘接作用，細顆粒含量越高，粘結在燒杯壁上的細顆粒越多，故再生粗骨料的摻入量越多，瀝青析漏損失越多。

2.2 飛散損失試驗

飛散損失采用肯塔堡飛散試驗進行測量，該試驗可以用來測量瀝青路面在交通荷載作用下道路表面骨料的散失程度。依然對上述4種再生粗骨料摻量和5種油石比的試樣進行試驗，試驗結果如圖3所示。

由圖3可知，瀝青混凝土試樣的飛散損失隨著油石比的增大逐漸減小，瀝青對拌和料具有一定的膠結作用，瀝青摻量越多，對骨料的粘結作用越強，抵抗結構劣化的效果越顯著，故在交通荷載作用下，瀝青混凝土的飛散損失隨著油石比的增大逐漸減小。在相同油石比時，隨著再生粗骨料摻量的增加，其飛散損失越多，主要是由于再生粗骨料在用于拌和料前先進行了破碎，會使部分再生骨料產生隱藏裂隙，故在荷載作用時，再生粗骨料易破碎，并從瀝青混凝土中剝離。在油石比較小時，不同再生粗骨料摻量試樣的飛散損失相差較大；在油石比較高時，不同再生粗骨料摻量試樣的飛散損失逐漸減小。由此可以反映出，即便摻入了較高含量的再生粗骨料，由于瀝青對骨料的膠結作用，再生粗骨料在荷載作用下開裂破碎，在瀝青粘結力的作用下，骨料也不容易從本體中剝離脫落。

2.3 穩定度試驗

如圖4所示，馬歇爾穩定度隨著油石比的增大呈先增加后減小的趨勢。由穩定度隨油石比變化規律可知，在油石比為6.0%時，穩定度達到最大值，故不同摻入比再生粗骨料瀝青混凝土的最佳瀝青摻量為6.0%。在最佳油石比下，摻入再生粗骨料試樣的瀝青混凝土穩定度小于純瀝青混凝土試樣，由此反映出再生粗骨料自身含有的隱藏裂隙會顯著影響其穩定性。

2.4 水穩定性試驗

在實際的工程應用中，雨水天氣會使瀝青混凝土浸水，路用性能良好的瀝青混凝土在浸水后也應具有較好的穩定度，故本試驗在保證油石比為6.0%（由前述試驗得到的最佳油石比）的基礎上，對比研究了浸水前后各粗骨料摻入比試樣的穩定度。試驗結果如下頁圖5所示。

由圖5可知，不同粗骨料摻入比的試樣在浸泡后其穩定性都會有所減小，這主要是由于水的沖刷和淋濾作用使瀝青混凝土中的部分瀝青流失，使骨料間的膠結作用減弱，故試樣在浸水后其穩定度會降低。

如下頁圖6所示，穩定系數隨著再生粗骨料摻入比的增大而逐漸減小，這主要是由于再生骨料浸水后軟化破碎，難以發揮瀝青混凝土中的骨架作用，再生粗骨料摻入量越多，骨架效應削弱越顯著。

3 結語

本文通過試驗研究了不同再生粗骨料摻入比試樣的析漏損失、飛散損失、穩定度等，明確了不同再生粗骨料摻入比試樣的最佳油石比，且在最佳油石比條件下，對不同摻入比試樣的水穩定性進行了試驗研究，主要得到了以下結論：

（1）隨著瀝青混凝土油石比的增大，瀝青析漏損失逐漸增加，且在相同油石比時，隨著再生粗骨料摻入比的增加，瀝青析漏損失逐漸增大。

（2）不同摻入比的再生粗骨料瀝青混凝土試樣的飛散損失隨著油石比的增大逐漸減小。在油石比相同時，隨著再生粗骨料摻量的增加其飛散損失越多，且在油石比較小時，不同再生粗骨料摻量試樣的飛散損失相差較大；在油石比較大時，不同摻入比再生粗骨料瀝青混凝土試樣的飛散損失逐漸減小。

（3）馬歇爾穩定度隨著油石比的增加呈先增加后減小的趨勢，由穩定度隨油石比變化規律可知，在油石比為6.0%時，穩定度達到最大值，故不同摻入比再生粗骨料瀝青混凝土的最佳瀝青摻量為6.0%。

（4）不同粗骨料摻入比的試樣在浸泡后其穩定性都會有所減小，這主要是由于水的沖刷和淋濾作用使得瀝青混凝土中的部分瀝青流失，骨料間的膠結作用減弱，故在浸水后其穩定度會降低，且穩定系數隨著再生粗骨料摻入比的增大而逐漸減小。

參考文獻

［1］袁再健，梁 晨，李定強.中國海綿城市研究進展與展望［J］.生態環境學報，2017，26（5）：896-901.

［2］李湘洲.國外建筑垃圾利用現狀及我國的差距［J］.磚瓦世界，2012（6）：9-13.

［3］陳 松，李曼曼.淺談建筑垃圾利用與技術處理［J］.黑龍江科技信息，2016（30）：254.

［4］余小明.地方海綿城市標準體系創新及設計經驗總結［J］.廣東土木與建筑，2022，29（4）：31-35.

［5］凌君德，張姝雅.海綿城市建設中問題和建議［J］.安徽水利水電職業技術學院學報，2022，22（1）：26-29.

［6］劉占良，杜玉林，萬 濤.建筑廢棄混凝土再生集料在瀝青混合料中的應用［J］.中外公路，2015，35（6）：311-314.

［7］陳美祝，鐘進軍，吳少鵬，等.再生粗骨料物理性能強化改性研究［J］.公路，2011（7）：198-201.

［8］郝玉敏，陳 芳，仲小玲.再生骨料瀝青混合料性能研究［J］.北方交通，2018（1）：76-79.

收稿日期：2022-12-12