RAP摻量對AC-16C改性瀝青混合料路用性能的影響研究

關(guān)鍵詞：道路工程；RAP摻量；AC-16C改性瀝青混合料；力學(xué)性能；路用性能中圖分類號(hào)：U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOl：10.13282/j.cnki.WCcst.2025.03.020文章編號(hào)：1673-4874（2025）03-0067-04

0 引言

隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和道路建設(shè)材料成本的上升，在路面施工中，瀝青混合料中經(jīng)常添加RAP。根據(jù)美國聯(lián)邦公路管理局的數(shù)據(jù)，美國每年在路面建設(shè)中有 80% （約7300萬t）的再生瀝青混合料得到了再利用[1-2]。我國近幾年在道路的養(yǎng)護(hù)和改擴(kuò)建工程當(dāng)中也產(chǎn)生許多瀝青混合物的舊料，利用再生技術(shù)變廢為寶，對我國來說具有重要的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

林瑞慧[3]、康玉芳[4]、MingchenLi[5]等通過向不同種類基質(zhì)瀝青里面加入SBS改性劑，測試其針入度、軟化點(diǎn)等試驗(yàn)數(shù)據(jù)，與基質(zhì)瀝青相比性能得到更好的發(fā)展。另外，萬麗霞、任瑞波、孫欣等研究再生瀝青混合料的高溫性能在摻量RAP的提高下逐漸增加，低溫和水穩(wěn)定性能反而降低，最終得出RAP摻量 ?20% ，孔隙率的取值范圍為 4.0%±0.5% 為宜的結(jié)論。馮亮等將20%～50% 摻量的RAP加入到熱再生瀝青混合料中，利用融合工藝將新舊料 100% 融合，與常規(guī)拌和工藝相比其路用性能更優(yōu)。PeiliangCong[10]、J.SChen[11]等研究表明RAP能降低瀝青混合料的水穩(wěn)定性，而再生劑使RAP充分軟化，具有更低的彈性，提高其水穩(wěn)定性和抗車轍能力。

本文通過研究和總結(jié)國內(nèi)外已有技術(shù)和科研成果，對RAP摻量為 0.10%.20%.30% 的AC-16C改性瀝青混合料進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，分析AC-16C型再生瀝青混合料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

1原材料試驗(yàn)方法及技術(shù)性能

1.1集料

試驗(yàn)采用玄武巖作為粗集料，顆粒較小的玄武巖和石屑作為細(xì)集料。根據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG3432一2024）對集料進(jìn)行檢測，結(jié)果見表1、表2。

1.2礦粉

參照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》JTG3432一2024），將玄武巖磨細(xì)成粉狀結(jié)構(gòu)作為試驗(yàn)中礦粉材料，相對應(yīng)的檢測結(jié)果見表3。

1.3 SBS改性瀝青

本次試驗(yàn)以某品牌 70^? 瀝青為原料，改性劑選用燕山線型SBS，根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40一2004）相關(guān)要求，改性瀝青的主要技術(shù)指標(biāo)測定結(jié)果見表4。

1.4 RAP

本試驗(yàn)RAP材料來源于南京浦口城西路下面層，通過冷銑刨瀝青路面以獲取RAP試驗(yàn)材料，經(jīng)破碎、篩分后分成 0～5mm，5～10mm，10～15mm≡4? 見格。利用四分方法對三種規(guī)格的RAP材料進(jìn)行取樣設(shè)計(jì)，為獲得RAP中瀝青含量與礦料級配進(jìn)行抽提及篩分試驗(yàn)，結(jié)果見圖1和圖2。同時(shí)，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法對老化瀝青進(jìn)行回收，并對其進(jìn)行了性能試驗(yàn)（如表5所示）；對舊集料進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，研究其基本性能（如表6所示）。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，RAP材料中的舊瀝青以及集料都滿足《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG3432一2024）要求，可用于AC一16C再生瀝青混合料的設(shè)計(jì)。

2 RAP摻量對AC-16C瀝青混合料路用性能的影響

2.1試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

采用馬歇爾混合料設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)AC-16C混合料，包括不含RAP的對照混合物和三種分別含有 10% RAP、20%RAP 和 30%RAP 的瀝青混合物。在設(shè)計(jì)對照組（無RAP瀝青混合料后，加入不同比例的RAP，并改變原生集料的百分比，使含有RAP的新混合料與對照混合料的過篩率保持基本相同（如圖3所示）。

對4種不同RAP含量的再生瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾室內(nèi)試驗(yàn)，如表7所示，分別確定AC-16C再生瀝青混合料的空隙率、最佳瀝青用量等指標(biāo)，并對其進(jìn)行分析。

從表7可以看出，隨著瀝青混合料中RAP摻量的增加，最佳瀝青用量、空隙率等也隨之增加，但總體上空隙率變化不大，最大相差 0.06% 。

在本試驗(yàn)中，采用一種滿足新舊瀝青混合料更好融合的橡膠油再生劑RA一5，其中再生劑的加入量為舊瀝青的 5% 。RAP預(yù)熱溫度為130℃，新集料為190 C ，SBS改質(zhì)瀝青為 170^°C 。為防止舊瀝青再次老化，RAP預(yù)熱時(shí)間不能過長，宜 ≤2h₀ 待RAP、新集料及SBS改質(zhì)瀝青均達(dá)設(shè)定溫度后，再進(jìn)行拌和試驗(yàn)。拌和流程為：先將RAP和再生劑RA-5一起攪拌，時(shí)間為60s，在此基礎(chǔ)上再加入新集料和SBS改性瀝青繼續(xù)攪拌60s，最后加入礦粉均勻攪拌60s，待試樣充分融合后，即得到AC-16C再生瀝青混合料。

2.2試驗(yàn)結(jié)果分析與討論

2.2.1 高溫穩(wěn)定性

制備RAP摻量分別為 0.10% ， 20% 和 30% 的 AC- 16C瀝青混合料的車轍板試件，將制備完成的試件放入60^°C 的環(huán)境下進(jìn)行養(yǎng)生，所需時(shí)間為 ，養(yǎng)生完畢后進(jìn)行車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

由表8可知，RAP摻量每提高 10% ，AC-16C再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度就分別增長 5.0% F 3.2% 和18. 4% ，60min車轍變形量分別降低 2.9%.5.4% 與12. 0% ，這是由于舊瀝青老化，導(dǎo)致 AC-16C 再生瀝青混合料中新舊瀝青融合后軟化點(diǎn)升高，因此具有良好的高溫穩(wěn)定性。

2.2.2 低溫穩(wěn)定性

本試驗(yàn)評價(jià)AC-16C再生瀝青混合料的低溫抗裂性能所用方法為半圓彎曲試驗(yàn)。在制備小梁試件時(shí)先制成車轍板樣式，之后對其進(jìn)行切割工作，所需試件尺寸為3 5mm×30mm×200mm. 在 -10° 條件下進(jìn)行低溫小梁彎曲抗裂性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，RAP摻量由0增大至 30% ，AC-16C再生瀝青混合料的彎拉強(qiáng)度、低溫彎曲破壞應(yīng)變分別減小了15. 9% 、 17.0% ，彎曲勁度模量增大了25. 0% 。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，再生瀝青混合料的低溫抗裂性隨著RAP摻量的增加逐漸減弱。當(dāng)RAP摻量達(dá)到 30% 時(shí)低溫彎曲破壞應(yīng)變?yōu)?816 μ∈ ，滿足規(guī)范《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD50一2017）對于冬寒地區(qū)其值 =2800με 的要求，試驗(yàn)值與規(guī)定值已非常接近；若繼續(xù)增加RAP含量可降低 AC^- 16C型再生瀝青混合料的低溫變形性能，提高勁度模量，進(jìn)而引起其低溫抗裂性能的下降，導(dǎo)致AC-16C型再生瀝青混合料路面處于低溫狀態(tài)下時(shí)會(huì)出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

2.2.3水穩(wěn)定性能測試

利用最佳瀝青參數(shù)分別制備RAP摻量為0、 10% 、20% 和 30% 的AC-16C瀝青混合料的馬歇爾試件，對制備好的試樣進(jìn)行水穩(wěn)定測試，試驗(yàn)方法分別為浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖5和圖6所示。

由圖5和圖6可知，隨著RAP摻量增大，AC-16C再生瀝青混合料的穩(wěn)定度與劈裂強(qiáng)度不斷上升，而殘留穩(wěn)定度以及凍融劈裂強(qiáng)度比（TSR）均隨RAP摻量上升而逐漸降低。其原因在于，新舊瀝青在常規(guī)拌和下很難完全融合，黏結(jié)性相較于新瀝青來說較弱；在拌和、施工以及使用的過程中其水分易進(jìn)入AC-16C再生瀝青混合料的空隙中，使得集料和瀝青的黏結(jié)狀態(tài)遭到破壞，導(dǎo)致其水穩(wěn)定性降低。

3結(jié)語

（1）在馬歇爾試驗(yàn)中，AC-16C再生瀝青混合料隨著RAP摻量的增大，礦料間隙率、流值逐漸減小；其他參數(shù)如最佳瀝青用量、空隙率等逐漸上升，且每種再生瀝青混合料的空隙率最大相差 0.06% 。

（2）添加再生劑RA的AC-16C型瀝青混合料，隨著 RAP摻量的提高，高溫穩(wěn)定性能得以提高，而低溫抗裂性

和水穩(wěn)定性能卻逐步降低。

（3）新舊料的摻配比例應(yīng)和實(shí)際工程相結(jié)合，最大限度地利用RAP。本文確定AC-16C改性瀝青混合料RAP摻量要 ?30% ，超過此摻量會(huì)導(dǎo)致低溫抗裂性和水穩(wěn)性能減弱，容易導(dǎo)致再生瀝青路面在低溫的作用下出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

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