韓耀斌 張 玲 王軍紅

(1.陜西省公路再生工程技術(shù)研究中心，陜西西安 710075;2.陜西寶漢高速公路建設(shè)管理有限公司，陜西寶雞 721000)

0 引言

隨著國(guó)家建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)的推進(jìn)，交通部發(fā)布的《“十二五”公路養(yǎng)護(hù)管理發(fā)展綱要》對(duì)廢舊瀝青路面材料循環(huán)利用率提出了明確的指標(biāo)要求。瀝青混合料熱再生技術(shù)能充分利用RAP，并且再生后混合料性能和新料性能相當(dāng)，因此在我國(guó)公路行業(yè)具有廣泛的市場(chǎng)前景。其中廢舊瀝青混合料熱再生劑的研制，是近年來(lái)不少機(jī)構(gòu)和個(gè)人研究的熱點(diǎn)［1］，但是大多數(shù)研究都只針對(duì)再生劑對(duì)瀝青性能的影響，而關(guān)于熱再生劑對(duì)RAP性能的影響研究較少，本研究著重從混合料應(yīng)用角度開(kāi)展試驗(yàn)研究。

1 再生劑最佳摻量確定

本研究所使用的RAP為西安繞城高速面層銑刨料，RAP和新集料各項(xiàng)指標(biāo)均符合《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》以及《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求，新瀝青為韓國(guó)SK-90，再生劑為自主研制生產(chǎn)的HR-1325熱再生劑，其技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 HR-1325熱再生劑技術(shù)指標(biāo)

在以往的研究中，研究者確定再生劑摻量的方法，主要是通過(guò)直接在老化瀝青中加入不同劑量的再生劑，以老化瀝青的性能恢復(fù)程度為依據(jù)，確定再生劑最佳摻量［2］。但是我們認(rèn)為，再生劑最終是在混合料中與老化瀝青發(fā)生作用的，因此其作用效果并不能與再生劑在純老化瀝青中的效果相比擬?；旌狭现械脑偕鷦┯捎诩衔降仍?，會(huì)有一部分損失，所以不難推斷，再生劑在混合料中的再生效果弱于在純?yōu)r青中的再生效果。因此我們提出在純老化瀝青試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增加混合料的試驗(yàn)指標(biāo)，從而準(zhǔn)確確定再生劑在混合料中的最佳摻量。

通過(guò)試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)RAP中的瀝青已經(jīng)嚴(yán)重老化，粘度劇增，延度降低，與新瀝青相比變得更硬更脆，材料的柔韌性大幅度降低。而熱再生劑主要就是為了改善老化瀝青的這些缺點(diǎn)設(shè)計(jì)的，反映在混合料性能上即是對(duì)低溫性能和抗水損能力的恢復(fù)。因此我們選擇凍融劈裂強(qiáng)度比以及低溫彎曲試驗(yàn)，作為確定混合料中再生劑最佳劑量的指標(biāo)。

混合料試驗(yàn)前，我們通過(guò)在老化瀝青中添加不同劑量的再生劑，以老化瀝青滿(mǎn)足90號(hào)瀝青指標(biāo)要求時(shí)所需再生劑劑量，為混合料試驗(yàn)中再生劑的基準(zhǔn)摻量。表2所示為抽提回收的廢舊瀝青添加再生劑前后的檢測(cè)指標(biāo)。通過(guò)一系列試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)添加10%再生劑后，老化瀝青性能滿(mǎn)足90號(hào)瀝青要求。因此在混合料試驗(yàn)中，再生劑的添加量分別為廢舊瀝青質(zhì)量的10%，12%，15%，同時(shí)我們?cè)O(shè)計(jì)了一組不添加再生劑的空白試驗(yàn)作為對(duì)照，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表2 抽提回收廢舊瀝青再生前后指標(biāo)

表3 再生劑不同摻量的混合料試驗(yàn)結(jié)果

由表3比較凍融劈裂強(qiáng)度比的試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在沒(méi)有添加再生劑的條件下，凍融劈裂強(qiáng)度比只有64.7%，隨著再生劑的加入，凍融劈裂強(qiáng)度比顯著增加，尤其是12%添加量下，數(shù)值達(dá)到最大值97.6%，此時(shí)混合料的抗水損害能力最強(qiáng)。－10℃的小梁彎曲試驗(yàn)的結(jié)果與凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果變化趨勢(shì)相同，再生劑摻量為12%時(shí)，混合料低溫應(yīng)變最好，達(dá)到1 756。沒(méi)有添加再生劑的試樣由于低溫抗裂性能差，在切割小梁試件時(shí)，全部斷裂。隨著再生劑摻量的增加，混合料的密度、凍融劈裂強(qiáng)度比、低溫彎曲應(yīng)變均隨之增加，到12%左右達(dá)到峰值，摻量增加到15%時(shí)，指標(biāo)呈下降趨勢(shì)。峰值對(duì)應(yīng)的再生劑摻量12%就是最佳再生劑含量。

2 再生瀝青混合料路用性能試驗(yàn)

確定再生劑的最佳摻量后，為驗(yàn)證再生瀝青混合料性能，我們進(jìn)行不同RAP摻量下的混合料配合比設(shè)計(jì)以及路用性能檢測(cè)。所選RAP摻配比例分別為0，20%，40%，85%，所摻加的再生劑均為混合料中舊瀝青質(zhì)量的12%，設(shè)計(jì)的目標(biāo)級(jí)配為AC-20級(jí)配中值，混合料性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同RAP摻量下混合料性能試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，隨著混合料中RAP含量增加，最佳油石比也逐漸增大。摻再生劑后的再生瀝青混合料性能均滿(mǎn)足施工技術(shù)規(guī)范對(duì)重交通道路下面層的要求。并且摻有RAP的混合料高低溫性能，以及水穩(wěn)性指標(biāo)均優(yōu)于純新料。對(duì)比RAP為85%時(shí)，加與不加再生劑的混合料性能可知，摻加再生劑后，混合料的動(dòng)穩(wěn)定度以及穩(wěn)定度雖然有所下降，但是凍融劈裂強(qiáng)度比以及殘留穩(wěn)定度等都得到大幅提高，尤其是低溫破壞應(yīng)變提升近一倍，由1 447提升到2 599，均滿(mǎn)足并超過(guò)規(guī)范要求。因此熱再生劑對(duì)于保證熱再生瀝青混合料的低溫性能和水穩(wěn)性起著至關(guān)重要的作用，尤其是在RAP利用率較高的情況下，如就地?zé)嵩偕に嚕遣豢苫蛉钡奶砑觿?/p>

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦公路管理局的調(diào)查，瀝青混合料再生利用，可節(jié)約材料費(fèi)用53.4%，路面降低造價(jià)25%左右，瀝青節(jié)約5%。我們對(duì)熱再生劑應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 不同RAP摻量下每噸混合料材料費(fèi)用表

由表5可知，使用熱再生工藝后，隨著RAP利用率的提高，所花費(fèi)的材料費(fèi)用是遞減的，RAP摻量分別為20%，40%，85%時(shí)，與使用純新料相比材料成本分別節(jié)約14%，16%，44%。因此，工程中使用熱再生瀝青混合料經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)前面的分析我們得出以下結(jié)論:

1)熱再生劑對(duì)RAP性能影響顯著，尤其是對(duì)提高混合料的抗水損能力和低溫性能有明顯效果。RAP摻量高達(dá)85%時(shí)的再生混合料路用性能均能達(dá)到甚至超過(guò)全新料。

2)通過(guò)混合料的低溫彎曲試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)確定再生劑最佳摻量的方法比較合理。

3)使用熱再生技術(shù)能大大節(jié)約工程成本，RAP摻量85%時(shí)，材料成本節(jié)約高達(dá)44%。

熱再生技術(shù)從技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性?xún)煞矫娑际强尚械模貙⒊蔀楣沸袠I(yè)決策者以及建設(shè)者們關(guān)注的焦點(diǎn)。在實(shí)際工程項(xiàng)目中，熱再生瀝青混合料路用性能，除了受到材料性能的影響外，還受到施工環(huán)境和施工工藝控制等環(huán)節(jié)影響，因此為了保證熱再生瀝青混合料達(dá)到最佳的使用效果，還需要對(duì)多方面影響因素進(jìn)行綜合分析和考慮。

［1］余國(guó)賢，周曉龍，金亞清，等.廢舊瀝青再生劑的試驗(yàn)研究［J］.石油學(xué)報(bào)，2006(22):121-124.

［2］熊出華，凌天清，張永興.瀝青路面熱再生劑的研制與應(yīng)用研究［J］.中外公路，2008(28):144-147.