李 斌 蔡 偉 劉 康 董建勛

(青島市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，山東 青島 266000)

溫再生瀝青混合料水穩(wěn)定性變化特征試驗(yàn)研究★

李 斌 蔡 偉 劉 康 董建勛

(青島市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，山東 青島 266000)

為提高廢舊瀝青混合料的利用率，以EvothermTM-DAT添加劑作為試驗(yàn)用溫拌劑，研究了舊瀝青混合料摻量分別為0%，20%，40%和60%下溫再生瀝青混合料的水穩(wěn)性能，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，指出溫再生瀝青混合料有效實(shí)現(xiàn)了廢舊瀝青混合料的二次利用。

溫拌劑，溫再生瀝青混合料，配合比設(shè)計(jì)，路用性能

現(xiàn)階段我國(guó)公路和城市道路大中修的主要方式還是銑刨攤鋪，國(guó)內(nèi)廢棄舊瀝青料數(shù)量已經(jīng)增長(zhǎng)到驚人的程度，回收舊瀝青路面材料(RAP)不僅需要場(chǎng)地堆放，在造成環(huán)境污染的同時(shí)，也浪費(fèi)了大量有價(jià)值資源。舊瀝青路面的再生利用已成為迫在眉睫的問(wèn)題。同時(shí)，隨著技術(shù)進(jìn)步與成熟，它的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益日漸凸現(xiàn)，考慮現(xiàn)階段溫再生瀝青混合料舊料的添加率不到30%的局限性，為了更好實(shí)現(xiàn)溫再生瀝青混合料的推廣應(yīng)用，本研究以重慶路改造工程“非”字型道路整治工程為依托項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)分別摻加0%，20%，40%和60%舊料的溫再生瀝青混合料的空隙率、水穩(wěn)定性等特征進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)研究。

1 原材料選擇

1.1 溫拌劑

添加EvothermTM-DAT濃縮液溫拌技術(shù)是在瀝青混合料拌和過(guò)程中，與熱瀝青同步向拌和鍋噴注表面活性類水溶液EvothermTM-DAT添加劑來(lái)實(shí)現(xiàn)溫拌效果。由于該添加劑能在混合料拌和過(guò)程中，在混合料和膠結(jié)料內(nèi)部之間形成良好的潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，進(jìn)而確保溫再生瀝青混合料的工作性能。本次試驗(yàn)用EvothermTM-DAT溫拌劑的物理化學(xué)性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 EvothermTM-DAT主要技術(shù)指標(biāo)

1.2 溫拌劑對(duì)瀝青性能影響

1)溫拌劑對(duì)瀝青常規(guī)性能指標(biāo)影響見(jiàn)表2。

表2 溫拌劑對(duì)基質(zhì)瀝青指標(biāo)影響

試驗(yàn)用瀝青為青島地區(qū)常用的70號(hào)基質(zhì)瀝青(和舊料原設(shè)計(jì)用瀝青一致)，考慮國(guó)內(nèi)尚未出臺(tái)統(tǒng)一的溫再生瀝青混合料用瀝青各項(xiàng)性能指標(biāo)及相關(guān)試驗(yàn)方法，本文參考《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)指標(biāo)要求進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)合廠家提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，本次試驗(yàn)用溫拌劑的劑量為瀝青的5%。

試驗(yàn)結(jié)果表明：溫拌劑的加入對(duì)瀝青三大常規(guī)性能指標(biāo)影響不明顯，對(duì)瀝青的針入度略有降低，對(duì)瀝青15 ℃的延度降低了3.5%，對(duì)瀝青的軟化點(diǎn)有所提高，約提高了2.8%。

2)對(duì)瀝青粘溫曲線的影響。

由圖1可以看出，摻加EvothermTM-DAT的基質(zhì)瀝青在各溫度下的粘度均稍低于原樣基質(zhì)瀝青，這表明摻加DAT的瀝青具有更好的流動(dòng)性，這種特性能提高混合料的和易性，在保證瀝青各項(xiàng)工作性能的前提下，有利于降低瀝青混合料的現(xiàn)場(chǎng)施工溫度。

1.3 集料

試驗(yàn)所用集料均為山東某廠產(chǎn)的石灰?guī)r(和舊料原設(shè)計(jì)的集料種類一致)，集料各項(xiàng)性能指標(biāo)參照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》及《公路工程瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行測(cè)試，廢舊瀝青混合料來(lái)源于重慶路改造工程“非”字型道路整治工程21條道路中的書院路銑刨上面層中的混合料。新、舊集料主要性能室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 新、舊集料主要性能室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果

1.4 舊瀝青混合料抽提試驗(yàn)

瀝青路面在使用過(guò)程中，隨著車輛荷載逐年增多，瀝青混合料自身的顆粒組成也逐漸發(fā)生變化。最明顯的變化是顆粒組成的細(xì)化以及瀝青的老化。集料的細(xì)化主要表現(xiàn)在細(xì)集料的增加，瀝青的老化主要表現(xiàn)在針入度的減小。通過(guò)采用抽提儀對(duì)舊瀝青混合料進(jìn)行抽提試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中首先將礦料和瀝青進(jìn)行分離，待礦料冷卻以后，對(duì)礦料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 舊集料級(jí)配篩分試驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：相比原設(shè)計(jì)的新混合料，舊瀝青混合料中9.5 mm以上的集料粒徑顆粒含量明顯降低，而1.18 mm以下的粒徑未出現(xiàn)明顯的增加，增加的集料主要集中在2.36 mm和4.75 mm這兩個(gè)篩孔。篩分試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，瀝青混合料在使用過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致粗集料的降低，同時(shí)細(xì)集料的增加，而細(xì)集料并不是簡(jiǎn)單的說(shuō)集料越細(xì)增加的越明顯，增加的細(xì)集料存在一定的區(qū)間范圍。

2 溫再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)的目的是確定不同舊瀝青混合料含量下的溫再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性能，因此在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先將舊瀝青混合料混合均勻后進(jìn)行嚴(yán)格的篩分試驗(yàn)，通過(guò)規(guī)范要求的級(jí)配上限和級(jí)配下限確定一種級(jí)配范圍，然后添加新的集料、瀝青的方法研究溫再生瀝青的水穩(wěn)定性能。

在進(jìn)行溫再生瀝青混合料之前，首先采用常規(guī)的熱拌瀝青混合料的方法確定設(shè)計(jì)級(jí)配所需的最佳瀝青用量。

本次試驗(yàn)選用的瀝青混合料類型為細(xì)粒式(AC-13)密級(jí)配瀝青混合料，試驗(yàn)采用常規(guī)的馬歇爾試驗(yàn)方法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，通過(guò)進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)有規(guī)范要求，初步確定了本次溫再生瀝青混合料級(jí)配范圍，見(jiàn)表5。

表5 目標(biāo)級(jí)配設(shè)計(jì)值(AC-13)

通過(guò)采用馬歇爾試驗(yàn)對(duì)確定的瀝青混合料的目標(biāo)配合比測(cè)定油石比分別為3.5%，4.0%，4.5%，5.0%，5.5%下的毛體積密度(ra)、孔隙率(VV)、流值(FL)、穩(wěn)定度(MS)、飽和度(VFA)等指標(biāo)，最終得到了最佳油石比為4.8%，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 最佳瀝青用量下的AC-13各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)

根據(jù)確定的瀝青混合料配合比及最佳瀝青用量，可得到舊料含量分別為0%，20%，40%和60%下的新舊料、瀝青的各項(xiàng)用量，見(jiàn)表7。

表7 新舊料、瀝青詳細(xì)摻量表 g

3 溫再生瀝青水穩(wěn)定性分析

我國(guó)現(xiàn)有《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定“必須在規(guī)定的試驗(yàn)條件下進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)和浸水馬歇爾試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)瀝青混合料的水穩(wěn)定性”。雖然這兩種試驗(yàn)是用來(lái)評(píng)價(jià)熱拌瀝青混合料的水穩(wěn)定性的，考慮溫再生瀝青混合料和熱拌瀝青混合料具有力學(xué)路用性能上的共性，因此，本次評(píng)價(jià)溫再生瀝青混合料水穩(wěn)定性的試驗(yàn)同樣采用以上兩種試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)方法

通過(guò)室內(nèi)進(jìn)行的溫再生瀝青壓實(shí)試驗(yàn)研究成果，本次試驗(yàn)的舊瀝青混合料加熱溫度為115 ℃，新瀝青加熱溫度為145 ℃，添加的新礦料加熱溫度為145 ℃。溫再生瀝青混合料的拌合溫度為130 ℃，混合料成型溫度為125 ℃。

3.2 孔隙率變化特征

通過(guò)對(duì)添加不同舊瀝青混合料的溫再生瀝青混合料測(cè)定其孔隙率，可以間接定性的判斷瀝青混合料的力學(xué)性能。分別摻加0%，20%，40%和60%的舊料的瀝青混合料的孔隙率試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。從圖2的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，由于舊料中瀝青自身的老化程度加大、瀝青自身粘度降低等多種因素，造成了隨著舊瀝青混合料比例的不斷增大，溫再生瀝青混合料的孔隙率不斷增大；在礦料級(jí)配、試驗(yàn)溫度一定的情況下，瀝青混合料孔隙率的增加，對(duì)瀝青混合料自身的穩(wěn)定性是不利的。

3.3 水穩(wěn)定性試驗(yàn)

瀝青與礦料之間的粘附性、成型試件的孔隙率以及添加劑含有的水分等其他因素都可能影響瀝青混合料的水穩(wěn)定性。評(píng)價(jià)瀝青混合料的凍融劈裂試驗(yàn)和浸水馬歇爾試驗(yàn)方法均按照J(rèn)TGE 20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程中的要求進(jìn)行，不同舊料含量下的溫再生瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)和水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 不同舊料摻量下的水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果 %

從表8的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，無(wú)論是評(píng)價(jià)瀝青混合料水穩(wěn)定的馬歇爾試驗(yàn)，還是凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)，隨著舊瀝青混合料比例的增加，均呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢(shì)；當(dāng)舊瀝青混合料的摻量達(dá)到40%時(shí)，溫再生瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度和劈裂強(qiáng)度比達(dá)到最大值，繼續(xù)增加舊瀝青混合料的用量，溫再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性降低。

4 結(jié)語(yǔ)

1)溫拌劑對(duì)瀝青三大常規(guī)性能指標(biāo)影響不明顯，對(duì)瀝青的針入度略有降低，對(duì)瀝青15 ℃的延度降低了3.5%，對(duì)瀝青的軟化點(diǎn)有所提高，約提高了2.8%。2)瀝青中加入一定量的EvothermTM-DAT溫拌劑，有利于降低瀝青自身的粘度，提高瀝青自身的流動(dòng)性，有效實(shí)現(xiàn)降低瀝青混合料施工溫度。3)瀝青混合料在長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)造成粗集料的降低以及細(xì)集料的增加，而細(xì)集料并不是簡(jiǎn)單的說(shuō)集料越細(xì)增加的越明顯，增加的細(xì)集料存在一定的區(qū)間范圍。4)溫度及混合料級(jí)配相同的情況下，溫再生瀝青混合料的孔隙率隨舊瀝青混合料摻量的增加而變大。5)隨著舊瀝青混合料比例的增加，溫再生瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度和殘留穩(wěn)定度均呈現(xiàn)出先增大后減小的變化規(guī)律。

[1] 顏 彬，徐世法，高金歧，等.瀝青再生技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),2005，21(1):72-75.

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Experimentalresearchonwaterstabilityalterationfeaturesofwarmrecycledasphaltmixture★

LIBinCAIWeiLIUKangDONGJian-xun

(QingdaoMunicipalEngineeringDesignAcademyCo.,Ltd,Qingdao266000，China)

In order to improve wasted asphalt mixture utilizing rate, the paper takes EvothermTM-DAT additive as testing warm mixing agent, studies water stability performance of old asphalt mixture with 0%, 20%, 40% and 60% mixing amount, analyzes the testing results, and finally points out that: warm mixing recycled asphalt mixture effectively realizes the secondary utilization of waste asphalt mixture.

warm mixing agent, warm-recycled asphalt mixture, mixing proportion design, pavement performanc

1009-6825(2014)33-0098-03

2014-09-19★:青島市2013年建設(shè)科技計(jì)劃項(xiàng)目“溫再生瀝青混合料應(yīng)用研究”(項(xiàng)目編號(hào)：2013-K4-23)

李 斌(1988- )，男，助理工程師; 蔡 偉(1987- )，男，助理工程師； 劉 康(1984- )，男，碩士，助理工程師； 董建勛(1985- )，男，碩士，助理工程師

TU535

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