陳 虎

昆山市交通工程集團有限公司，江蘇 昆山 215300

0 引言

瀝青作為一種典型的有機材料，在熱氧和紫外線的綜合作用下易老化[1]，從而使其路用性能惡化[2]，瀝青路面產(chǎn)生各種病害[3]，在未到設(shè)計使用年限時就要進行大面積的養(yǎng)護和維修[4]。目前舊瀝青路面大修主要采用銑铇舊瀝青路面后加鋪新瀝青面層的方法，雖然可有效修復(fù)瀝青路面病害，重塑其路表功能，但是也會產(chǎn)生大量的廢舊瀝青混合料，這些舊料如果得不到合理有效的處治，不僅污染環(huán)境，更是一種資源浪費[5]。

廢舊瀝青混合料的再生利用是指，通過向舊瀝青混合料中添加再生劑、新集料和新瀝青，從而恢復(fù)其路用性能并用于鋪裝。它是一種綠色環(huán)保的路面材料循環(huán)利用方法[6]。廢舊瀝青混合料再生利用的關(guān)鍵在于舊瀝青性能的恢復(fù)，因此再生劑對老化瀝青性能的改善尤為重要[7]。廢舊瀝青混合料再生過程中，再生劑與老化瀝青拌合時間短，難以充分混合均勻[8]，因此再生劑的滲透效應(yīng)對再生瀝青混合料性能的優(yōu)劣具有重要的影響[9]。研究表明，瀝青老化后瀝青質(zhì)含量增加并團聚，導(dǎo)致瀝青的硬度和黏度顯著增加，再生劑向老化瀝青薄膜內(nèi)部滲透困難，而普通再生劑只能補充調(diào)節(jié)瀝青化學(xué)組分，無法溶解分散老化團聚的瀝青質(zhì)，因此對滲透性能的改善作用有限[10-11]。

本文針對老化瀝青中瀝青質(zhì)含量高、極性強的特點，依托昆山市政道路改造工程，分別選擇表面活性劑型的增溶劑A和低黏度油分型的增溶劑B作為增溶組分與普通再生劑復(fù)合，制備到增溶型廢舊瀝青再生劑，并將其用于廢舊瀝青混合料再生，通過測試再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性能、疲勞性能和水穩(wěn)定性，研究增溶劑類型及摻量對再生瀝青混合料路用性能的影響。

1 試驗原料與方法

1.1 試驗原料

再生劑采用普通廢舊瀝青再生劑，其性能指標如表1所示。廢舊瀝青混合料取自昆山市交通集團有限公司料場，破碎后放入100 ℃的烘箱中保溫10 h，待水分完全烘干后稱取一定質(zhì)量的干燥廢舊瀝青混合料，采用三氯乙烯作為溶劑，通過高速離心分離機將舊瀝青與回收集料進行分離后分別得到回收集料與回收瀝青，廢舊瀝青混合料的性質(zhì)如表2～4所示。增溶劑A是一種市售型表面活性劑；增溶劑B是一種市售型低黏度化學(xué)油分。新瀝青采用鎮(zhèn)海70#重交瀝青，其性能指標如表5所示。新集料采用的粗細集料均為石灰石，填料為普通石灰石磨細礦粉，各種集料和礦粉的性能指標如表6～8所示。

1.2 增溶型再生劑的制備

按照一定的比例分別稱取增溶劑和普通再生劑，然后加熱至流動狀態(tài)，在反應(yīng)罐中攪拌均勻，即可得到含有增溶劑的再生劑，增溶劑用量為再生劑用量的10%。為了便于表述，分別將普通再生劑、含有增溶劑A的普通再生劑和含有增溶劑B的普通再生劑分別標記為PR、PRA和PRB。

表1 再生劑的性能指標

表2 廢舊瀝青混合料的瀝青含量

表3 回收瀝青的物理性能

表4 回收集料級配

表5 鎮(zhèn)海70#瀝青的物理性能

表6 粗集料性能檢測結(jié)果

表7 細集料性能檢測結(jié)果

表8 礦粉性能檢測結(jié)果

1.3 再生瀝青混合料的配合比設(shè)計

依據(jù)回收集料的級配以及通過篩分試驗確定的新添加集料的級配，合成得到AC-15型再生瀝青混合料的礦料級配；按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）規(guī)定的馬歇爾法，以鎮(zhèn)海70#瀝青作為新瀝青，通過馬歇爾試驗確定AC-15型再生瀝青混合料的最佳油石比為4.6%。

1.4 再生瀝青混合料的制備

以上文中得到新瀝青用量作為基準，采用內(nèi)摻法按照不同的比例計算再生劑的用量，將加熱至140 ℃的再生劑均勻地噴灑在預(yù)熱至110 ℃的廢舊瀝青混合料表面，在攪拌鍋中拌合30 s，然后依次加入新集料、新瀝青及礦粉，在185 ℃下拌合均勻即可。

1.5 再生瀝青混合料的性能測試

含有不同類型再生劑的再生瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比依據(jù)ASTM D 1559和ASTM D 4867所規(guī)定的試驗方法進行測定。再生瀝青混合料在20%應(yīng)力控制模式下的疲勞性能依據(jù)ASTM D 4123所規(guī)定的試驗方法進行測定，加載頻率為0.1 s，卸載頻率為0.9 s，加載速率為50 mm·min－1，頻率為10 Hz，試驗溫度為15 ℃。再生瀝青混合料在－10 ℃的破壞強度和破壞應(yīng)變按照ASTM D 4123中所規(guī)定的方法測試，加載速率為50 mm ·min－1。

2 結(jié)果與討論

2.1 增溶劑對再生瀝青混合料低溫抗裂性的影響

圖1分別顯示了再生瀝青混合料的抗彎拉強度和彎拉應(yīng)變隨3種不同再生劑摻量變化的曲線。從圖1中可以看出，再生瀝青混合料的抗彎拉強度和彎拉應(yīng)變隨著3種再生劑摻量的增加均呈現(xiàn)增大的變化趨勢，表明3種再生劑（PR、PRA和PRB）均能改善再生瀝青混合料的低溫抗裂性。

圖1 增溶劑對再生瀝青混合料低溫抗裂性的影響

從圖1中還可以看出，和再生劑PR、PRB相比，再生劑PRA對再生瀝青混合料低溫抗裂性能的改善作用更強。這可歸因于再生劑PRA中含有增溶組分的表面活性劑，可以有效溶解分散老化瀝青中團聚的瀝青質(zhì)，使老化瀝青的黏度和硬度降低，有助于老化瀝青與再生劑及新瀝青的融合，從而改善再生瀝青混合料的低溫抗裂性能[12]。

2.2 增溶劑對再生瀝青混合料疲勞性能的影響

在應(yīng)力控制模式下測試含有不同類型再生劑的再生瀝青混合料的疲勞壽命時，本文以未加再生劑的再生瀝青混合料的最大破壞應(yīng)力P為基準，以0.2 P、0.3 P、0.4 P和0.5 P四個不同的應(yīng)力水平進行疲勞試驗，可以得出不同應(yīng)力水平下混合料發(fā)生疲勞破壞的最大加載次數(shù)，然后根據(jù)疲勞壽命—應(yīng)力關(guān)系的疲勞方程ln Nf＝－n·ln σ0＋ln K對測試數(shù)據(jù)進行擬合，分別得到K值和n值，這2個值越大，說明再生瀝青混合料的疲勞性能越好。

圖2 不同再生劑對再生瀝青混合料疲勞性能的影響

圖2分別顯示了再生瀝青混合料的疲勞壽命隨3種不同再生劑摻量變化的曲線。從圖2中可以看出，和再生劑PR、PRB相比，再生劑PRA對再生瀝青混合料疲勞壽命的改善作用更顯著。這歸因于再生劑PRA中含有增溶組分的表面活性劑，可以有效溶解分散老化瀝青中團聚的瀝青質(zhì)，使老化瀝青的黏度和硬度降低，有助于老化瀝青與再生劑及新瀝青的融合，使舊料中老化瀝青的路用性能得到更為有效的恢復(fù)，從而改善再生瀝青混合料的疲勞抗裂性能[13]。

圖3 增溶劑對再生瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響

2.3 增溶劑對再生瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響

圖3分別顯示了再生瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比隨3種不同再生劑摻量變化的曲線。從圖3中可以看出，和再生劑PR、PRB相比，再生劑PRA對再生瀝青混合料水穩(wěn)定性的改善作用更強，浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比隨PRA摻量增加而增大，且變大趨勢明顯強于另外2種再生劑。這同樣可歸因于再生劑PRA中含有增溶組分的表面活性劑，促進老化瀝青中團聚的瀝青質(zhì)重新溶解分散在瀝青膠體溶液中，有助于老化瀝青與再生劑及新瀝青的融合，使舊料中老化瀝青的路用性能得到更為有效的恢復(fù)，從而改善再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性[14]。

圖4 增溶劑對再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響

2.4 增溶劑對再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響

圖4分別顯示了再生瀝青混合料的車轍深度和動穩(wěn)定度隨3種不同再生劑摻量變化的曲線。從圖4中可以看出，再生瀝青混合料的車轍深度和動穩(wěn)定度隨著3種再生劑摻量的增加分別呈現(xiàn)增加和降低的變化趨勢，說明再生劑的加入對再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性有一定的負面影響。從圖4中還可以看出，再生劑PRB對再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性造成的負面影響最為嚴重，主要是因為再生劑PRB中含有低黏度油分，而低黏度油分在高溫下會導(dǎo)致瀝青的黏度急劇降低，對再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性造成嚴重的負面影響[15]。

2.5 工程應(yīng)用實例

為進一步研究增溶劑在實踐工程中的應(yīng)用，本文依托昆山市政道路改擴建工程中再生瀝青混合料下面層施工，按照上述配合比進行生產(chǎn)作業(yè)，并從拌合樓中取拌合后的熱料，進行路用性能驗證，結(jié)果如表9所示。從表9中的數(shù)據(jù)可以看出，再生劑PRA對再生瀝青混合料路用性能的改善效果優(yōu)于另外2種再生劑（PR和PRB），與前述室內(nèi)試驗結(jié)果一致。

表9 舊料摻量為30%時含有再生劑的再生瀝青混合料性能

3 結(jié)語

本文分別選擇增溶劑A和增溶劑B與普通再生劑共混得到增溶型老化瀝青再生劑，并將其用于廢舊瀝青混合料再生通過測試再生瀝青混合料的低溫抗裂性能、疲勞性能、水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性，研究了增溶劑類型及摻量對再生瀝青混合料路用性能的影響，主要結(jié)論如下。

（1）再生劑PRA含有增溶型表面活性劑，可以有效溶解分散老化瀝青中團聚的瀝青質(zhì)，有助于老化瀝青與再生劑及新瀝青的融合，從而改善再生瀝青混合料的低溫抗裂性能；向再生瀝青混合料中加入15%的PRA、PRB和PR之后，再生瀝青混合料的抗彎拉應(yīng)變提高的比例分別為76.7%、48%和41.4%，表明增溶劑A能顯著提升普通再生劑對再生瀝青混合料低溫抗裂性能的改善作用。

（2）增溶劑A可顯著增強普通再生劑對再生瀝青混合料疲勞性能的改善效果，在20%加載應(yīng)力下，含有10%增溶劑A的再生瀝青混合料的疲勞壽命是相同摻量普通再生劑的再生瀝青混合料疲勞壽命的2.5倍。

（3）再生劑PRA中含有的增溶組分表面活性劑促進老化瀝青中團聚的瀝青質(zhì)重新溶解分散在瀝青膠體溶液中，有助于老化瀝青與再生劑及新瀝青的融合，使舊料中老化瀝青的路用性能得到更為有效的恢復(fù)，從而改善再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性。