梁清麗

摘要：為探究高RAP摻量SMC常溫改性再生瀝青混合料路用性能優(yōu)劣，文章取定RAP摻量為60%，確定60%RAP摻量的高RAP摻量SMC常溫改性再生瀝青混合料油石比，采用車轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)和低溫彎曲試驗(yàn)對(duì)混合料的高溫性能、水穩(wěn)定性和低溫性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：60%RAP摻量下SMC常溫改性瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度為規(guī)范要求限值的近2.3倍，殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比略高于規(guī)范要求限值，破壞彎拉應(yīng)變?yōu)橐?guī)范要求限值的1.5倍以上。由此可見，SMC常溫改性劑在降低混合料生產(chǎn)拌和溫度的同時(shí)還具備再生劑效果，摻入SMC常溫改性劑后的再生瀝青混合料中RAP摻量可提高至60%。

關(guān)鍵詞：RAP;SMC;再生瀝青混合料;路用性能

0 引言

瀝青路面以其表面平整、耐磨、無接縫、不揚(yáng)塵等特點(diǎn)在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用與推廣，現(xiàn)階段已成為我國(guó)高等級(jí)路面的主要形式。目前我國(guó)各個(gè)地區(qū)瀝青混合料的生產(chǎn)均是以熱拌工藝為主，但熱拌工藝對(duì)混合料生產(chǎn)拌和溫度要求較高，燃料消耗高，廢氣排放量高，不利于節(jié)能減排。同時(shí)，每年我國(guó)的廢棄瀝青混合料數(shù)量也十分巨大，若不對(duì)其進(jìn)行處治，不僅會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成重大污染，也是對(duì)資源的一種極大浪費(fèi)。為此，在對(duì)廢舊瀝青混合料進(jìn)行再利用的同時(shí)降低再生瀝青混合料生產(chǎn)拌和溫度是本文研究的重點(diǎn)。

目前，瀝青路面再生技術(shù)中以廠拌熱再生技術(shù)效果最佳，但該技術(shù)要求瀝青混合料的拌和溫度達(dá)到150 ℃以上，且RAP利用率也僅為30%以內(nèi)。為此，需要摻入適當(dāng)?shù)耐饧觿┎拍軐?shí)現(xiàn)提高RAP摻量的同時(shí)降低再生瀝青混合料拌和溫度的目標(biāo)。SMC常溫瀝青改性劑是從廢舊塑料、廢舊橡膠等甲苯基乙烯類高分子材料中提取的甲基苯乙烯類嵌段共聚物（SMC），與環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂固化劑及其他助劑按一定比例配合而成的聚合物溶液。該改性劑主要通過環(huán)氧化學(xué)改性的方式使改性后的瀝青呈現(xiàn)液態(tài)，從而達(dá)到降低混合料生產(chǎn)拌和溫度的效果。同時(shí)有研究表明，該種改性劑可顯著提高RAP利用率[1]。SMC常溫再生劑的開發(fā)使得在較低溫度下大幅提高RAP摻量這一愿望得以實(shí)現(xiàn)。國(guó)內(nèi)道路專家對(duì)SMC常溫改性劑做了不同程度的研究。羅浩原等[2]采用紅外光譜試驗(yàn)對(duì)不同SMC摻量下的混合料拌和溫度、體積指標(biāo)穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比、彎曲應(yīng)變破壞應(yīng)變等指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)其拌和過程中的CO2、CO、[KG（0.1mm]SO2SMC-20級(jí)配下，SMC適宜摻量為6%～8%，在該摻量范圍內(nèi)，混合料拌和溫度可降低至85 ℃～105 ℃，壓實(shí)溫度可降低至75 ℃～95 ℃。薩仁娜[3]對(duì)SMC常溫改性瀝青的制備工藝進(jìn)行了一定的研究。前人主要從SMC改性瀝青或混合料層面對(duì)SMC常溫改性劑的效果進(jìn)行系統(tǒng)研究，鮮有涉及SMC常溫改性再生瀝青混合料方面的研究，因此，探究SMC常溫改性劑的再生效果具有顯著意義。

本文為深入探究SMC常溫改性劑對(duì)高RAP摻量再生瀝青混合料性能的改善效果，設(shè)定RAP摻量為60%，設(shè)計(jì)了60%RAP摻量下的SMC常溫改性再生瀝青混合料的油石比，并通過車轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)和低溫彎曲試驗(yàn)對(duì)混合料的高溫性能、水穩(wěn)定性和低溫性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究成果可為國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)的研究提供參考。

1 原材料及配合比設(shè)計(jì)

1.1 原材料

1.1.1 瀝青

本文試驗(yàn)用瀝青為殼牌90#基質(zhì)瀝青，其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)見表1。

1.1.2 集料

本文試驗(yàn)用瀝青混合料類型為SMC-16型常溫再生瀝青混合料，所用集料均為南山采石場(chǎng)生產(chǎn)的石灰?guī)r，粗、細(xì)集料相關(guān)技術(shù)指標(biāo)分別見表2、表3。

1.1.3 改性劑及改性瀝青

本文改性劑采用SMC常溫改性劑[1]，改性劑摻量取15%，其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)見表4，經(jīng)SMC常溫改性劑改性后瀝青相關(guān)技術(shù)指標(biāo)見表5。

1.2 配合比設(shè)計(jì)

1.2.1 礦料級(jí)配

本文所采用的瀝青混合料類型為SMC-16型常溫再生瀝青混合料，混合料礦料級(jí)配參考文獻(xiàn)[1]中SMC-16型常溫再生瀝青混合料合成級(jí)配，詳見下頁(yè)表6。

1.2.2 RAP中瀝青含量

瀝青路面回收料中的舊瀝青作為再生混合料中結(jié)合料的一部分，對(duì)舊瀝青含量進(jìn)行檢測(cè)是再生混合料配合比設(shè)計(jì)的重要步驟。本文采用燃燒爐法對(duì)RAP中舊瀝青含量進(jìn)行有效性檢測(cè)。具體試驗(yàn)步驟為：將RAP試樣在烘箱中預(yù)熱后置于538 ℃的燃燒爐中進(jìn)行充分燃燒至其質(zhì)量不再改變后計(jì)算燃燒前后試樣的質(zhì)量差，即為RAP中舊瀝青含量。通過燃燒法測(cè)得RAP中舊瀝青含量為4.8%，詳見表7。

1.2.3 最佳油石比

根據(jù)上文可知，RAP中舊瀝青含量為4.8%，本文選取RAP摻量為60%，新?lián)饺爰虾繛?0%，按比例計(jì)算得出RAP中舊瀝青相對(duì)于再生料的油石比為2.9%。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，再生料的最佳油石比為4.8%，則新?lián)綖r青的油石比分別為1.1%、1.5%、1.9%、2.3%，最終得出60%RAP摻量下SMC常溫再生瀝青混合料的實(shí)際油石比分別為4.0%、4.4%、4.8%、5.2%。

采用馬歇爾設(shè)計(jì)法確定SMC-16型常溫再生瀝青混合料的最佳油石比，測(cè)得不同油石比下混合料試件各馬歇爾參數(shù)，見表8。

根據(jù)表8中數(shù)據(jù)，最終計(jì)算得出SMC-16型常溫再生瀝青混合料的最佳油石比為4.8%。

2 高RAP摻量下SMC常溫再生瀝青混合料路用性能分析

2.1 高溫性能

本文主要采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）中瀝青混合料車轍試驗(yàn)方法對(duì)SMC-16型常溫改性再生瀝青混合料的高溫性能進(jìn)行檢測(cè)，以動(dòng)穩(wěn)定度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果見表9。

由表9所示數(shù)據(jù)可知，60%RAP摻量下SMC常溫改性再生瀝青混合料的平均動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到了2321次/mm，為相關(guān)規(guī)范要求限值的2.3倍，可見高RAP摻量下的SMC常溫改性再生瀝青混合料高溫性能良好，這可能是由于：

（1）摻入高含量RAP后，再生瀝青混合料中老化瀝青比例過大，這導(dǎo)致了混合料中瀝青的重質(zhì)組分比例增大，輕質(zhì)組分比例相對(duì)減少，使得瀝青變稠，混合料高溫性能增強(qiáng)。同時(shí)，新舊瀝青混溶后，在舊瀝青的影響作用下，混合后瀝青的老化程度嚴(yán)重，對(duì)溫度的敏感性降低，從而提高了混合料高溫抗變形能力。

（2）摻入SMC常溫改性劑后，由于SMC改性瀝青混合料是單組分樹脂在荷載擠壓、空氣接觸氧化等條件下逐漸形成強(qiáng)度，故降低了溫度對(duì)混合料強(qiáng)度形成的影響，使混合料高溫性能得以提高。

2.2 水穩(wěn)定性

水損害是瀝青路面最為常見的病害之一，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，瀝青路面80%以上的病害都是由水損害引起的，由此可見，對(duì)高RAP摻量下SMC常溫改性再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)是尤為必要的。目前，瀝青混合料水穩(wěn)定性檢測(cè)方法中最為常用的為浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)。大量實(shí)踐證明，二者可對(duì)混合料水穩(wěn)定性進(jìn)行有效評(píng)價(jià)。借鑒以往經(jīng)驗(yàn)，本文決定采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)對(duì)高RAP摻量下SMC常溫改性再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)，以殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。具體試驗(yàn)方法參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）中相關(guān)試驗(yàn)方法。浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果見表10。

由表10中所示數(shù)據(jù)可知，60%RAP摻量下SMC常溫改性再生瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比均略高于規(guī)范要求，這可能是由于RAP摻量過高，混合料中老化瀝青含量增大，導(dǎo)致瀝青與集料間的粘附性降低，從而使混合料水穩(wěn)定性一般。

2.3 低溫性能

本文采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）中的小梁彎曲試驗(yàn)，檢測(cè)高RAP摻量下SMC常溫改性再生瀝青混合料的低溫性能。具體試驗(yàn)參數(shù)為：成型尺寸為30 mm×40 mm×250 mm的瀝青混合料小梁試件，跨徑為200 mm，單點(diǎn)跨中加載，試驗(yàn)溫度為-10 ℃，將試件冷凍4 h后于萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上以50 mm/min的加載速率進(jìn)行試驗(yàn)。低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果見表11。

由表11中所示數(shù)據(jù)可知，60%RAP摻量下SMC常溫改性再生瀝青混合料的破壞彎拉應(yīng)變?yōu)? 182.09，為規(guī)范要求限值的1.5倍以上，這是由于加入SMC常溫改性劑后，瀝青的延度得以改善，故混合料低溫性能大幅度提高。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）通過室內(nèi)瀝青混合料路用性能試驗(yàn)結(jié)果可知，高RAP摻量下SMC常溫改性瀝青混合料的高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性均能滿足相關(guān)規(guī)范要求，其中高溫性能和低溫性能良好，水穩(wěn)定性一般。

（2）SMC常溫改性劑在降低再生瀝青混合料生產(chǎn)拌和溫度的同時(shí)還具備再生劑的作用，摻加SMC常溫改性劑后，再生瀝青混合料中RAP摻量可增大至60%。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝朝陽(yáng).高Rap摻量Smc常溫再生瀝青混合料性能研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2018.

[2]羅浩原，栗振坤，鄭鵬飛，等.Smc常溫改性劑路用性能、機(jī)理及環(huán)保效益分析[EB/OL].建筑材料學(xué)報(bào)，[JP3]http：//kns. cnki. net//kcms/detail/31.1764. TU. 20190716.1625.021. html，2019-07-17.

[3]薩仁娜.常溫改性瀝青的制備技術(shù)研究[D].青島：中國(guó)石油大學(xué)（華東），2017.