樓 婧

(南平市武夷新區(qū)建設發(fā)展有限公司，建陽 354200)

隨著我國十三五規(guī)劃接近尾聲， 已經(jīng)基本建立了城市間完善的交通網(wǎng)絡系統(tǒng)， 公路領域的重心由新建路面逐漸轉變?yōu)樵缙诠返木S修與養(yǎng)護。 傳統(tǒng)的大中修工程需要消耗大量的人力物力， 同時產生大量的廢舊料(RAP)[1-3]，處理不當將會造成環(huán)境污染及自然資源的浪費。熱再生技術可以有效利用銑刨產生的RAP，同時合理的設計可以顯著提高再生瀝青路面的高溫穩(wěn)定性， 提高抗車轍能力。

路面再生技術的探索起源于1915 年，但早期只是進行再生技術的探索，由于缺乏道路系統(tǒng)性，主要以大規(guī)模的新建路面研究為主，因此缺乏一定的系統(tǒng)性。發(fā)達國家20 世紀80 年代已經(jīng)開展了大量的再生技術研究， 日本的舊料利用率高達70%[3]。 我國路面再生技術起步較晚，缺乏系統(tǒng)性的科學研究， 對新舊料融合程度與機理缺乏足夠的認識，目前存在利用率低等技術問題。針對不同地區(qū)的舊料摻量合適比例對于熱再生技術的應用以及環(huán)境保護和能源節(jié)約具有可持續(xù)發(fā)展的重要意義。 本文結合福建地區(qū)的氣候及降雨特點， 選取了3 種不同RAP 摻量，利用全自動抽提儀對老化瀝青的基本性能進行測定，確定調和瀝青標號。 對銑刨的RAP 進行篩分并分別以50%、60%、70%的比例與新制備的集料混合拌制高摻量熱再生瀝青混合料，選用高溫車轍試驗，低溫梁彎曲試驗以及水穩(wěn)定性試驗對其路用性能進行測定， 研究結果為高摻量熱再生瀝青混合料的應用提供參考價值。

1 原材料

1.1 RAP 技術指標

本項目RAP 舊料來源于某高速公路中面層銑刨材料，將銑刨料帶回實驗室取一定舊料，選用75-B0005 全自動抽提儀，對銑刨的RAP 進行篩分、離析，抽提得到老化瀝青，篩分及老化瀝青的結果分別如表1～2 所示。

表1 瀝青抽提實驗結果

由表1 可知， 瀝青路面經(jīng)過長期的環(huán)境作用及行車荷載后，路面瀝青的性能存在一定程度的下降，但老化程度較輕，仍具備一定結合料的能力，具有可利用價值，屬于《公路瀝青路面再生技術規(guī)范》(JTG F41-2008)中P≥30 等級。

1.2 調和瀝青

根據(jù)規(guī)范中要求，當RAP 用料大于30%時，按照新舊瀝青混合調和法則確定新瀝青為90 號基質瀝青，實驗用來源于殼牌，具體技術指標如表3 所示。

1.3 集料及填料

本研究取閃長巖作為混合料的礦質集料。 閃長巖具有一定的耐磨性，能夠增加路面的抗滑性，同時其屬于堿性集料，與瀝青酸酐形成反應，具備更優(yōu)的粘附性，提高混合料的水穩(wěn)定性， 減小瀝青老化造成粘附性降低的影響，石料類型均為閃長巖，其性能均滿足規(guī)范要求。

2 高摻量RAP 熱再生配合比設計

2.1 級配設計

將RAP 料與新制備的集料混合并與調和瀝青熱拌制備再生瀝青混合料[4]。 RAP 摻量分別按50%、60%和70%制備AC-20 再生瀝青混合料，級配設計曲線圖如圖1 所示，合成級配如表4 所示。

2.2 最佳瀝青用量

制備馬歇爾試件，通過毛體積密度、馬歇爾穩(wěn)定度、VV、VMA、VFA 及流值測定結果確定了最佳瀝青用量分別為2.2%、1.9%、1.8%。

表2 RAP 篩分試驗結果

圖1 熱再生瀝青混合料AC-20 礦料級配設計

表4 AC-20 級配設計表

3 路用性能驗證

3.1 高溫穩(wěn)定性

車轍問題一直都是瀝青路面的主要病害問題之一，在行車荷載的反復作用下，路面碾壓堆擠，瀝青路面產生塑性變形，不斷沖擊的過程造成塑性累積，尤其是在高溫狀態(tài)下， 隨著溫度的進一步升高， 瀝青粘性行為愈發(fā)明顯， 越容易產生不可恢復變形， 從而產生垂直方向的加大。車轍的產生嚴重危害正常的瀝青路面使用質量，嚴重時誘發(fā)交通事故，造成人身安全及財產損失。動穩(wěn)定度與實際瀝青路面的受力狀態(tài)相似，具有較好的匹配性，一般用作瀝青材料高溫穩(wěn)定性判別指標。

表5 為不同摻量再生瀝青混合料的動穩(wěn)定度結果，結果表明RAP 摻量的增加使得再生瀝青混合料的動穩(wěn)定度依次提升13.6%和37.6%。 這主要是由于RAP 中瀝青老化導致材料強度增大，彈性行為明顯，且由于老化瀝青的軟化點升高，導致在高溫時瀝青不易軟化，具備更強的溫度穩(wěn)定性，因此在高溫條件下主要表現(xiàn)出彈性性質，且強度較大，不易產生變形，因此隨著RAP 摻量增大，動穩(wěn)定度明顯提升。福建地區(qū)夏季相對較熱，因此高溫穩(wěn)定性是高摻量熱再生瀝青混合料在福建地區(qū)應用的重要指標，根據(jù)規(guī)范中自然區(qū)劃，福建地區(qū)的動穩(wěn)定度為≥1000次/mm。 由試驗結果可知，高摻量熱再生瀝青混合料的高溫性能可以滿足規(guī)范要求。

表5 不同舊料摻量下動穩(wěn)定度

3.2 低溫穩(wěn)定性

低溫性能是嚴重制約RAP 摻量提高的重要因素。 集料本身是一種彈性體，而瀝青的粘彈性可以提高低溫下的抗變形能力， 但高RAP 再生料中瀝青存在不同程度的老化，因此嚴重制約了高RAP 再生混合料的應用。試驗采用低溫梁蠕變試驗對3 種再生瀝青混合料進行低溫驗證。

表6 為再生瀝青混合料試驗結果，RAP 摻量的增加顯著降低了再生瀝青混合料的最大彎拉應變， 分別下降13.6%和26.9%， 摻量的增加導致低溫性能成倍增長。RAP 摻量60%，最大彎拉應變?yōu)?288 με，略高于規(guī)范要求中≥2000 要求。

表6 不同舊料摻量下低溫破壞應變

3.3 水穩(wěn)定性

水損壞對瀝青路面的破壞呈持續(xù)性的， 盡管通過提高排水系統(tǒng)質量能相對減少水損壞的影響， 但是難以從材料自身提高抗水損壞性能。福建地區(qū)降雨頻繁，年降雨量超過1000 mm，屬于潮濕地區(qū)，因此水穩(wěn)定性能優(yōu)劣對于熱再生瀝青混凝土的應用尤為重要。 通過浸水馬歇爾試驗測得的殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂試驗測得的劈裂強度比作為水穩(wěn)定性的評價方法。

表7 為再生瀝青混合料殘留穩(wěn)定度與TSR 試驗結果，水破壞了原有瀝青與集料之間的表面狀態(tài)，因此降低了再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性。 殘留穩(wěn)定度結果表明RAP 摻量為70%時，已經(jīng)接近下限。 TSR 結果表明RAP摻量為60%就已經(jīng)達到規(guī)范的下限。

表7 不同舊料摻量下水穩(wěn)定性

4 結論

本文通過阿布森法確定了RAP 中瀝青的性能指標并對舊料進行了篩分試驗。 按照規(guī)范要求通過粘度調和準則確定了新瀝青的標號，并進行了高摻量(50%、60%、70%)熱再生配合比設計，通過路用性能試驗進行對比研究分析，得到如下結論：

(1)高溫穩(wěn)定性：RAP 的摻入能有效提高熱再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，且隨著RAP 摻量的增加，高溫提升愈發(fā)顯著，動穩(wěn)定度依次提高了13.6%和37.6%，均遠高于規(guī)范要求。

(2)低溫穩(wěn)定性：RAP 中由于老化瀝青的存在，降低了低溫下再生瀝青混合料的抗變形， 往往在較低的應變下就發(fā)生斷裂。 當RAP 為60%時， 最大破壞蠕變僅為2288 με， 已經(jīng)接近規(guī)范中對冬溫區(qū)的低溫性能下限，且隨著RAP 摻量的進一步提高，低溫性能成倍降低。

(3)水穩(wěn)定性：水破壞了原有瀝青與集料之間的表面狀態(tài)，因此降低了再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性。 殘留穩(wěn)定度及TSR 試驗結果表明RAP 不利于再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性，當摻量為60%時，TSR 結果已不滿足規(guī)范要求。

(4)綜合各種路用性能試驗結果，當RAP 摻量大于60%時，應慎重考慮RAP 再生瀝青混合料的使用。