■陳倫坤

（內(nèi)蒙古交通設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，呼和浩特 010010）

近年來(lái)，隨著我國(guó)高等級(jí)公路的大規(guī)模維修和翻新，回收了大量的廢舊瀝青混凝土材料[1]。 其中品質(zhì)較高的材料經(jīng)處理后可進(jìn)行二次利用，但部分廢舊瀝青混凝土由于瀝青膠漿嚴(yán)重老化、力學(xué)性能?chē)?yán)重下降等問(wèn)題， 長(zhǎng)期的堆積不僅浪費(fèi)了土地資源，更會(huì)給環(huán)境帶來(lái)污染[2-3]。 因此，如何有效提升該類(lèi)回收材料的品質(zhì)和性能已成為當(dāng)下學(xué)者研究的重要課題[4]。

目前， 國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)再生材料的性能優(yōu)化問(wèn)題展開(kāi)了大量研究，如孫偉清等[5]發(fā)現(xiàn)摻加木質(zhì)素、聚酯纖維、硅藻土、干拌直投廢輪胎膠粉能明顯提高熱再生混合料的路用性能。王玉林等[6]發(fā)現(xiàn)引入木質(zhì)素纖維可明顯改善再生OGFC 路用性能，且木質(zhì)素纖維最佳摻量為0.02%。 王志杰等[7]發(fā)現(xiàn)摻入廢機(jī)油再生劑可顯著改善溫拌再生瀝青混合料拌和均勻性、壓實(shí)特性、高溫性能、力學(xué)性能、水穩(wěn)定性等特性。 周剛等[8]發(fā)現(xiàn)聚酯纖維的添加顯著改善溫拌再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性。目前，學(xué)者通過(guò)添加外摻劑材料有效提升了再生瀝青混合料的綜合性能和RAP 的利用率， 但現(xiàn)有研究大多是針對(duì)SMA-13級(jí)配的再生混合料，而關(guān)于AC-13 級(jí)配的再生混合料的研究還有待進(jìn)一步深入開(kāi)展?；诖?，本研究設(shè)計(jì)了4 組不同RAP 摻量的AC-13 級(jí)配再生瀝青混合料試件， 分別在每組試件中摻入不同摻量的玄武巖纖維， 針對(duì)再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及水穩(wěn)定性進(jìn)行了對(duì)比分析，最終確定了玄武巖纖維對(duì)再生瀝青混合料路用性能優(yōu)良的提升效果及較優(yōu)摻量， 研究成果可為瀝青路面再生技術(shù)的研究提供一定參考和借鑒。

1 材料與方法

1.1 原材料及配合比設(shè)計(jì)

1.1.1 原材料

（1）舊瀝青：銑刨料選擇某公路翻新后回收的瀝青面層材料， 通過(guò)銑刨破碎車(chē)對(duì)其進(jìn)行銑刨、破碎及分類(lèi)存儲(chǔ)，試驗(yàn)前需對(duì)銑刨料進(jìn)行均勻拌和過(guò)篩處理，并測(cè)定處理后銑刨料老化瀝青的性能（表1）。

表1 RAP 老化瀝青技術(shù)指標(biāo)

（2）瀝青：新瀝青選擇橡膠瀝青，經(jīng)檢測(cè)得到其主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 橡膠瀝青技術(shù)指標(biāo)

15.2 μm，長(zhǎng)度7 mm，主要性能指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 玄武巖纖維主要性能指標(biāo)

（3）集料：粗集料選用針片狀和卵石含量較低的玄武巖， 表觀相對(duì)密度2.81 g·cm-3， 壓碎值16.2%，吸水率0.65%。 細(xì)集料采用機(jī)制砂，表觀相對(duì)密度2.72 g·cm-3，含泥量0.3%，砂當(dāng)量8.2%。

（4）玄武巖纖維：試驗(yàn)選用的玄武巖纖維直徑

1.1.2 最佳油石比確定及配合比設(shè)計(jì)

再生瀝青混合料配合比選擇AC-13 作為設(shè)計(jì)級(jí)配，通過(guò)控制2.36 mm 篩孔集料通過(guò)率在14%左右，最終確定混合料級(jí)配設(shè)計(jì)見(jiàn)表4。

表4 AC-13 混合料目標(biāo)級(jí)配

試驗(yàn)分別制備油石比4.0%、4.5%、5.0%、5.5%及6.0%的5 組馬歇爾試件， 依次對(duì)5 組試件進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)、析漏試驗(yàn)和飛散試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果最終可確定再生瀝青混合料的最佳油石比為5.0%，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 再生瀝青混合料的油石比試驗(yàn)結(jié)果

1.2 路用性能評(píng)價(jià)

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011） 規(guī)范要求， 分別采用高溫車(chē)轍試驗(yàn)、低溫抗裂試驗(yàn)以及浸水馬歇爾試驗(yàn)的方法來(lái)評(píng)價(jià)再生瀝青混合料的路用性能。 采用AC-13 級(jí)配分別制備RAP 摻量為0%、20%、40%及60%的再生瀝青混合料， 玄武巖纖維的摻量分別為0%、1%、2%、3%、4%及5%， 針對(duì)再生混合料路用性能隨RAP 摻量和玄武巖纖維摻量的變化規(guī)律進(jìn)行比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫穩(wěn)定性

瀝青路面受高溫環(huán)境的影響，極易出現(xiàn)混合料遷徙、變形等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)較大凹陷。 由圖1 可知，隨著玄武巖纖維摻量的增加，不同RAP 摻量瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度均呈增大趨勢(shì)變化，說(shuō)明外摻玄武巖纖維對(duì)于瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度具有一定提升效果。 當(dāng)玄武巖纖維摻量由0%增至0.3%時(shí)，瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度的增長(zhǎng)幅度較為明顯，而玄武巖纖維摻量由0.3%增至0.5%時(shí)，瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度的增長(zhǎng)幅度相對(duì)平緩，說(shuō)明對(duì)于提升瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度而言，玄武巖纖維摻量并不是越大越好。 綜合來(lái)看，玄武巖纖維摻量選擇0.3%對(duì)于不同RAP 摻量瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度的提升效果相對(duì)較優(yōu)。

圖1 不同纖維摻量-動(dòng)穩(wěn)定度變化曲線(xiàn)

2.2 低溫抗裂性

瀝青路面受低溫環(huán)境的影響，混合料會(huì)變得更硬更脆，且在外力作用下極易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。由圖2可知，隨著玄武巖纖維摻量的增加，不同RAP 摻量瀝青混合料的破壞應(yīng)變值均呈增大趨勢(shì)變化，說(shuō)明外摻玄武巖纖維對(duì)于瀝青混合料的破壞應(yīng)變具有一定提升效果。 同時(shí)，隨著RAP 摻量的增大，不同玄武巖纖維摻量瀝青混合料的破壞應(yīng)變均呈不斷減小趨勢(shì)變化，且RAP 摻量越大，混合料破壞應(yīng)變值越小， 說(shuō)明RAP 摻量的增大會(huì)顯著較低瀝青混合料的破壞應(yīng)變，不宜過(guò)大。 綜合來(lái)看，玄武巖纖維摻量越大， 不同RAP 摻量瀝青混合料的破壞應(yīng)變?cè)龇酱螅谶x取纖維摻量時(shí)應(yīng)綜合考慮對(duì)材料成本的控制以及對(duì)混合料其他性能的影響。

圖2 不同纖維摻量-破壞應(yīng)變變化曲線(xiàn)

2.3 水穩(wěn)定性

瀝青路面受雨水和積雪的影響，混合料內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)水損傷現(xiàn)象。 由圖3 可知， 隨著RAP 摻量由0%增至60%， 不同纖維摻量瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度均呈不斷減小趨勢(shì)變化，玄武巖纖維摻量對(duì)于新瀝青混合料殘留穩(wěn)定度的影響較小，對(duì)于再生瀝青混合料殘留穩(wěn)定度的影響相對(duì)較大，且玄武巖纖維摻量超過(guò)0.3%后其增強(qiáng)效果不大， 原因是RAP的長(zhǎng)期老化削弱了混合料內(nèi)部界面的接觸能力，而玄武巖纖維作為一種良好的穩(wěn)定材料，一定程度增強(qiáng)了混合料的殘留穩(wěn)定度。 不同纖維摻量瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比隨著RAP 摻量增大同樣呈不斷減小趨勢(shì)變化，玄武巖纖維摻量對(duì)于新瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度比的影響較小，對(duì)于再生瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度比的影響相對(duì)較大，且玄武巖纖維摻量超過(guò)0.4%后其增強(qiáng)效果不大，原因是瀝青混合料長(zhǎng)期受雨水和積雪的影響，較大程度降低了混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，而玄武巖纖維的摻入加強(qiáng)了混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而一定程度提升了再生混合料的水穩(wěn)定性能。

圖3 不同纖維摻量-水穩(wěn)定性變化曲線(xiàn)

4 結(jié)論

本研究通過(guò)對(duì)比分析不同玄武巖纖維摻量對(duì)不同RAP 摻量瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、 低溫抗裂性以及水穩(wěn)定性的影響，得到以下主要結(jié)論：

（1）玄武巖纖維的摻入可以有效提升不同RAP摻量瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度， 對(duì)于RAP 摻量為0%、20%、40%及60%的再生瀝青混合料最大分別可提升35.3%、33.8%、25.8%及19.2%，玄武巖纖維摻量選擇0.3%對(duì)于瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的提升效果較好。

（2）在不同RAP 摻量的瀝青混合料中摻入玄武巖纖維可以有效提升其破壞應(yīng)變值，且纖維摻量越大增幅效果越顯著，對(duì)于新瀝青混合料增幅可達(dá)38.6%，對(duì)于再生瀝青混合料增幅可達(dá)43.7%～50.2%，但考慮對(duì)材料成本的控制以及對(duì)混合料其他性能的影響纖維摻量不宜超過(guò)0.3%。

（3）玄武巖纖維摻量超過(guò)0.3%后對(duì)再生瀝青混合料殘留穩(wěn)定度的增幅效果不大，纖維摻量超過(guò)0.4%后對(duì)再生瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度比的增幅較小。