■鄭程斌

（福建省福泉高速公路有限公司，福州 350011）

瀝青路面養(yǎng)護(hù)面臨著環(huán)境保護(hù)形勢(shì)嚴(yán)峻、基礎(chǔ)建設(shè)原材料緊缺與大量RAP 廢棄的多重矛盾，RAP 的高效再生利用將成為公路養(yǎng)護(hù)必然的發(fā)展趨勢(shì)[1-4]。 ATB-25 瀝青穩(wěn)定碎石基層憑借其高溫性能良好，能有效抵抗基層反射裂縫的優(yōu)點(diǎn)，在高速公路建設(shè)中逐漸得到推廣應(yīng)用[5-6]。 隨著路面優(yōu)質(zhì)銑刨料（RAP）的增加，如何有效利用RAP 成為高速公路管理部門(mén)面臨的實(shí)際工程問(wèn)題。 因此，本文以福泉高速公路路面提升改造工程為例，研究不同RAP摻量對(duì)再生瀝青混合料路用性能的影響。

1 原材料與評(píng)價(jià)方法

1.1 原材料

1.1.1 碎石

碎石選用永春天馬山料場(chǎng)4 種規(guī)格原材料：16.00～26.50 mm 碎石、9.50～16.00 mm 碎石、4.75～9.50 mm 碎石、0～4.75 mm 石屑。 碎石指標(biāo)如表1所示。

表1 碎石性能指標(biāo)

1.1.2 瀝青

瀝青選用廈門(mén)新立基股份有限公司A 級(jí)70#道路石油瀝青，瀝青指標(biāo)如表2 所示。

表2 瀝青性能指標(biāo)

1.1.3 路面回收材料（RAP）

RAP 從使用年限為10 年的SMA-13 路面獲取，3 檔抽提后的RAP 的油石比及集料級(jí)配通過(guò)率如表3 所示，老化瀝青性質(zhì)如表4 所示。

表3 3 檔抽提后的RAP 集料級(jí)配通過(guò)率及油石比

表4 舊瀝青性能

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 車(chē)轍試驗(yàn)

車(chē)轍試驗(yàn)采用的試件尺寸為300 mm×300 mm×50 mm，室溫條件下放置不少于12 h，車(chē)轍板60℃保溫不少于5 h，輪碾壓力為0.7 MPa，車(chē)輪行進(jìn)方向應(yīng)與試件成型時(shí)的碾壓方向一致， 碾壓速度為42±1 次/min，碾壓時(shí)間為60 min，計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄時(shí)間變形曲線。 評(píng)價(jià)指標(biāo)為動(dòng)穩(wěn)定度DS。

1.2.2 低溫抗裂試驗(yàn)

由于ATB-25 瀝青混合料的粒徑較大，不適宜采用低溫小梁試驗(yàn)評(píng)價(jià)再生瀝青混合料的低溫性能。 因此，采用低溫抗裂試驗(yàn)來(lái)定性評(píng)價(jià)，試驗(yàn)時(shí)對(duì)馬歇爾試樣連續(xù)加載至破壞， 并記錄荷載和位移，評(píng)價(jià)指標(biāo)為斷裂能。 通過(guò)低溫劈裂試驗(yàn)，可以得到件發(fā)生破壞過(guò)程中的力-位移曲線， 為了便于分析比較混合料產(chǎn)生裂縫所需的能量大小，采用斷裂能密度指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，計(jì)算方法如圖1 所示，計(jì)算公式如式（1）～（2）所示。

圖1 力-位移曲線圖

式（1）中：A 為荷載-撓度曲線下的面積（J）；xi為第i 點(diǎn)的豎向位移（mm）；xi+1為第i+1 點(diǎn)的豎向位移（mm）；yi為第i 點(diǎn)的荷載（kN）；yi+1為第i+1 點(diǎn)的荷載（kN）。

式（2）中：Gf為試件的斷裂能密度（J/m2）；b 為試件的厚度（mm）；h 為試件的高度（mm）。

1.2.3 凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)

圖3 劈裂試驗(yàn)原理

劈裂試驗(yàn)如圖2、3 所示。 將成型好的馬歇爾試件在25℃水槽中養(yǎng)生3 h，然后測(cè)試劈裂強(qiáng)度，以未凍融試件的劈裂強(qiáng)度為基準(zhǔn)，采用凍融劈裂強(qiáng)度比Ti來(lái)評(píng)價(jià)混合料的抗水損害性能。 每組試驗(yàn)采用4 個(gè)平行試件，取平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。芯樣劈裂強(qiáng)度按式（3）計(jì)算：

圖2 劈裂試驗(yàn)圖

式（3）中：RT為芯樣劈裂強(qiáng)度（間接抗拉強(qiáng)度）（MPa）；PT為芯樣破壞時(shí)的最大壓力（N）；h 為芯樣厚度（mm）。

2 配合比設(shè)計(jì)

RAP 摻量分別為20%、30%、40%和50%的再生瀝青混合料的合成級(jí)配通過(guò)率及油石比如表5所示。 由表5 可以看出，不同RAP 摻量下的合成級(jí)配通過(guò)率均在規(guī)范要求的級(jí)配范圍內(nèi)。

表5 不同RAP 摻量合成級(jí)配通過(guò)率及油石比

3 結(jié)果與討論

3.1 高溫性能

20%、30%、40%、50%RAP 摻量的ATB-25 再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度分別為2843、3058、3257、3512 次/mm，均符合規(guī)范要求（≥2800 次/mm）。 可知，隨著RAP 摻量的增加，再生瀝青混合料的高溫性能有所增強(qiáng)，這與以往常規(guī)的再生瀝青混合料的結(jié)論相同[7]。 一方面，老化瀝青中含有大量重質(zhì)組分，致使混合料中的膠結(jié)料粘度增大，從而提高混合料的高溫抗變形能力； 另一方面，RAP 中未分散開(kāi)的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)也在一定程度上改善再生瀝青混合料的高溫性能[8]。

3.2 低溫性能

不同RAP 摻量的ATB-25 再生瀝青混合料的斷裂能密度如表6 所示。

由表6 可以看出， 再生料的斷裂能密度隨著RAP 摻量的增加呈先增加后有所降低趨勢(shì)，當(dāng)RAP摻量為30%時(shí)低溫性能達(dá)到最大值。混合料的低溫性能與再生瀝青混合料中老化瀝青的含量密切相關(guān)，老化瀝青含量越高，瀝青混合料則表現(xiàn)為脆硬，更容易發(fā)生低溫破壞。 然而當(dāng)RAP 摻量為30%時(shí)，再生瀝青混合料展現(xiàn)出較強(qiáng)的抵抗低溫破壞的能力， 可以用圖4 中不同RAP 摻量下再生瀝青混合料劈裂后的形態(tài)進(jìn)行解釋。 當(dāng)RAP 摻量為30%時(shí)，再生瀝青混合料的破壞界面以集料破碎為主，在此RAP 摻量下新舊瀝青的融合程度較好，抵抗低溫?cái)嗔哑茐牡哪芰^強(qiáng)。 隨著RAP 摻量的增加，截面中集料破壞的數(shù)量有所降低，表明老化瀝青含量增加后，集料與再生瀝青的黏附性不足，導(dǎo)致瀝青與集料界面處發(fā)生破壞，此時(shí)再生瀝青混合料抵抗低溫破壞的能力下降較快。

表6 不同RAP 摻量的再生瀝青混合料的斷裂能密度

圖4 劈裂破壞圖

3.3 水穩(wěn)定性能

不同RAP 摻量的ATB-25 再生瀝青混合料的凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比（TSR）如表7 所示。

表7 不同RAP 摻量的再生瀝青混合料的凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比（TSR）

由表7 可以看出， 再生瀝青混合料的TSR 隨RAP 摻量的提高而降低。 以水穩(wěn)定性能為評(píng)價(jià)指標(biāo)， 再生瀝青混合料的RAP 摻量應(yīng)小于40%。 當(dāng)RAP 摻量高于40%時(shí)，需對(duì)再生瀝青混合料的配合比或施工工藝作進(jìn)一步地優(yōu)化調(diào)整；主要原因?yàn)樵偕鸀r青混合料中老化瀝青與集料的黏附作用，隨著RAP 含量的增加，新舊瀝青融合度下降，再生瀝青混合料中不均勻程度較大，整體抵抗水穩(wěn)定性的能力有所降低。

4 結(jié)論

（1）分析了不同RAP 摻量對(duì)再生瀝青混合料高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性的影響，隨著RAP 摻量的增加，再生瀝青混合料的高溫性能增加，低溫性能、 水穩(wěn)定性能均有所降低，RAP 的建議摻量為30%。 （2）由于RAP 具有很大的變異性，隨著RAP摻量的增加，再生瀝青混合料中新舊瀝青融合度降低，不均勻程度增加，會(huì)導(dǎo)致再生瀝青混合料的性能衰減。 （3）再生瀝青混合料中老化瀝青較硬，建議在室內(nèi)試驗(yàn)和施工時(shí)， 一定要控制好施工溫度，確保再生瀝青混合料的壓實(shí)度。 （4）福泉高速公路路面提升改造工程自2019 年10 月開(kāi)工以來(lái)， 下面層、上基層修復(fù)多采用摻量為30%的ATB-25 再生瀝青混合料鋪筑，經(jīng)過(guò)約2 年的使用，未出現(xiàn)路面病害。 因此，實(shí)踐證明，摻量為30%的ATB-25 再生瀝青混合料用于高速公路路面維修是可行的。