吳志剛

（福建省高速公路養(yǎng)護工程有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

溫再生技術(shù)是將溫拌瀝青混合料技術(shù)與瀝青混合料再生技術(shù)相結(jié)合形成的技術(shù)。它以一個較低的溫度拌和再生瀝青混合料，避免了瀝青短期老化，還對瀝青廢物進行了二次利用。然而溫拌瀝青混合料在加工中是否比熱拌瀝青混合料在加工中具有更好的穩(wěn)定性與和易性，是否更容易被壓實，仍然還需要經(jīng)過試驗來加以驗證[1]。

圍繞溫再生瀝青混合料的性能研究，Guo等[2]研究發(fā)現(xiàn)溫拌再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性、低溫抗裂性較不含有RAP的溫拌瀝青混合料低。Marisa等[3]研究發(fā)現(xiàn)100% RAP的溫拌再生瀝青混合料可用于替代熱拌瀝青混合料用于路面鋪筑。姜軒等[4]研究了不同瀝青混合料回收料摻量的再生瀝青混合料性能。韓永強等[5]設(shè)計不同RAP摻量的溫拌再生瀝青混合料，并研究了再生混合料的最佳瀝青用量、拌和壓實溫度以及路用性能，分析了溫拌再生混合料的性能變化規(guī)律。左鋒等[6]使用瀝青路面性能試驗評價了不同RAP摻量的再生瀝青混合料性能的變化趨勢。李達[7]采用凍融劈裂試驗、水損害敏感試驗評價了RAP摻量對溫拌再生瀝青混合料水損害的影響，發(fā)現(xiàn)RAP摻量增加在一定程度上降低了瀝青混合料的抗開裂能力。季節(jié)等[8]研究發(fā)現(xiàn)溫拌再生瀝青混合料水穩(wěn)定性較熱拌再生瀝青混合料低，且熱拌及溫拌再生瀝青混合料水穩(wěn)定性隨RAP摻量的增加而降低。朱小剛[9]探究了高RAP摻量的再生瀝青混合料性能的變化趨勢。

為此，本研究設(shè)計正交試驗，研究不同RAP摻量、不同壓實溫度以及不同溫拌劑摻量對溫再生瀝青混合料性能的影響，并采用極差與方差分析，研究各影響因素對性能的影響程度。

1 原材料試驗

再生瀝青混合料使用的新集料為石灰?guī)r，并采用水洗分檔篩分的方法分別測試新集料的基本性能指標，結(jié)果見表1。

表1 新集料性能指標Tab.1 Performance indexes of new aggregate

再生瀝青混合料中使用的新瀝青為SBS改性瀝青，而RAP中的老化瀝青則采用阿布森法將其與三氯乙烯溶劑分離，并測試老化瀝青的基本性能，得到新老瀝青的性能試驗結(jié)果見表2。溫拌劑采用Evotherm溫拌添加劑，再生劑采用RA-102型，再生劑用量為RAP質(zhì)量比的0.1%，溫拌劑用量為瀝青的質(zhì)量比。

表2 瀝青性能指標Tab.2 Performance indexes of asphalt

RAP來自福建省福銀高速將樂段，對路面進行銑刨處理，將銑刨出來的RAP進行篩分分別得到0～6 mm、6～12 mm、12～16 mm三種粒徑規(guī)格，并采用抽提儀對不同粒徑的RAP進行抽提得到瀝青含量與級配，結(jié)果見表3。

表3 RAP級配與瀝青含量Tab.3 RAP gradation and asphalt content

2 試驗設(shè)計

2.1 正交試驗設(shè)計

采用正交試驗設(shè)計方法，選取RAP摻量（A）、壓實溫度（B）、溫拌劑摻量（C）作為影響因子，選取合適的水平進行三因素三水平正交試驗，研究不同壓實溫度（100℃、120℃、140℃）、不同RAP摻量（0、20%、40%）以及不同溫拌劑摻量（0、2%、4%）對溫再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性的影響。正交試驗的因素水平見表4，具體正交試驗方案見表5。

表4 因素水平表Tab.4 Factors level

表5 正交試驗方案Tab.5 Orthogonal test scheme

2.2 級配設(shè)計

為盡量避免不同RAP摻量的再生瀝青混合料級配對性能產(chǎn)生影響，研究設(shè)計三種RAP摻量的再生瀝青混合料的級配基本一致，結(jié)果如圖1所示。

圖1 設(shè)計級配曲線Fig.1 Design grading curve

2.3 試件制備與測試方法

再生瀝青混合料在拌和過程中，首先將RAP及再生劑預拌60 s，然后添加新集料及新瀝青拌和60 s，最后添加礦粉拌和60 s。不同階段的再生瀝青混合料材料組成按照設(shè)計方案進行拌和，并采用馬歇爾擊實法制備再生瀝青混合料試件。根據(jù)規(guī)范中的測試步驟測定不同設(shè)計方案的再生瀝青混合料試件的空隙率、穩(wěn)定度、劈裂抗拉強度，計算殘留穩(wěn)定度及凍融劈裂抗拉強度比，評價再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性。此外，采用極差與方差分析法評價測試指標。

3 結(jié)果分析與討論

采用上述方法測試不同方案的再生瀝青混合料空隙率（VV）、穩(wěn)定度（MS）、浸水穩(wěn)定度（MS1）、劈裂抗拉強度（RT1）、凍融劈裂抗拉強度（RT2），計算殘留穩(wěn)定度（MS0）、凍融劈裂抗拉強度比（TSR）指標，得到試驗結(jié)果見表6。

表6 試驗結(jié)果Tab.6 Test results

3.1 極差分析

根據(jù)表6試驗結(jié)果，分別進行RAP摻量（A）、壓實溫度（B）、溫拌劑摻量（C）與再生瀝青混合料空隙率（VV）、穩(wěn)定度（MS）、浸水穩(wěn)定度（MS1）、殘留穩(wěn)定度（MS0）、劈裂抗拉強度（RT1）、凍融劈裂抗拉強度（RT2）、凍融劈裂抗拉強度比（TSR）指標的極差分析，結(jié)果如表7～13所示。其中，因素極差越大，說明該因素對試驗結(jié)果的影響越大，反之則越小。

表7 空隙率極差結(jié)果Tab.7 Range results of air voids

表8 穩(wěn)定度極差結(jié)果Tab.8 Range results of stability

表9 浸水穩(wěn)定度極差結(jié)果Tab.9 Range results of immersion stability

表10 殘留穩(wěn)定度極差結(jié)果Tab.10 Range results of residual stability

表11 劈裂抗拉強度極差結(jié)果Tab.11 Range results of splitting tensile strength

表12 凍融劈裂抗拉強度極差結(jié)果Tab.12 Range results of freeze-thaw splitting tensile strength

表13 凍融劈裂抗拉強度比極差結(jié)果Tab.13 Range results of freeze-thaw splitting tensile strength ratio

由表7可知，再生瀝青混合料的空隙率會隨著RAP摻量的增加呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢；隨著壓實溫度的升高，空隙率降低以及隨著溫拌劑用量的增加空隙率減小。計算各個影響因素的極差并比較它們的大小得到各因素對試件空隙率影響程度順序為：壓實溫度＞RAP摻量＞溫拌劑摻量。

再生瀝青混合料穩(wěn)定度變化趨勢方面，由表8可知，再生瀝青混合料的穩(wěn)定度隨著RAP摻量、溫拌劑摻量的增加而增加，隨著壓實溫度的升高而先降低后增加。各因素對試件穩(wěn)定度的影響程度基本一致。由表9可知，再生瀝青混合料的浸水穩(wěn)定度隨著RAP摻量、溫拌劑摻量的增加而增加，隨著壓實溫度的升高而降低。各因素對試件浸水穩(wěn)定度的影響程度為：溫拌劑＞RAP摻量＞壓實溫度。由表10可知，再生瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度與RAP摻量、溫拌劑摻量相關(guān)較低，說明RAP摻量、溫拌劑摻量對殘留穩(wěn)定度的影響不明顯。然而，殘留穩(wěn)定度隨著壓實溫度的升高呈先增加后減小的趨勢，說明適宜的碾壓溫度將有利于改善再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性。不同因素對再生瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度的影響程度為：壓實溫度 ＞ 溫拌劑摻量 ＞ RAP摻量。

再生瀝青混合料劈裂抗拉強度方面，由表11可知，再生瀝青混合料的劈裂抗拉強度受到溫拌劑摻量影響較?。浑S著RAP摻量及壓實溫度的升高呈增加的趨勢。不同因素對再生瀝青混合料劈裂抗拉強度的影響程度為：RAP摻量＞壓實溫度＞溫拌劑摻量。由表12可知，再生瀝青混合料的凍融劈裂抗拉強度受到溫拌劑摻量影響較?。浑S著RAP摻量及壓實溫度的升高呈增加的趨勢；不同因素對再生瀝青混合料的凍融劈裂抗拉強度的影響程度為：壓實溫度＞RAP摻量＞溫拌劑摻量。由表13可知，再生瀝青混合料的凍融劈裂抗拉強度比會隨著RAP摻量、壓實溫度的增加呈先增大后減小的趨勢，隨著溫拌劑用量的增加而增加，說明較低的RAP摻量將有利于改善再生瀝青混合料的凍融抗水損性能，而較低的碾壓溫度將會降低瀝青混合料中的瀝青老化程度，增強瀝青混合料之間的黏結(jié)性。然而，較高的RAP摻量以及碾壓溫度將會導致再生瀝青混合料中老化瀝青含量/瀝青混合料中的瀝青老化，降低再生瀝青混合料的抗凍融水損性能。此外，不同因素對再生瀝青混合料的凍融劈裂抗拉強度比的影響程度為：壓實溫度 = RAP摻量 ＞ 溫拌劑摻量。

3.2 方差分析

為進一步判斷影響因素對再生瀝青混合料性能的影響程度，采用軟件計算不同設(shè)計方案的再生瀝青混合料的方差，結(jié)果見表14。此外，為判斷影響因素的顯著性，根據(jù)各因素的顯著性水平，采用F0.1（n1，n2），F(xiàn)0.05（n1，n2），F(xiàn)0.01（n1，n2）劃分顯著性水平（n1，n2分別為各個影響因素以及誤差的自由度，本次研究的影響因素和誤差的自由度均為2）。因此，若F＞F0.01（2，2），認為該因素對結(jié)果影響極為顯著，記為“+++”；若F0.01（2，2） ＞F＞F0.05（2，2），認為該因素對結(jié)果影響較為顯著，記為“++”；若F0.05（2，2） ＞F＞F0.1（2，2），則認為該因素對結(jié)果影響顯著，記為“+”；若F＜F0.1（2，2），則認為該因素對結(jié)果影響不顯著，記為“-”。其中F0.01（2，2） = 99.01，F(xiàn)0.05（2，2）= 19.0，F(xiàn)0.1（2，2） =9.0。若R2＜ 0.90，則認為這個模型的擬合程度較差，計算出來的方差結(jié)果參考意義較小[10]。

表14 水穩(wěn)定性方差分析Tab.14 Variance analysis of moisture stability

由表14可知，浸水穩(wěn)定度、浸水穩(wěn)定度殘留、凍融劈裂抗拉強度比的R2均小于0.95，擬合效果較差，不具備參考價值；壓實溫度對溫再生瀝青混合料的空隙率影響較為顯著，而RAP摻量以及溫拌劑摻量對其影響顯著；三種因素對穩(wěn)定度影響都不顯著。然而，RAP摻量、壓實溫度對未凍融及凍融劈裂抗拉強度影響極其顯著，溫拌劑用量對凍融劈裂抗拉強度影響較為顯著，說明溫拌再生瀝青混合料在設(shè)計過程中需要重點關(guān)注其受凍融影響導致其性能不足的情況。

4 結(jié)論

（1）溫拌再生瀝青混合料的空隙率受壓實溫度影響較為顯著，而受RAP摻量、溫拌劑摻量影響程度一般顯著。

（2）極差分析結(jié)果表明，再生瀝青混合料的性能受RAP摻量、壓實溫度、溫拌劑摻量的綜合影響，且不同因素對不同性能指標的影響程度不同。

（3）方差分析結(jié)果表明，再生瀝青混合料空隙率、劈裂抗拉強度受RAP摻量、壓實溫度、溫拌劑摻量的影響更顯著，而三種因素對穩(wěn)定度的影響不明顯。