摘要：為研究就地?zé)嵩偕┕ざ卧访娌牧辖M成差異，確定合理的再生瀝青混合料材料組成，本文依托德昌高速路面養(yǎng)護(hù)工程，調(diào)研了不同施工段原路面SMA?13材料組成差異，分別設(shè)計(jì)了不同級(jí)配的再生瀝青混合料，并分析了再生瀝青混合料最佳瀝青含量，論證了再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及水穩(wěn)定性。結(jié)果表明：不同就地?zé)嵩偕鶶MA?13施工段原路面材料組成具有顯著差異；不同施工段設(shè)計(jì)了三種再生SMA?13瀝青混合料級(jí)配，按照3.5%空隙率控制要求，再生SMA?13最佳瀝青含量分別為5.4%、5.8%、5.7%；再生SMA?13水穩(wěn)定性隨瀝青含量增加而增加，高溫穩(wěn)定性則反之，低溫抗裂性能較差；建議根據(jù)再生瀝青混合料應(yīng)用環(huán)境要求合理確定其材料組成，保證其性能滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：就地?zé)嵩偕?；瀝青混合料；材料組成；馬歇爾指標(biāo)；路用性能

中圖分類號(hào)：U416.217"""""""""""""""""""nbsp;""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"""""""""""""""""""""""""""""""""" 文章編號(hào)：1673?6478（2023）05-0146-05

Study on Material Composition Design and Performance of Hot In?place Recycled SMA?13 Asphalt Mixture

FENG Donglin， LI Zhao

（Jiangxi Transportation Investment Group Co.， Ltd.， Nanchang East Management Center， Nanchang Jiangxi 330009， China）

Abstract： To study the differences in material composition of the original pavement of hot in?place recycling construction section，and to determine the reasonable material composition of recycled asphalt mixtures， based on the maintenance project of the Dechang Expressway pavement，the differences in the materials composition of SMA?13 in the original pavement of different construction sections were investigated，the different gradations of recycled asphalt mixtures were designed，the optimal asphalt content of the recycled asphalt mixture was analyzed，and the high?temperature stability，low?temperature crack resistance， and moisture stability of the recycled asphalt mixture were demonstrated. The results indicate that there are significant differences in the materials composition of original pavement for different hot in?place recycling SMA?13 construction sections. Three types of recycled SMA?13 asphalt mixture gradations were designed for different construction sections，and the optimal asphalt content for recycled SMA?13 was 5.4%， 5.8%， and 5.7%， respectively， according to the 3.5% air voids. The moisture stability of recycled SMA?13 increases with the increase of asphalt content， while the high?temperature stability is the opposite， and the low?temperature crack resistance performance is poor. It is recommended to reasonably determine the material composition of recycled asphalt mixture based on its application environment requirements，to ensure that its performance meets design requirements.

Key words： hot in?place recycling; asphalt mixture; material composition; marshall index; road performance

0 引言

就地?zé)嵩偕夹g(shù)可以完全利用原路面瀝青混合料回收料（Reclaimed Asphalt Pavement，RAP），減少原生資源的消耗，具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益?[1?3]。圍繞就地?zé)嵩偕夹g(shù)，國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)展了較多的研究，姚玉權(quán)等?[4]研究發(fā)現(xiàn)就地?zé)嵩偕┕み^(guò)程中不同路段RAP級(jí)配、瀝青含量具有顯著差異，應(yīng)考慮RAP材料組成差異分別設(shè)計(jì)再生瀝青混合料級(jí)配與瀝青含量，從而保證就地?zé)嵩偕┕と^(guò)程再生瀝青混合料級(jí)配與瀝青含量滿足設(shè)計(jì)要求。高學(xué)凱等?[5]研究了就地?zé)嵩偕鶤C?13、SMA?13動(dòng)態(tài)模量的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)20℃、10Hz運(yùn)行條件下就地?zé)嵩偕鸀r青混合料動(dòng)態(tài)模量分別是原生瀝青混合料的1.6倍、1.1倍。蘇衛(wèi)國(guó)等?[6]研究了就地?zé)嵩偕┕ず髮娱g熱結(jié)合性能，發(fā)現(xiàn)25℃測(cè)試條件下，就地?zé)嵩偕鸁狃そY(jié)剪切強(qiáng)度較乳化瀝青黏結(jié)提高69.5%，拉拔強(qiáng)度有44.4%提升；60℃測(cè)試條件下就地?zé)嵩偕鸁狃そY(jié)剪切強(qiáng)度較乳化瀝青黏結(jié)提高102.7%，拉拔強(qiáng)度提升33.3%。仰建崗等?[1]研究了碾壓溫度、再生劑用量、溫拌劑用量對(duì)再生瀝青混合料水穩(wěn)定性以及空隙率的影響，確定影響再生瀝青混合料的關(guān)鍵因素是碾壓溫度，再生劑用量以及溫拌劑用量次之。段寶東等?[7]研究了就地?zé)嵩偕┕み^(guò)程中運(yùn)行速度與加熱功率的合理組合，得到機(jī)組的適宜運(yùn)行速度范圍為2.4～3.1m/min。李雪連等?[8]說(shuō)明就地?zé)嵩偕鸀r青混合料容易出現(xiàn)不均勻問(wèn)題，而RAP加熱溫度以及瀝青混合料拌和溫度顯著影響再生瀝青混合料均勻性。單崗等?[9]研究發(fā)現(xiàn)就地?zé)嵩偕^高的熱風(fēng)溫度將會(huì)引起表層2cm瀝青二次老化。蘇衛(wèi)國(guó)等?[10]發(fā)現(xiàn)原路面瀝青含量以及加熱源溫度影響加熱板對(duì)瀝青混合料的加熱效果?？傮w來(lái)說(shuō)，就地?zé)嵩偕鸀r青混合料材料組成設(shè)計(jì)需要考慮原路面RAP的影響，并考慮加熱溫度、環(huán)境等因素確定合理的就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組加熱運(yùn)行速度，從而保障就地?zé)嵩偕┕べ|(zhì)量。

為進(jìn)一步論證原路面材料組成不確定性影響再生瀝青混合料材料組成設(shè)計(jì)，依托德昌高速就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)工程，考慮原路面RAP材料組成差異分別設(shè)計(jì)再生SMA?13瀝青混合料材料組成，并評(píng)估其性能。研究成果可為就地?zé)嵩偕鶶MA?13瀝青混合料材料組成設(shè)計(jì)提供參考。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 原材料檢測(cè)

組成就地?zé)嵩偕鸀r青混合料的材料包括RAP、新集料、再生劑、瀝青。新集料由輝綠巖組成，規(guī)格為0～5mm、5～10mm、10～15mm，礦料技術(shù)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，級(jí)配分布如圖1所示。新瀝青為SBS改性瀝青，技術(shù)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。再生劑為AR?806型，淡黃色液體，25℃密度為0.816g/cm³，20℃黏度為0.7Pa s。

RAP來(lái)源于江西省德昌高速，根據(jù)就地?zé)嵩偕耆褂肦AP的特點(diǎn)，考慮交通、環(huán)境、建設(shè)階段瀝青混合料材料組成差異等，按照原路面建設(shè)標(biāo)段，調(diào)研德昌高速就地?zé)嵩偕┕ざ蜶AP材料組成差異，得到德昌高速就地?zé)嵩偕┕ざ渭敖ㄔO(shè)標(biāo)段劃分結(jié)果，見(jiàn)表3。根據(jù)原路面施工標(biāo)段差異，采用鉆芯取樣方法調(diào)研不同施工段原路面材料組成，并結(jié)合抽提法測(cè)試原路面SMA?13級(jí)配與瀝青含量，結(jié)果見(jiàn)表4。采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)方法回收瀝青溶液中的老化瀝青，并測(cè)試?yán)匣癁r青25℃針入度、軟化點(diǎn)以及5℃延度指標(biāo)分別為3.12mm、65.7℃、脆斷，滿足《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521—2019）中就地?zé)嵩偕┕だ匣癁r青25℃針入度指標(biāo)不低于2.0mm的要求。此外，由表4可知，不同施工標(biāo)段原路面級(jí)配與瀝青含量有顯著差異，應(yīng)根據(jù)原路面材料組成差異分別設(shè)計(jì)SMA?13級(jí)配與最佳瀝青含量。

1.2 級(jí)配設(shè)計(jì)

通過(guò)調(diào)研不同施工段RAP材料組成差異，設(shè)計(jì)3種再生SMA?13級(jí)配。此外，考慮德昌高速原路面車(chē)轍分布情況，設(shè)計(jì)外加新瀝青混合料比例為10%。三種標(biāo)段再生SMA?13各檔材料比例設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表5，再生SMA?13級(jí)配如圖2所示。根據(jù)設(shè)計(jì)不同再生瀝青混合料級(jí)配，采用馬歇爾試驗(yàn)確定三種設(shè)計(jì)級(jí)配下再生SMA?13最佳瀝青含量。

1.3 確定最佳瀝青含量

根據(jù)SMA?13材料組成設(shè)計(jì)要求，分別設(shè)計(jì)再生瀝青混合料瀝青含量為5.1%、5.6%、6.1%，并采用馬歇爾試驗(yàn)制備不同瀝青含量的SMA?13馬歇爾試件，測(cè)試馬歇爾試件毛體積相對(duì)密度、空隙率、礦料間隙率、有效瀝青飽和度、穩(wěn)定度以及流值指標(biāo)，并結(jié)合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）中的要求，分析不同瀝青含量馬歇爾指標(biāo)與瀝青含量之間的關(guān)系，按照馬歇爾指標(biāo)控制要求，確定不同再生SMA?13級(jí)配下的最佳瀝青含量。其中，再生劑用量為老化瀝青質(zhì)量的3%。

1.4 試驗(yàn)方法

1. 再生SMA?13瀝青混合料制備

根據(jù)再生SMA?13設(shè)計(jì)級(jí)配、RAP以及新料比例，計(jì)算RAP、新集料、新瀝青、再生劑使用質(zhì)量。RAP、新集料、新瀝青加熱溫度分別為130℃、190℃、170℃，加熱時(shí)間不超過(guò)2h；按照設(shè)計(jì)用量，在165℃拌和溫度下分別加入RAP與再生劑拌和60s，之后加入新集料與新瀝青拌和60s得到再生瀝青混合料；調(diào)研發(fā)現(xiàn)，德昌高速就地?zé)嵩偕┕み^(guò)程中攤鋪溫度約為140℃，因此再生SMA?13試驗(yàn)室內(nèi)擊實(shí)溫度設(shè)計(jì)為140℃。

1. 再生SMA?13瀝青混合料試驗(yàn)

分別對(duì)不同瀝青含量再生SMA?13瀝青混合料進(jìn)行壓實(shí)瀝青混合料密度試驗(yàn)、馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、車(chē)轍試驗(yàn)、低溫小梁彎曲試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)價(jià)再生SMA?13瀝青混合料高溫、低溫、抗水損性能。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 最佳瀝青含量分析

三種設(shè)計(jì)級(jí)配情況下再生SMA?13瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如表6～表8所示，可知不同設(shè)計(jì)級(jí)配情況下再生SMA?13瀝青混合料毛體積密度、礦料間隙率、有效瀝青飽和度總體隨瀝青含量的增加呈增加的趨勢(shì)，而空隙率、穩(wěn)定度則反之，流值沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)。表6中上行K332 +240再生SMA?13瀝青混合料礦料間隙率均不滿足設(shè)計(jì)要求，主要因?yàn)樵摷?jí)配曲線基本超過(guò)SMA?13級(jí)配上限，導(dǎo)致其礦料間隙率指標(biāo)不滿足要求。通過(guò)計(jì)算得到上行K332+240、下行K208+050、下行K228+900段再生SMA?13最佳瀝青含量分別為5.4%、5.8%、5.7%。外加新瀝青混合料最佳瀝青含量均為1.9%，現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中外加新瀝青含量分別為0.4%、0.6%、0.6%。綜上，不同路段再生SMA?13最佳瀝青含量有顯著差異，說(shuō)明就地?zé)嵩偕┕み^(guò)程中應(yīng)考慮不同路段材料組成差異分別設(shè)計(jì)再生瀝青混合料材料組成與最佳瀝青含量。不同路段最佳瀝青含量下再生SMA?13馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

2.2 水穩(wěn)定性分析

采用凍融劈裂試驗(yàn)以及浸水馬歇爾試驗(yàn)評(píng)價(jià)再生瀝青混合料水穩(wěn)定性，測(cè)試結(jié)果分別如圖3、圖4所示。由圖3可見(jiàn)，不同路段再生SMA?13瀝青混合料在凍融作用下劈裂抗拉強(qiáng)度顯著降低；不同路段再生SMA?13瀝青混合料凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比均高于89%，滿足設(shè)計(jì)要求中 80%的要求；設(shè)計(jì)再生瀝青混合料中瀝青含量越高，再生瀝青混合料凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比越高，說(shuō)明提高再生瀝青混合料中瀝青含量有助于改善其水穩(wěn)定性。由圖4可見(jiàn)，不同路段再生SMA?13瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度較浸水前低，說(shuō)明高溫浸水作用能夠降低再生瀝青混合料水穩(wěn)定性；不同路段再生SMA?13瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度比均高于87%，滿足設(shè)計(jì)要求中 80%的要求；再生SMA?13瀝青混合料中瀝青含量越高，再生瀝青混合料馬歇爾殘留穩(wěn)定度越高，說(shuō)明瀝青含量增加能夠改善再生瀝青混合料抗水損性能?？傮w來(lái)說(shuō)，根據(jù)路段原路面材料組成差異分別設(shè)計(jì)再生瀝青混合料，其凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比以及浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度比均滿足設(shè)計(jì)要求，可用于就地?zé)嵩偕F(xiàn)場(chǎng)施工。

2.3 再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性分析

采用車(chē)轍試驗(yàn)測(cè)試不同路段再生SMA?13瀝青混合料60℃動(dòng)穩(wěn)定度，結(jié)果如圖5所示。由圖5可見(jiàn)，不同路段再生SMA?13瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度均高于6"500次/mm，滿足設(shè)計(jì)要求中 3"000次/mm的要求。

2.4 再生瀝青混合料低溫抗裂性分析

采用低溫彎曲梁試驗(yàn)測(cè)試不同路段再生SMA?13瀝青混合料 10℃低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變，結(jié)果如圖6所示。由圖6可見(jiàn)，不同路段再生瀝青混合料彎曲破壞應(yīng)變結(jié)果分布在1"600×10^?6至1"950×10^?6με，彎曲破壞應(yīng)變結(jié)果較低，不滿足設(shè)計(jì)中冬冷區(qū)普通瀝青混合料不低于2"000× 10^?6με的要求。由此可見(jiàn)，再生瀝青混合料中含有的90%RAP顯著影響瀝青混合料的低溫抗裂性，而摻加再生劑雖然能改善再生瀝青混合料的低溫抗裂性，但是再生劑按照老化瀝青質(zhì)量3%添加對(duì)再生瀝青混合料低溫抗裂性改善效果較小。

3 結(jié)論

（１）就地?zé)嵩偕┕み^(guò)程中不同施工標(biāo)段原路面材料組成顯著波動(dòng)，需根據(jù)原路面材料組成差異分別設(shè)計(jì)再生瀝青混合料級(jí)配。

（2）針對(duì)德昌高速原路面材料組成差異，設(shè)計(jì)三種再生SMA?13瀝青混合料級(jí)配，并按照3.5%空隙率為控制目標(biāo)，得到再生SMA?13瀝青混合料瀝青含量分別為5.4%、5.8%、5.7%。

（3）再生瀝青混合料中瀝青含量越高，再生SMA?13瀝青混合料水穩(wěn)定性越好，高溫穩(wěn)定性相對(duì)較低，但是均滿足設(shè)計(jì)要求。然而，再生瀝青混合料低溫抗裂性較低。

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