熱再生劑在廢舊瀝青混合料再生中的應用研究

韓耀斌 張 玲 王軍紅

(1.陜西省公路再生工程技術研究中心，陜西西安 710075;2.陜西寶漢高速公路建設管理有限公司，陜西寶雞 721000)

0 引言

隨著國家建設環境友好型、資源節約型社會的推進，交通部發布的《“十二五”公路養護管理發展綱要》對廢舊瀝青路面材料循環利用率提出了明確的指標要求。瀝青混合料熱再生技術能充分利用RAP，并且再生后混合料性能和新料性能相當，因此在我國公路行業具有廣泛的市場前景。其中廢舊瀝青混合料熱再生劑的研制，是近年來不少機構和個人研究的熱點［1］，但是大多數研究都只針對再生劑對瀝青性能的影響，而關于熱再生劑對RAP性能的影響研究較少，本研究著重從混合料應用角度開展試驗研究。

1 再生劑最佳摻量確定

本研究所使用的RAP為西安繞城高速面層銑刨料，RAP和新集料各項指標均符合《公路瀝青路面再生技術規范》以及《公路瀝青路面施工技術規范》要求，新瀝青為韓國SK-90，再生劑為自主研制生產的HR-1325熱再生劑，其技術指標如表1所示。

表1 HR-1325熱再生劑技術指標

在以往的研究中，研究者確定再生劑摻量的方法，主要是通過直接在老化瀝青中加入不同劑量的再生劑，以老化瀝青的性能恢復程度為依據，確定再生劑最佳摻量［2］。但是我們認為，再生劑最終是在混合料中與老化瀝青發生作用的，因此其作用效果并不能與再生劑在純老化瀝青中的效果相比擬。混合料中的再生劑由于集料吸附等原因，會有一部分損失，所以不難推斷，再生劑在混合料中的再生效果弱于在純瀝青中的再生效果。因此我們提出在純老化瀝青試驗的基礎上，增加混合料的試驗指標，從而準確確定再生劑在混合料中的最佳摻量。

通過試驗我們發現RAP中的瀝青已經嚴重老化，粘度劇增，延度降低，與新瀝青相比變得更硬更脆，材料的柔韌性大幅度降低。而熱再生劑主要就是為了改善老化瀝青的這些缺點設計的，反映在混合料性能上即是對低溫性能和抗水損能力的恢復。因此我們選擇凍融劈裂強度比以及低溫彎曲試驗，作為確定混合料中再生劑最佳劑量的指標。

混合料試驗前，我們通過在老化瀝青中添加不同劑量的再生劑，以老化瀝青滿足90號瀝青指標要求時所需再生劑劑量，為混合料試驗中再生劑的基準摻量。表2所示為抽提回收的廢舊瀝青添加再生劑前后的檢測指標。通過一系列試驗，我們發現添加10%再生劑后，老化瀝青性能滿足90號瀝青要求。因此在混合料試驗中，再生劑的添加量分別為廢舊瀝青質量的10%，12%，15%，同時我們設計了一組不添加再生劑的空白試驗作為對照，試驗結果如表3所示。

表2 抽提回收廢舊瀝青再生前后指標

表3 再生劑不同摻量的混合料試驗結果

由表3比較凍融劈裂強度比的試驗數據發現，在沒有添加再生劑的條件下，凍融劈裂強度比只有64.7%，隨著再生劑的加入，凍融劈裂強度比顯著增加，尤其是12%添加量下，數值達到最大值97.6%，此時混合料的抗水損害能力最強。－10℃的小梁彎曲試驗的結果與凍融劈裂試驗結果變化趨勢相同，再生劑摻量為12%時，混合料低溫應變最好，達到1 756。沒有添加再生劑的試樣由于低溫抗裂性能差，在切割小梁試件時，全部斷裂。隨著再生劑摻量的增加，混合料的密度、凍融劈裂強度比、低溫彎曲應變均隨之增加，到12%左右達到峰值，摻量增加到15%時，指標呈下降趨勢。峰值對應的再生劑摻量12%就是最佳再生劑含量。

2 再生瀝青混合料路用性能試驗

確定再生劑的最佳摻量后，為驗證再生瀝青混合料性能，我們進行不同RAP摻量下的混合料配合比設計以及路用性能檢測。所選RAP摻配比例分別為0，20%，40%，85%，所摻加的再生劑均為混合料中舊瀝青質量的12%，設計的目標級配為AC-20級配中值，混合料性能測試結果見表4。

表4 不同RAP摻量下混合料性能試驗結果

由表4可知，隨著混合料中RAP含量增加，最佳油石比也逐漸增大。摻再生劑后的再生瀝青混合料性能均滿足施工技術規范對重交通道路下面層的要求。并且摻有RAP的混合料高低溫性能，以及水穩性指標均優于純新料。對比RAP為85%時，加與不加再生劑的混合料性能可知，摻加再生劑后，混合料的動穩定度以及穩定度雖然有所下降，但是凍融劈裂強度比以及殘留穩定度等都得到大幅提高，尤其是低溫破壞應變提升近一倍，由1 447提升到2 599，均滿足并超過規范要求。因此熱再生劑對于保證熱再生瀝青混合料的低溫性能和水穩性起著至關重要的作用，尤其是在RAP利用率較高的情況下，如就地熱再生工藝，更是不可或缺的添加劑。

3 經濟效益分析

根據美國聯邦公路管理局的調查，瀝青混合料再生利用，可節約材料費用53.4%，路面降低造價25%左右，瀝青節約5%。我們對熱再生劑應用的經濟性進行了分析，結果見表5。

表5 不同RAP摻量下每噸混合料材料費用表

由表5可知，使用熱再生工藝后，隨著RAP利用率的提高，所花費的材料費用是遞減的，RAP摻量分別為20%，40%，85%時，與使用純新料相比材料成本分別節約14%，16%，44%。因此，工程中使用熱再生瀝青混合料經濟效益顯著。

4 結語

通過前面的分析我們得出以下結論:

1)熱再生劑對RAP性能影響顯著，尤其是對提高混合料的抗水損能力和低溫性能有明顯效果。RAP摻量高達85%時的再生混合料路用性能均能達到甚至超過全新料。

2)通過混合料的低溫彎曲試驗和凍融劈裂試驗確定再生劑最佳摻量的方法比較合理。

3)使用熱再生技術能大大節約工程成本，RAP摻量85%時，材料成本節約高達44%。

熱再生技術從技術性能和經濟性兩方面都是可行的，必將成為公路行業決策者以及建設者們關注的焦點。在實際工程項目中，熱再生瀝青混合料路用性能，除了受到材料性能的影響外，還受到施工環境和施工工藝控制等環節影響，因此為了保證熱再生瀝青混合料達到最佳的使用效果，還需要對多方面影響因素進行綜合分析和考慮。

［1］余國賢，周曉龍，金亞清，等.廢舊瀝青再生劑的試驗研究［J］.石油學報，2006(22):121-124.

［2］熊出華，凌天清，張永興.瀝青路面熱再生劑的研制與應用研究［J］.中外公路，2008(28):144-147.