熱再生瀝青混合料穩定性能試驗研究

張　艷

(新疆交通建設集團股份有限公司，新疆　烏魯木齊　830016)

熱再生瀝青混合料穩定性能試驗研究

張艷

(新疆交通建設集團股份有限公司，新疆烏魯木齊830016)

張艷(1982—)，工程師，研究方向：公路工程。

摘要：為了保護環境、提高資源利用程度和降低工程建設成本，文章將熱再生瀝青混合料的水穩定性、高溫穩定性、低溫抗裂性與舊料摻入量、級配等因素的關系作為瀝青路面再生技術的研究重點，進行了室內試驗研究。結果表明：隨著舊料摻配率的增加，再生瀝青混合料的水穩定性和低溫抗裂性降低，高溫穩定性先增大后減小，摻配率40%時，高溫穩定性最大；再生瀝青混合料的路用性能均滿足規范的規定。

關鍵詞：瀝青路面；舊料摻配率；再生瀝青混合料；穩定性；試驗研究

0引言

目前，我國以高速公路、國道、省道、城市道路及縣鄉道路等組成的公路交通體系已基本完善，新建的公路項目逐漸減少，公路的維修養護的項目逐漸增多[1]。為此，對瀝青路面的再生技術的研究，在保護環境、減少資源消耗、提高利用率、降低成本等方面有著重要作用。G216線起點為新疆北部阿勒泰市，終點為巴侖臺鎮，是阿勒泰市通往烏魯木齊的交通要道，為二級公路，主要承擔礦產資源的運輸和客運任務，交通量較大，重載超載車輛較多，現有路面損壞嚴重，主要病害為縱橫向裂縫、車轍、沉陷、龜裂和局部泛油等，迫切需要進行大中修。G216線吉木薩爾縣火燒山至阜康市大黃山幸福岔口段(K500+000~K541+400)養護大中修工程第一合同段樁號為K500+000~K522+000，采用復拌就地熱再生施工方案，全長約22 km，路基寬12 m。復拌就地熱再生工藝，是指利用復拌就地熱再生機組對原路面進行加熱、翻松，根據需要加入再生劑或(和)熱瀝青以及特定級配的新瀝青混合料，充分拌和后攤鋪碾壓成型的一種工藝[2]。通過對再生劑、熱瀝青和新瀝青混合料合理的配比、設計，可以使路面的強度、剛度、抗老化性能、水穩定性和抵抗車輛荷載的能力達到甚至超過普通路面的性能。本次對熱再生瀝青混合料的耐抗老化性能、水穩定性、高溫穩定性、低溫抗裂性與舊料摻入量、級配等因素的關系，進行了室內試驗研究。

1熱再生混合料穩定性分析

1.1　高溫穩定性

再生混合料主要由回收原路面的瀝青混合料、新集料、新結合料及再生劑組成。由于原路面混合料時間較長，導致瀝青老化，黏度較大、勁度高，這對再生混合料高溫穩定性能是有利的[3]。但是，新集料、新瀝青及再生劑的黏度都不大，與回收的混合料拌和后，其性能較難確定，受拌和的均勻程度、摻入量和級配影響較大，性質往往差別較大。常見的瀝青混合料高溫穩定性室內試驗主要有單軸壓縮試驗、馬歇爾試驗、三軸試驗、車轍試驗、靜動態蠕變試驗及環道試驗等[4]。單軸試驗設備簡單，可測得勁度模量，但不能得到抗車轍能力；馬歇爾試驗有一定局限性；車轍和環道試驗設備復雜、周期長、經濟性差。單一的試驗手段往往不能準確反映混合料的高溫性能，因此根據規范和實際工作經驗，決定采用馬歇爾試驗和車轍試驗進行評價。

1.2　低溫抗裂性

低溫抗裂性是指低溫環境下瀝青路面抵抗收縮裂縫的能力。低溫條件下，含有老混合料的再生混合料中的瀝青的勁度模量和粘度均增大，延度降低，低溫性能也大幅降低[5]。瀝青混合料低溫抗裂性能的試驗主要有直接和間接拉伸試驗、單軸壓縮試驗、彎曲試驗、受限時間的溫度應力試驗、彎曲蠕變試驗、應力松弛試驗及切口小梁試件的彎曲試驗等。這些試驗各有特點，試驗設備和難度各異，所得參數也各有區別。瀝青混合料的低溫抗裂性取決于其變形能力和強度，變形能力好、強度大的混合料抗裂性能均很好。通過低溫彎曲試驗可以對其低溫抗裂性進行評價。

1.3　水穩定性

水穩定性也是評價瀝青路面耐久性的關鍵指標[6-7]。由于再生瀝青混合料中含有老化的瀝青，導致其抗水侵害能力降低，水穩定性變差，因此需對其影響進行試驗。常見的試驗方法有浸水馬歇爾試驗、浸水車轍試驗、真空飽水凍融循環試驗后劈裂試驗及真空飽和后浸水馬歇爾試驗等[8-9]。本次采用浸水馬歇爾試驗和真空飽水凍融循環后劈裂試驗，進行再生混合料的水穩定性評價。

2舊料摻加量對穩定性的影響

由上述分析可知，瀝青混合料穩定性主要從高溫穩定性、低溫穩定性和水穩定性三個方面評價。本章主要研究不同的舊料摻配率(摻加量)對再生瀝青混合料穩定性能的影響規律，選擇殘留穩定度、殘劈裂強度、動穩定度和彎拉應變作為試驗測量指標。動穩定度由車轍試驗得到，用于評價高溫穩定性；彎拉應變由低溫彎曲試驗得到，用于評價低溫穩定性；殘留劈裂強度和殘留穩定度用于評價水穩定性。分別按照摻配率0%、20%、30%、40%、50%、60%和70%進行馬歇爾試驗。選擇與舊料中相同的石灰巖作為新料，新瀝青選擇克拉瑪依粘稠70#A級道路石油瀝青，再生劑選擇英達RAF0020。馬歇爾試驗結果見表1，路用性能試驗結果見表2。

表1　馬歇爾試驗結果表

由表1可知，隨著舊料摻配率的增大，穩定度逐漸增大，其他指標變化很小。

表2　不同摻配率再生瀝青混合料路用性能試驗匯總表

將表2中的結果，分別做舊料摻配率與殘留穩定度、殘劈裂強度、動穩定度和彎拉應變的關系曲線，分別見圖1~4。

圖1　舊料摻配率與殘留穩定度的關系示意圖

圖2　舊料摻配率與殘劈裂強度的關系示意圖

由表2和圖1、圖2可知：隨著舊料摻配率的提高，浸水馬歇爾殘留劈裂強度和殘留穩定度都逐漸減小，兩者變化趨勢相似，表明隨著舊料摻量的增加，其粘附性降低，導致再生瀝青混合料的水穩定性逐漸降低。

圖3　舊料摻配率與動穩定度的關系示意圖

由表1和圖3可知，再生瀝青混合料的動穩定度均>800，符合規范的規定，隨著舊料摻配率的增大，動穩定性先增大后減小，呈單駝峰狀，在摻配率為40%時，其值最大。分析造成此種變化特點的原因是舊料中老化的瀝青黏度較大，隨著摻配率的增加，對混合料高溫穩定性能有明顯的改善作用，動穩定性也增加，變形變小，當摻配率達到一定程度后，摻量的增加對混合料粘聚性能影響開始顯現，導致粘聚性能迅速減小，其高溫穩定性變差。

圖4　舊料摻配率與彎拉應變的關系曲線圖

由表1和圖4可知，隨著舊料摻配率的增加，彎拉應變逐漸減小，低溫性能逐漸變差，主要是由于瀝青在日照、溫度和車輛載荷等影響下，變硬變脆，逐漸老化導致的。

3再生劑對穩定性的影響

舊料摻配率(摻加量)對再生瀝青混合料穩定性能有重要影響，此外再生劑對熱再生瀝青混合料穩定性能也具有較大影響。試驗方法與上一章類似，試驗測量指標仍為殘留穩定度、殘劈裂強度、動穩定度和彎拉應變。本章研究再生劑對再生瀝青混合料的影響，選擇舊料摻配率為0%、20%、30%、40%和100%，進行加再生劑和不加再生劑的對比試驗。試驗結果見表3。

表3　再生瀝青混合料路用性能試驗結果表

根據表3試驗結果，分別做不同舊料摻配率下摻和不摻再生劑的殘留穩定度、殘劈裂強度、動穩定度和彎拉應變的變化曲線，分別見圖5~8。

圖5　摻加再生劑與不摻再生劑殘留穩定度曲線圖

圖6　摻加再生劑與不摻再生劑劈裂強度曲線圖

圖7　摻加再生劑與不摻再生劑動穩定度曲線圖

圖8　摻加再生劑與不摻再生劑彎拉應變曲線圖

從表3和圖5~8可知：摻加11%再生劑后，其殘留穩定度、凍融劈裂強度、彎拉應變均好于未摻加再生劑的再生混合料；摻加再生劑后的再生混合料動穩定性小于未摻加；摻加再生劑可以調節舊料中瀝青的膠體結構，使其黏度降低，流變性增加，能提高再生瀝青混合料的水穩定性和低溫穩定性，但是也使其高溫穩定性有一定的降低。

瀝青選擇克拉瑪依70#A級道路石油瀝青，再生劑選擇英達RAF0020，再生劑用量為11%，舊料摻配率采用30%，最佳油石比為4.1%。按照次配

比進行再生瀝青混合料的拌和，待穩定后進行取樣，并進行室內試驗，其結果均能滿足施工規范的要求。

4結語

再生瀝青混合料的馬歇爾試驗均滿足規范的規定，隨著舊料摻配率的增大，穩定度變大，其他指標變化很小；隨著舊料摻配率的提高，浸水馬歇爾殘留劈裂強度和殘留穩定度都逐漸減小；再生瀝青混合料的動穩定均>800，符合規范的規定，隨著舊料摻配率的增大，動穩定性先增大后減小，呈單駝峰狀，在摻配率為40%時，其值最大；隨著舊料摻配率的增加，彎拉應變逐漸減小，低溫性能逐漸變差，主要是由于瀝青在日照、溫度和車輛載荷等影響下，變硬變脆，逐漸老化導致的。

參考文獻

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Experimental Study on the Stability Performance of Thermal Recycled Asphalt Mixture

ZHANG Yan

(Xinjiang Communications Construction Group Co.，Ltd.，Urumqi，Xinjiang，830016)

Abstract：In order to protect the environment，improve the degree of resource utilization and reduce the construction costs，and with the relationship among water stability，high-temperature stability，low-tem-perature crack resistance，old-material blending amount，grading and other factors of thermal recycled asphalt mixture as the research focus of asphalt pavement recycling technology，this article conducted the indoor experimental study.The results showed that：with the increase of old-material blending ratio，the water stability and low-temperature cracking resistance of recycled asphalt mixture decreased，the high-temperature stability firstly increased and then decreased，and when the blending ratio was 40%，the high-temperature stability reached the maximum；and the road performance of recycled asphalt mixture can meet the requirements of specifications.

Keywords：Asphalt pavement；Old-material blending ratio；Recycled asphalt mixture；Stability；Experi-mental study

文章編號：1673-4874(2015)12-0019-05

中圖分類號：U416.26

文獻標識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.12.004

作者簡介

收稿日期：2015-11-25