RAP對瀝青混合料性能影響分析

包銘翮　何九洲

摘 要：結合舊瀝青路面廠拌熱再生項目，通過確定舊料的摻配比例，對摻加30%RAP的再生瀝青混合料和普通瀝青混合料分別進行配合比設計，并著重分析兩種瀝青混合料的路用性能，通過對比研究發現再生瀝青混合料能夠滿足體積指標，力學性能及各項性能指標，在相同的條件下，摻加RAP的再生混合料的各項性能優于未摻加RAP的普通瀝青混合料，瀝青路面再生技術可以大面積推廣。

關鍵詞：再生瀝青混合料 路用性能 摻配比例 配合比設計

引言

瀝青路面在使用過程中，在行車荷載和氣候因素的作用下，瀝青會發生老化，從而導致粘結性嚴重降低，集料會發生破碎，從而導致級配嚴重破壞，因而瀝青路面在長期的運營過程中會產生裂縫、水損壞及車轍等路面病害使其性能降低。因此，瀝青路面在使用過程必須定期對其進行養護及改造，當病害較輕時，可以使用罩面，微表處等處理方式，當病害較重時，通常的做法是將舊瀝青路面銑刨，再在上面重新鋪筑瀝青混合料，但銑刨出來的RAP（回收的瀝青路面材料），如果沒有利用好就會造成巨大的浪費，并且會造成環境污染。

每年養護工程中都將產生大量的RAP料，如何有效的利用這些舊料是我們面臨的迫切問題。目前熱再生技術能夠有效的解決這些問題，減少瀝青和砂石材料等資源的開采與能源消耗，解決了廢料棄放和污染問題，有利于保護環境，降低碳排放，保證瀝青路面的使用性能。本文結合舊瀝青路面廠拌熱再生項目，通過大量的試驗，著重對摻加RAP的再生瀝青混合料和普通瀝青混合料的性能進行對比分析，研究兩種瀝青混合料性能的差異，為今后再生技術在養護工程中的大規模應用提供技術參考。

配合比設計

1、RAP料的預處理

由于RAP料的來源較為復雜，不能直接加入到混合料中進行拌合，需要對其進行預處理。在生產中，采用破碎設備和篩分設備對其進行破碎和篩分，現場剔除13.2mm粒徑以上的RAP顆粒，并將銑刨下來的RAP料分為0～4.75mm和4.75～13.2mm兩檔，以進行再生瀝青混合料的配合比設計。

2、RAP料摻配試驗

再生瀝青混合料配合比設計的關鍵就是確定舊料的摻配比例，RAP摻量不僅影響路面的使用性能而且對環保性和經濟性都有影響。本次配合比設計中主要通過快速抽提及旋轉蒸發法回收舊瀝青，將舊瀝青與新瀝青按照不同的摻配比例進行瀝青的三大指標試驗，根據試驗結果綜合考慮最終確定RAP料的摻配比例。

通過試驗發現，舊料：新料=20：80及30：70摻配比例的針入度、軟化點及延度均滿足90#道路石油瀝青，綜合考慮各方面的因素，最終選擇舊料的摻配比率為30%。

3、兩種瀝青混合料的配合比設計

普通瀝青混合料和摻30%再生瀝青混合料的配合比設計都采用馬歇爾設計法，采用規劃求解法確定各檔料的摻配比例，再通過馬歇爾試驗確定最佳油石比，都摻加90#新瀝青，進行級配設計時盡量保證級配曲線大致相近并且都靠近中值，避免級配差異對瀝青混合料性能的影響。兩種瀝青混合料的累計通過率見表1，級配曲線見圖1，馬歇爾指標見表2。

性能研究

通過大量的室內試驗，對比研究兩種瀝青混合料的高溫性能、水穩定性、抵抗變形性能及疲勞性能，比較兩者的性能差異。

1、高溫穩定性

瀝青混合料的高溫穩定性通過車轍試驗來評價，分別對普通瀝青混合料和再生瀝青混合料按設計的級配和最佳油石比按規范規定的方法制作并成型試件，通過測得的動穩定度對比分析來研究再生瀝青混合料的高溫性能。車轍試驗結果見表4。

試驗結果表明再生瀝青混合料具有更好的抵抗車轍永久變形能力，進而表明再生瀝青混合料的高溫穩定性能要優于未摻加RAP的普通瀝青混合料，這主要是因為RAP中舊瀝青老化后，軟化點升高，粘度增大，勁度提高，從而增強了再生瀝青混合料的抗車轍能力。因此，摻加RAP有利于提高瀝青混合料的高溫穩定性。

2、水穩定性

瀝青混合料的水穩定性通過馬歇爾殘留穩定度和凍融劈裂試驗來評價，分別對普通瀝青混合料和再生瀝青混合料按設計的級配和最佳油石比按規范規定的方法制作并成型試件，通過測得的殘留穩定度和凍融劈裂強度來研究再生瀝青混合料的水穩定性。

試驗結果表明摻加30%RAP的再生瀝青混合料的馬歇爾殘留穩定度和凍融劈裂強度要高于普通瀝青混合料，進而證明再生瀝青混合料具有更好的抵抗水損壞的能力，這主要是因為再生瀝青混合料具有更高的粘度，確保了瀝青面層和基層更強的粘結性從而避免瀝青面層的剝落。

3、抵抗變形性能

瀝青混合料的抵抗變形性能通過動態蠕變試驗來評價，對兩種瀝青混合料分別進行動態蠕變試驗，研究兩種瀝青混合料在35℃和45℃溫度條件下，在持續軸向應力作用下抵抗變形的性能。

試驗結果表明摻加30%RAP的再生瀝青混合料在35℃和45℃的試驗條件下，經過10000個周期的永久累計變形要比普通瀝青混合料的小，從而表明再生瀝青混合料具有更好的抵抗永久變形的能力，這主要是因為RAP中硬化的瀝青具有更高的粘度。

4、疲勞性能

瀝青混合料的疲勞性能是一項十分重要的技術指標，主要是因為瀝青路面的大多數病害是由瀝青混合料的疲勞性能引起的，瀝青路面的疲勞開裂不僅僅是材料問題而是結構性問題，瀝青混合料的疲勞性能通過梁體疲勞試驗來評價，對兩種瀝青混合料按規范規定成型梁體試件，對試件進行重復彎曲試驗，研究兩種混合料的疲勞性能。

試驗結果表明摻加RAP后瀝青混合料的疲勞壽命有所提高，再生瀝青混合料的疲勞壽命要比未摻加RAP的普通瀝青混合料高60%，進一步證實了再生混合料可以提高路面的耐久性。

5、回彈模量試驗

瀝青混合料的彈性模量通過回彈模量試驗來評價，對兩種瀝青混合料分別在25℃、35℃、45℃溫度條件下進行回彈模量試驗，分析兩種瀝青混合料的回彈模量。

試驗結果表明摻加RAP的再生瀝青混合料的回彈模量值更高，這主要是因為再生瀝青混合料中RAP粘結劑的剛度比普通瀝青混合料的高，從而使得再生瀝青混合料具有更大的剛度。

結論

通過大量的室內試驗研究兩種瀝青混合料的性能發現，在相同的試驗條件下，摻加30%RAP的再生瀝青混合料的高溫穩定性、水穩定性、疲勞性能等性能都要優于普通瀝青混合料，進而證明用再生瀝青混合料鋪筑的瀝青路面的使用性能更好，為再生瀝青混合料在養護工程中大規模應用提供了依據。

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（作者單位：武漢市交通基本建設工程質量監督站）