不同壓實溫度下溫拌再生瀝青混合料性能研究

梁勝超

(重慶交通大學，重慶　400074)

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不同壓實溫度下溫拌再生瀝青混合料性能研究

梁勝超

(重慶交通大學，重慶400074)

文章采用Sasobit溫拌劑拌制再生瀝青混合料，并通過高溫車轍試驗、低溫劈裂試驗、凍融劈裂試驗，對混合料在壓實溫度為130 ℃、120 ℃、110 ℃、100 ℃下的高溫穩定性、低溫抗裂性、水穩定性展開研究。試驗結果表明：各溫度下Sasobit溫拌再生瀝青混合料高溫性能均表現良好；隨著壓實溫度降低，低溫性能不斷增加。當溫度下降到120℃及120℃以下，混合料的性能指標變化較少，同時混合料的水穩定性能呈現先上升后下降的趨勢，其性能指標總體偏低。

溫拌再生瀝青混合料；壓實溫度；高溫穩定性；低溫抗裂性；水穩定性

0　引言

隨著我國公路建設事業的飛速發展，20世紀90年代以后建成的高速公路已陸續進入大中修期[1]。傳統的瀝青路面再生方式主要為熱拌再生和冷拌再生。熱拌再生技術的性能比較好，但是嚴重危害生態環境，施工過程中產生的過高溫度會加速瀝青材料的老化與硬化，從而影響再生混合料的低溫及抗疲勞性能，進一步嚴重影響瀝青路面的使用壽命。冷拌再生技術一定程度上克服了此缺點，但較低的

施工溫度使冷拌再生瀝青混合料的性能相對較差，不能滿足高等級路面的要求[2]。溫拌技術通過添加溫拌劑，能很大限度降低混合料的拌合溫度，使其易于壓實成形及在氣溫較低時施工。其不但能確保瀝青混合料的路用性能，而且可以大幅度節省燃料、降低生產過程中的老化和減少排放[3]。目前，熱拌和冷拌再生混合料的壓實溫度對混合料路用性能的研究較多[4-8]，但是有關壓實溫度對溫拌再生瀝青混合料路用性能的影響研究較少。因此本文選用Sasobit作為溫拌劑，主要從高溫性能、低溫性能、水穩定性三方面展開壓實溫度對溫拌再生瀝青混合料路用性能影響的研究。

1　原材料的選擇與性能檢測

1.1集料

試驗所用舊料來源于重慶某高速公路段上面層，原路面上面層為AC-13結構層。采用銑刨方式回收，回收后進行人工破碎。以4.75作為關鍵篩孔，將回收RAP分成<4.75和>4.75兩檔。利用抽提法分離出瀝青和集料，舊集料為石灰巖，通過篩分各檔級配見表1。新集料采用石灰巖，經測定，新舊集料各項技術主要指標見表2～3，經檢驗均滿足規范[9]要求。

表1　抽提后舊料級配表

表2　舊集料主要技術指標表

表3　新集料主要技術指標表

1.2瀝青

新瀝青采用70#基質石油瀝青，按規范測定新舊瀝青的相關技術指標，結果如表4所示。

表4　新舊瀝青技術指標表

1.3溫拌劑

Sasobit溫拌技術屬于有機添加劑類降粘溫拌技術。通過向瀝青中加入Sasobit，起到降低瀝青高溫時的黏度和施工拌和溫度的效果，達到增強路用性能的目的。本文選用重慶某技術公司提供的Sasobit溫拌劑，其外觀為2～4 mm大小的白色顆粒球狀體，是一種合成直鏈脂肪族炭氫化合物。

2　溫拌再生瀝青混合料配合比設計

2.1級配設計

采用AC-20結構型，級配選擇在中值的基礎上作調整，使級配曲線呈接近S型。級配設計值見表5。

表5　AC-20型瀝青混合料級配設計表

2.2試驗條件及試件制備

混合料在拌制時，為避免RAP進一步老化，加熱溫度和加熱時間不宜過長過大。加熱溫度保持在110 ℃左右，加熱時間為2 h左右。先將RAP、粗細新集料裝入預熱的拌合機預拌30 s，然后添加新瀝青拌合60 s，倒入加熱的礦粉，繼續拌合90 s，最后以120 ℃成型試件[10]。舊料摻配比例為20%。

2.3最佳瀝青用量確定

初定3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%五種油石比，采取普通熱拌瀝青混合料的要求成型馬歇爾試件，測定馬歇爾試件的基本參數并進行馬歇爾試驗測定其穩定度和流值。其技術指標如表6所示。通過試驗確定AC-20型瀝青混合料的最佳油石比為4.6%。

表6　馬歇爾試驗技術指標表

3　溫拌再生瀝青混合料路用性能

3.1高溫穩定性

國內用于評價高溫性能的試驗方法較多，主要有單軸無側限加載試驗、三軸試驗、單軸無側限蠕變[11]。車轍試驗運用較廣，用以評價混合料在規定的溫度下，抵抗塑性流動變形的能力。本試驗車轍試件分為四組，分別在對應100 ℃、110 ℃、120 ℃、130 ℃溫度下壓實成型。參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)進行車轍試驗。其試驗數據如表7所示。

表7　不同壓實溫度下車轍試驗結果表

從表7分析可得，隨著壓實溫度遞減，溫拌再生混合料的DS值先增大后減小，當壓實溫度為120 ℃時，到達最大值。原因在于剛開始130 ℃的壓實溫度比較高，再生混合料中的老化瀝青進一步老化，瀝青整體的黏附能力降低。而后降低到120 ℃，老化現象大大減弱，其動穩定度值增加。當溫度持續降低，溫拌改性瀝青黏度下降，瀝青與集料間的粘聚力降低，壓實出的試件空隙率繼續變大。集料間的嵌擠力下降，整體強度降低，其DS指標下降。但因為摻加RAP，RAP中老化瀝青在高溫下黏度較大且沒有完全與新瀝青混溶，使得溫拌再生結合料的抗剪強度有所提高。因此總的來說，溫拌再生結合料表現出較好的高溫特性。

3.2低溫抗裂性

低溫劈裂試驗是間接評價混合料低溫性能的一種方法，本文選用其來評價結合料的低溫性能。采用與高溫性能相同的分組，參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)，分別研究不同壓實溫度下的性能表現。其數據如表8所示。

表8　不同壓實溫度下低溫劈裂試驗結果表

從表8分析可得，隨著壓實溫度從130 ℃降低到100 ℃，試件的勁度模量和劈裂強度指標總體不斷下降，120 ℃及其以下溫度時變化趨勢較緩。原因在于隨著壓實溫度持續降低，混合料VV和VMA不斷增大，其試件呈現出作用更加明顯的骨架結構。同時其礦料顆粒之間有充足的空間適應低溫作用下的變形，使其低溫應力松弛能力增強，低溫抗開裂性能增加。當溫度降低到120 ℃以下，此時集料間的相互作用效果變化不明顯，導致混合料對應的勁度模量和劈裂強度變化平緩，不斷趨于穩定。

3.3水穩定性

凍融劈裂試驗具有比一般浸水試驗條件更嚴格的要求，本文選用其來評價瀝青混合料的水穩定性。仍將試件分成四組，每一溫度下又分成兩組。第一組在25℃下測定劈裂強度，第二組完成凍融循環。試驗條件和方法參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)。不同壓實溫度下混合料的試驗數據見表9。

表9　不同壓實溫度下凍融劈裂試驗結果表

從表9分析可得，隨著壓實溫度從130 ℃降低到120 ℃，凍融劈裂試件的凍融劈裂強度比略有上升趨勢，但當溫度從120 ℃下降至100 ℃時，其試件技術指標不斷降低。除120 ℃具有較好的抗水損害能力外，其余溫度均表現不佳，并且100 ℃時不滿足規范要求。溫拌再生結合料的水穩定性與空隙率有直接的關系，當壓實溫度下降至120 ℃以下時，其壓實溫度偏低，空隙率不斷增加，瀝青與集料間的黏結力不足，導致水分子浸入混合料內部置換包裹在集料周圍的瀝青，從而導致部分集料剝落和性能下降。再生混合料抗水損害能力普遍較低的原因主要是在混合料拌制過程中，RAP中的舊瀝青與新瀝青混溶不充分，導致新瀝青與礦料間有部分舊瀝青介質存在，其與礦料的接觸界面變小。而在凍融過程中相比新瀝青與礦料界面的黏結效果，新舊瀝青的黏結效果更差，從而影響整體凍融性能。

4　結語

(1)在設定的壓實溫度下，溫拌再生瀝青混合料高溫性能較好。隨著壓實溫度遞減，溫拌再生混合料的DS值先增大后減小，當壓實溫度為120 ℃時，達到最大值。

(2)隨著壓實溫度降低，瀝青混合料空隙率增加，其勁度模量和劈裂強度下降。當溫度下降到120 ℃及以下，混合料的模量和強度變化較小且不斷趨于穩定。溫拌再生瀝青混合料在低溫破壞時具有較好的應變能力，因此具有良好的低溫抗裂性能。

(3)隨著壓實溫度從130 ℃降低到120 ℃，凍融劈裂試件的凍融劈裂強度比略有上升趨勢，但當溫度從120 ℃下降至100 ℃時，其試件技術指標不斷降低。除120 ℃具有較好的抗水損害能力外，其余溫度均表現不佳，并且100 ℃時不滿足規范要求。綜合不同壓實溫度下的高溫、低溫和水穩定性能，推薦采用120 ℃的壓實溫度。同時溫拌再生瀝青混合料較普通熱拌瀝青混合料水穩定性能略差，為今后Sasobit溫拌再生瀝青混合料水穩定性的改進研究提供依據。

[1]劉明珠，石敏，季節.RAP摻量對溫拌再生瀝青混合料路用性能的影響[J].市政技術，2012(5)：150-153.

[2]俞志龍.廠拌熱再生瀝青混合料路用性能及施工工藝研究[D].重慶：重慶交通大學，2013.

[3]徐世法，徐立庭，鄭偉，等.熱再生瀝青混合料新技術及其發展展望[J].筑路機械與施工機械化，2013(6)：39-43.

[4]耿九光，戴經梁.再生瀝青混合料最佳拌和溫度及壓實溫度研究[J].公路，2011(4)：148-152.

[5]周志剛，李瓊，李強，等.瀝青路面現場熱再生施工控制溫度的研究[J].中外公路，2011(3)：57-62.

[6]甘新立，鄭南翔，侯月琴，等.再生SBS改性瀝青混合料的施工溫度確定[J].建筑材料學報，2015(5)：808-812.

[7]葉操.瀝青路面就地熱再生技術和溫度及老化試驗研究[D].廣州：華南理工大學，2012.

[8]吳寧，盧鐵瑞，馮強.再生瀝青混合料的施工溫度控制[J].石油瀝青，2010(1)：49-52.

[9]JTG F50-2004，公路瀝青路面施工技術規范[S].

[10]李根，李振，徐世法，等.摻加舊料對溫拌瀝青混合料疲勞性能的影響分析[J].北京建筑工程學院學報，2011(3)：1-6.

[11]奚進.溫拌再生SMA瀝青混合料疲勞性能研究[D].北京：北京建筑大學，2014.

Study on the Performance of Warm-mix Recycled Asphalt Mixture under Different Compaction Temperatures

LIANG Sheng-chao

(Chongqing Jiaotong University，Chongqing，400074)

This article used the Sasobit warm-mix agent to mix the recycled asphalt mixtures，and through high-temperature rutting test，low-temperature splitting test，and freeze-thaw test，it studied the high-temperature stability，low-temperature cracking resistance，and water stability of mixtures under the compaction temperature of 130℃，120℃，110℃ and 100℃.The results showed that：Sasobit warm-mix recycled asphalt mixture all showed the good high-temperature performance at each temperature；and with the decrease of compaction temperature，its low-temperature performance increased continually.When the temperature dropped to 120℃ and below，its performance index had less changes，while the water stability of mixtures showed the trend of increasing first and then decreasing，and its overall performance index was low.

Warm-mix recycled asphalt mixture；Compaction temperatures；High-temperature stability；Low-temperature cracking resistance；Water stability

U416.2

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.08.004

1673-4874(2016)08-0013-04

2016-06-08

梁勝超(1992—)，碩士研究生，主要從事路面結構分析與破壞機理研究工作。