不同RAP摻配比例廠拌熱再生瀝青混合料路用性能研究

袁耀波

（佛山市交通運輸工程質量監督站，廣東佛山 528200）

不同RAP摻配比例廠拌熱再生瀝青混合料路用性能研究

袁耀波

（佛山市交通運輸工程質量監督站，廣東佛山 528200）

為研究不同廢舊瀝青路面材料（RAP）摻配比例對廠拌熱再生瀝青混合料路用性能的影響，對比分析了0、20%、30%、40%、50%等5種不同RAP摻配比例廠拌熱再生瀝青混合料的高溫穩定性、低溫抗裂性、水穩定性及抗疲勞耐久性，發現其高溫穩定性隨著RAP摻配比例的增加而提高，低溫抗裂性、水穩定性及抗疲勞耐久性均隨著RAP摻配比例的增加而降低，當RAP摻配比例達到50%時，熱再生瀝青混合料已不能滿足路用性能要求；通過熱再生瀝青混合料經濟效益分析，選取了廠拌熱再生瀝青混合料合適的RAP摻配比例。

公路；廠拌熱再生瀝青混合料；廢舊瀝青路面材料（RAP）；摻配比例；路用性能

瀝青路面的使用壽命一般為15年左右，每年因對瀝青路面的修補等而產生大量廢舊瀝青路面材料（RAP），若不能得到有效處理，既會對環境造成嚴重污染，也是對資源的極大浪費。廠拌熱再生瀝青混合料因部分使用RAP，可減少對新瀝青及新礦料的使用，在一定程度上可降低工程造價，并避免RAP對環境的污染。多個國家主要利用廠拌熱再生技術對RAP進行回收利用，美國針對再生瀝青混合料設計于2001年提出了NCHRP 9-12項目報告，目前中國廠拌熱再生瀝青混合料技術也參照該報告。

考慮到目前廠拌熱再生瀝青混合料中RAP使用比例占25%以下已是較成熟的技術，根據國內外經驗，廠拌熱再生瀝青混合料的RAP摻配比例不宜大于50%，該文分別選取0、20%、30%、40%、50%等5種RAP摻配比例，研究不同摻配比例下熱再生瀝青混合料的路用性能，并選取適合的RAP摻配比例。

1 原材料

1.1 RAP的基本性質

采用某高速公路銑刨得到的RAP。受環境與車輛荷載的長期影響，RAP的瀝青性質與瀝青含量發生了巨大變化，為此，采用抽提法，利用三氯乙烯溶解測定RAP的瀝青含量，得到RAP的油石比為3.4%。采用阿布森法回收瀝青，并測定舊瀝青的技術指標，結果見表1。同時對經過抽提的RAP礦料進行篩分，獲取其礦料級配組成（見表2）。

表1 回收瀝青的主要技術指標

表2 RAP的礦料級配范圍

1.2 新瀝青

選用殼牌70＃基質瀝青作為廠拌熱再生瀝青混合料的新瀝青，其性能檢測結果見表3。

1.3 廠拌熱再生瀝青混合料級配組成

選用與RAP礦料相同的花崗巖，其質量檢測結果符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術規范》要求。考慮原路面的結構組成、所處地理環境及交通荷載的影響，選用AC-16型廠拌熱再生瀝青混合料，對不同RAP摻配比例的熱再生瀝青混合料通過調整新料中各檔料使其級配滿足要求。各摻配比例再生瀝青混合料的級配組成見表4。

表3 殼牌70＃基質瀝青的檢測結果

表4 不同RAP摻配比例再生瀝青混合料的級配組成

2 試驗方案

2.1 最佳油石比的確定

根據JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術規范》，按照RAP不同摻配比例熱再生瀝青混合料的級配，在不同油石比下分別設計制作馬歇爾試件進行試驗，測定不同油石比下試件密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度、穩定度及流值等，以確定不同RAP摻量下再生瀝青混合料的最佳油石比。通過試驗，確定RAP摻配比例為0、20%、30%、40%、50%的廠拌熱再生瀝青混合料的最佳油石比分別為4.5%、4.2%、4.2%、4.1%、4.1%。

2.2 試驗方法

在60℃環境溫度下對熱再生瀝青混合料進行車轍試驗，研究不同RAP摻配比例再生瀝青混合料的高溫性能；在-10℃、加載速率為50 mm／min的條件下進行低溫彎曲試驗，研究不同RAP摻配比例熱再生瀝青混合料的低溫抗裂性能；通過浸水馬歇爾試驗與凍融劈裂試驗研究不同RAP摻配比例再生瀝青混合料的水穩定性；采用15℃下應力控制的間接拉伸疲勞試驗研究不同RAP摻配比例廠拌熱再生瀝青混合料的疲勞性能。

3 試驗結果與分析

3.1 廠拌熱再生瀝青混合料的高溫穩定性

分別對0、20%、30%、40%、50%等5種不同RAP摻配比例廠拌熱再生瀝青混合料采用各自最佳油石比成型車轍試件進行車轍試驗，以動穩定度作為高溫抗車轍性能評價指標，試驗結果見表5。

表5 各RAP摻配比例下車轍試驗結果

根據表5，不同RAP摻配比例廠拌熱再生瀝青混合料的車轍動穩定度均滿足規范要求（≥1 000次／mm），且隨著RAP摻配比例的增加，動穩定度不斷增加，不同RAP摻配比例熱再生瀝青混合料的動穩定度均大于基質瀝青混合料。表明RAP的添加可提高瀝青混合料的高溫抗車轍性能，且隨著RAP摻配比例的增加，熱再生瀝青混合料的高溫抗車轍性能不斷提高。這是由于RAP所含瀝青受到嚴重老化的影響，其輕組分減少，在氧化作用下向膠質與瀝青質轉化，高溫粘度與勁度大幅提高，高溫抗變形能力增強。

3.2 廠拌熱再生瀝青混合料的低溫抗裂性能

在-10℃、加載速率為50 mm／min的條件下進行彎曲試驗，測定不同RAP摻配比例廠拌熱再生瀝青混合料試件的破壞強度與破壞應變，評價不同RAP摻配比例廠拌熱再生瀝青混合料的低溫抗裂性能，試驗結果見表6。

表6 各RAP摻配比例下低溫彎曲試驗結果

根據表6，隨著RAP摻配比例的增加，廠拌熱再生瀝青混合料的彎拉強度不斷增加，彎曲應變不

斷減小，說明RAP的添加會導致瀝青混合料的低溫抗裂性能降低，且摻配比例越大，降低程度越大。當RAP摻配比例達到50%時，再生瀝青混合料的彎曲應變為1 862με，低于規范要求，說明其低溫抗裂性能已不能滿足路用性能要求，熱再生瀝青混合料的RAP摻配比例不應大于50%。RAP在環境與荷載的長時間作用下，其瀝青變硬變脆，塑性降低，導致再生瀝青混合料在低溫狀態下受到荷載時產生的應變減小，較易發生低溫開裂。

3.3 廠拌熱再生瀝青混合料的抗水損性能

采用浸水馬歇爾試驗測得不同RAP摻配比例廠拌熱再生瀝青混合料試件的殘留穩定度，通過凍融劈裂試驗檢測其凍融劈裂殘留強度比，分析評價廠拌熱再生瀝青混合料的抗水損壞性能，試驗結果見表7。

表7 各RAP摻配比例下浸水馬歇爾與凍融劈裂試驗結果

根據表7，隨著RAP摻配比例的增加，廠拌熱再生瀝青混合料試件的殘留穩定度及凍融劈裂殘留強度比均逐漸減小，且均小于基質瀝青混合料，說明RAP的摻加會導致瀝青混合料的抗水損能力下降。當RAP摻配比例達到50%時，其殘留穩定度小于80%，凍融劈裂殘留強度比小于75%，不符合規范要求，表明其抗水損能力不能滿足路用性能要求。這主要是由于RAP中的瀝青已經老化，其粘附性能大幅降低，導致其抗水損能力下降。目前主要采用添加水泥等抗剝落劑的方法保證其抗水損能力。

3.4 廠拌熱再生瀝青混合料的疲勞性能

在15℃、加載頻率為10 Hz的條件下對不同RAP摻配比例廠拌熱再生瀝青混合料進行間接拉伸疲勞試驗，測定其疲勞壽命。試驗采用應力控制模式，試驗應力比為0.3～0.7。試驗結果表8。

根據表8，在同一RAP摻配比例下，再生瀝青混合料的疲勞壽命隨著應力比的增大而不斷減小；在相同應力比下，再生瀝青混合料的疲勞壽命隨著RAP摻配比例的增加而不斷減小。表明RAP的添加會降低瀝青混合料的疲勞壽命。

表8 各RAP摻配比例下間接拉伸疲勞壽命

4 廠拌熱再生瀝青混合料的經濟效益分析

根據美國聯邦公路局《Pavement Recycling Guidelines For State and Local Government》對廠拌熱再生瀝青混合料的經濟效益分析（見表9），廠拌熱再生瀝青混合料的工程造價隨著RAP摻配比例的增加而逐漸降低，摻配比例為40%時成本降低28%，摻配比例為50%時成本降低34%。但根據上述試驗結論，摻配比例為50%的廠拌熱再生瀝青混合料的低溫抗裂性與抗水損性能均不滿足路用性能要求，且疲勞壽命較短，故推薦采用40%作為廠拌熱再生瀝青混合料的最佳RAP摻配比例。

表9 廠拌熱再生瀝青混合料的經濟效益

5 結論

（1）廠拌熱再生瀝青混合料的高溫穩定性隨著RAP摻配比例的增加而不斷提高，且均高于基質瀝青混合料。

（2）廠拌熱再生瀝青混合料的低溫抗裂性能隨著RAP摻配比例的增加而降低，RAP摻配比例達到50%時，其彎曲應變不能達到規范要求，表明其不能滿足低溫抗裂性能要求。

（3）廠拌熱再生瀝青混合料的抗水損能力隨著RAP摻配比例的增加而不斷降低，當RAP摻配比例達到50%時，其殘留穩定度及凍融劈裂殘留強度比均不能滿足規范要求，表明其不能滿足水穩定性要求。

（4）廠拌熱再生瀝青混合料的疲勞壽命隨著所施加應力比的增大而不斷降低，在同一應力比下其疲勞壽命隨著RAP摻配比例的增加而不斷降低。

（5）廠拌熱再生瀝青混合料的最佳RAP摻配比例為40%。

［1］ 薛彥卿，黃曉明.廠拌熱再生瀝青混合料力學性能試驗研究［J］.建筑材料學報，2011，14（4）.

［2］ 李勝強.廠拌熱再生瀝青混合料路用性能研究［D］.重慶：重慶交通大學，2009.

［3］ 秦卓文.廠拌熱再生瀝青混合料設計及性能試驗研究［D］.廣州：華南理工大學，2010.

［4］ 王峻.廠拌熱再生瀝青混合料在面層應用的研究［D］.大連：大連理工大學，2013.

［5］ 李東升.高比例RAP廠拌熱再生瀝青混合料應用技術研究［D］.廣州：華南理工大學，2012.

［6］ 董玲云.廠拌熱再生瀝青混合料疲勞性能研究［D］.重慶：重慶交通大學，2013.

［7］ 鄒桂蓮，徐劍.再生瀝青混合料路用性能試驗研究［J］.公路與汽運，2011（2）.

［8］ 宋小峰.廠拌熱再生瀝青混合料疲勞性能研究［D］.南京：南京林業大學，2015.

［9］ 邱健.再生瀝青混合料組成設計與應用研究［D］.武漢：武漢理工大學，2007.

［10］ 陳靜云，王峻，劉佳音.高比例RAP熱再生瀝青混合料低溫抗裂性能［J］.沈陽建筑大學學報，2013，29（5）.

［11］ 朱成.高比例RAP廠拌熱再生瀝青混合料性能試驗研究［D］.廣州：華南理工大學，2012.

［12］ 劉樂.廣西地方公路瀝青路面廠拌熱再生方法研究［D］.重慶：重慶交通大學，2013.

［13］ 范勇軍.瀝青混合料廠拌熱再生技術研究［D］.長沙：長沙理工大學，2007.

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