RAP摻量對泡沫溫拌瀝青混合料路用性能影響研究

胡 建 明

(武義縣公路管理段,浙江 金華 321200)

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RAP摻量對泡沫溫拌瀝青混合料路用性能影響研究

胡 建 明

(武義縣公路管理段,浙江 金華 321200)

在系統分析RAP舊料的基礎上，對不同RAP摻量的混合料進行了配合比設計，并驗證了體積參數，通過試驗，研究了不同RAP摻量的泡沫溫拌瀝青混合料的高溫性能、低溫性能、水穩性能及疲勞性能，結果表明，RAP材料的加入提高了混合料的高溫性能，增大了孔隙率并降低了低溫性能、水穩性能以及疲勞性能。

瀝青混合料，RAP摻量，路用性能，配合比

0 引言

瀝青路面已經成為我國路面的主要形式，在自然條件和交通荷載作用下，瀝青路面會出現各種不同病害[1]。為了恢復路面路用性能，同時實現道路的可持續發展，瀝青路面再生技術得到越來越多的重視。

瀝青路面的再生技術是將舊瀝青路面材料處理后，與再生劑、新瀝青等重新拌和成瀝青混合料，能滿足路用性能并重新鋪筑于路面的一整套工藝[2，3]。然而，傳統熱再生存在舊料摻配比例低、混合料二次老化等缺陷[4]。溫拌瀝青路面技術可以使混合料拌和溫度低于傳統的熱拌瀝青混合料，而性能卻能達到熱拌瀝青混合料的水準[5，6]。將泡沫溫拌技術與熱廠拌再生技術有機結合，不僅解決了RAP材料利用率低的現狀，而且降低了瀝青混合料在生產、施工環節的老化，延長了路面壽命。

然而，當下對泡沫溫拌技術能夠增加多少最大RAP摻量以及RAP料摻量對泡沫溫拌再生混合料的性能影響尚沒有系統研究。本文首先對不同RAP摻量的混合料進行配合比設計，在馬歇爾體積參數驗證的基礎上，系統研究RAP摻量對泡沫溫拌瀝青混合料路用性能的影響，從而為泡沫溫拌瀝青混合料的最佳RAP摻量選擇提供依據和參考。

1 材料

本次試驗采用的RAP料取自浙江金華公路工程中，抽提法測定RAP料的油石比、礦料級配及舊瀝青性能指標。將回收舊料按是否通過9.5 mm篩分為RAP粗和RAP細兩檔，舊料的抽提結果及篩分結果分別見表1和表2，舊瀝青性能指標見表3。

表1 抽提實驗結果

表2 RAP材料集料篩分結果

表3 回收瀝青的基本技術指標

從舊瀝青性能來看，該瀝青的軟化點較高而針入度較低，說明該瀝青的老化程度較大，但仍滿足熱再生條件，可以進行再生利用。

除了RAP料中的集料及舊瀝青外，本文實驗材料還有石灰巖集料、安徽產70號基質瀝青、礦粉。

2 瀝青混合料的配合比設計

2.1 混合料的級配設計

本研究中RAP料摻量分別為瀝青混合料的20%，30%，40%，50%，60%及80%。以AC-20級配中值為目標級配。為比較RAP摻量對混合料路用性能影響，設置各RAP摻量下混合料級配基本相同。各RAP摻量礦料組成見表4。

表4 不同RAP摻量礦料組成 %

2.2 混合料新添膠結料量的確定

根據以往AC-20型混合料設計與施工經驗，混合料的設計油石比為4.5%。為了保證實驗結果的可比性，在計算出原RAP料的當量油石比的基礎上，結合RAP料的摻量，用設計油石比扣除舊瀝青含量所帶來的油石比，即為泡沫瀝青油石比。不同RAP摻量下泡沫瀝青油石比的計算結果如表5所示。

表5 不同RAP摻量下泡沫瀝青油石比 %

2.3 馬歇爾擊實驗證

在確定不同RAP摻量下泡沫溫拌瀝青混合料設計級配的配合比及油石比的基礎上，采用馬歇爾擊實法對不同RAP摻量混合料進行體積參數驗證，從體積參數的角度討論RAP料的最佳摻量。拌合溫度140 ℃，成型溫度130 ℃，測定并繪制試件毛體積密度等各體積指標的關系如圖1所示。

根據圖1可知：RAP料摻量增加，瀝青混合料試件毛體積密度減小、孔隙率增大、瀝青飽和度降低、礦料間隙率增加。分析認為RAP料中已老化瀝青因粘度增大，造成泡沫溫拌瀝青混合料和易性變差；瀝青混合料的和易性隨著RAP料摻量的增加而變差，導致瀝青混合料試件不易擊實，從而增大孔隙率。此外，RAP料摻量超過60%時，泡沫溫拌瀝青混合料的各項體積指標已達不到規范要求，僅考慮混合料的體積參數時，建議回收的RAP材料摻量為40%左右。

3 瀝青混合料的路用性能對比

3.1 高溫性能

瀝青路面高溫穩定性是指瀝青混合料在荷載作用下抵抗永久變形的能力[7]。車轍試驗可用于評價瀝青混合料抵抗塑性流動變形的能力，用動穩定度或車轍深度來表征試驗結果。動穩定度計算式如下：

其中，C1為輪轍試驗機類型系數；C2為試件系數；D45，D60分別為45min和60min時的輪轍變形量，mm。

不同RAP摻量泡沫溫拌再生瀝青混合料高溫穩定性能試驗結果見圖2。

從圖2可以發現，摻加不同比例的再生瀝青混合料的抗車轍性能均能達到JTGF40—2004公路工程瀝青路面施工技術規范中指標的要求，車轍試驗的動穩定度與RAP材料的摻量具有較好的相關性，且RAP材料摻量增加，動穩定度逐漸增大。不同RAP材料摻量的泡沫溫拌再生瀝青混合料動穩定度均能滿足規范要求。

3.2 低溫性能

混合料低溫性能是混合料抵抗開裂破壞的能力，可利用低溫小梁試驗破壞應變作為評價混合料低溫性能的指標[8]。

采用-10 ℃小梁低溫彎曲試驗測定瀝青混合料在某一特定溫度和加載速率下的性能，研究混合料抵抗低溫開裂的能力[9]。試驗采用溫度為(-10±0.5)℃，加載速率采用1mm/min，試驗結果如圖3所示。

試驗結果表明泡沫溫拌再生瀝青混合料低溫性能與RAP材料的摻量存在較好的相關性，瀝青混合料的破壞應變值隨RAP料摻量的增大而呈現減小的趨勢，RAP料摻量超過50%，破壞應變值已無法滿足規范要求。

3.3 水穩性能

瀝青路面水損害是水分進入瀝青與集料的界面影響瀝青與集料的粘附性而引起的，瀝青混合料的老化會使抗水損害性能有所降低[9]。采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗研究摻加不同比例RAP料的再生瀝青混合料抗水損害性能，具體的試驗結果如圖4，圖5所示。

試驗結果表明RAP料摻量超過50%時，泡沫再生瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留穩定度和凍融劈裂強度比達不到規范要求；無論是浸水馬歇爾殘留穩定度，還是凍融劈裂強度比，都隨著RAP料摻量增加而逐漸減小，表明RAP料的加入降低了泡沫溫拌瀝青混合料的水穩定性。

3.4 疲勞性能

瀝青混合料在車輛荷載反復作用下，其材料性能呈現逐漸衰減直到破壞疲勞特性[10]。由于舊料抗疲勞性能較差，對泡沫溫拌再生瀝青混合料的疲勞性能驗證非常重要。

本文采用四點梁疲勞試驗評價瀝青混合料疲勞性能，分別對RAP材料摻量在20%，30%，50%，60%和80%情況下的再生瀝青混合料進行疲勞試驗，疲勞試驗條件為：采用應變控制方式，控制應變為400με，頻率為10Hz，試驗溫度為15 ℃±1 ℃，以小梁試件勁度模量下降至初始勁度模量的50%為疲勞破壞標準。疲勞實驗結果見圖6。

由疲勞試驗結果可見，再生混合料中RAP料摻量增加，泡沫溫拌再生瀝青混合料疲勞壽命逐漸減小。RAP摻量為40%時的疲勞壽命約為摻加80%時的3倍。從混合料的疲勞壽命角度考慮，RAP材料的摻量不宜過大。

4 結語

1)就混合料體積指標而言，當RAP材料摻量超過60%時，試件的體積指標已達不到規范要求。RAP材料的摻入增加了孔隙率和礦料間隙率，并使瀝青飽和度逐漸減小。

2)就路用性能而言，RAP料的加入提高了泡沫溫拌再生瀝青混合料的高溫性能，且均滿足規范要求；但混合料的低溫性能、水穩性能、疲勞性能均隨RAP料摻量的增加而減小，RAP料摻量超過50%，泡沫再生瀝青混合料的低溫破壞應變、浸水馬歇爾殘留穩定度和凍融劈裂強度均不能滿足規范要求，而RAP摻量為40%時的疲勞壽命約為摻加80%時的3倍。

3)綜合考慮混合料的路用性能和RAP材料的利用率，建議RAP材料的最佳摻量為40%。

[1] 楊麗英,譚憶秋,董雨明,等.溫拌再生瀝青混合料的疲勞性能[J].公路交通科技,2012(10):7-10，21.

[2] 倪小軍,陳仕周,凌天清.瀝青路面再生利用技術綜述[J].重慶交通學院學報,2004(5):39-42，125.

[3] 賀 煒,趙文姣,張 笛.淺談瀝青路面再生技術[J].山西建筑,2007,33(15):274-275.

[4] 江燕青.瀝青路面就地熱再生技術的研究[D].西安：長安大學,2006.

[5] 王 丹.溫拌瀝青混合料的技術現狀與應用前景[J].北方交通,2013(5):36-38.

[6] 葛 娟,陳 森,高志偉,等.瀝青混合料低碳減排技術效果評價現狀與展望[J].筑路機械與施工機械化,2015(11):39-44.

[7] 薛永杰.鋼渣瀝青瑪蹄脂混合料制備與性能研究[D].武漢：武漢理工大學,2005.

[8] 張 磊.瀝青混合料低溫開裂及松弛特性的研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業大學,2010.

[9] 呂春飛,李 凌,詹成根.改善瀝青混合料抗水損害性能的措施研究[J].路基工程,2011(4):90-92.

[10] 張志祥,吳建浩.再生瀝青混合料疲勞性能試驗研究[J].中國公路學報,2006(2):31-35.

Study on the impact of RAP mixing amount upon pavement performance of foamed warm-asphalt-mixing mixture

Hu Jianming

(WuyiHighwayAdministrationSection,Jinhua321200,China)

Based on systematically analyzing old RAP materials, the paper carries out mixing proportion design of mixture with different RAP mixing amount, and testifies its volume parameters. According to the testing results, it studies high temperature performance, low temperature performance, water stability performance and fatigue performance of foamed warm-asphalt-mixing mixture with different RAP mixing amount. Results show that: through adding RAP material, it improves the high temperature performance of the mixture, increases porosity, and reduces low temperature performance, water stability performance and fatigue performance as well.

asphalt mixture, RAP mixing amount, pavement performance, mixing proportion

1009-6825(2017)06-0131-03

2016-12-17

胡建明(1970- )，男，高級工程師

U214.75

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