不同新瀝青混合料摻配比例現場熱再生瀝青混合料路用性能分析

黃育華，陳楚鵬，方 楊

(廣東華路交通科技有限公司，廣州 510420)

0 引言

目前，在我國已建成的高速公路中，瀝青路面一般情況下只能使用10～15年，每年由于大修而產生大量的廢舊瀝青混合料，若不將這些舊料有效利用，不僅浪費資源而且還會造成環境污染[1-3]。現場熱再生技術是指瀝青路面就地熱再生，即用就地熱再生機組將舊瀝青路面加熱、翻松，添加再生劑、新瀝青混合料，然后重新攪拌后攤鋪、壓實成型的路面維修工藝。對于瀝青路面存在裂縫、車轍坑槽等病害但結構承載能力良好的公路，采用現場熱再生技術可取得良好的效果。但是國內對現場熱再生技術的應用研究較少，研究多集中在只采用再生劑再生的方式，尤其是新瀝青混合料對再生瀝青混合料的影響研究較少。

本文通過對比分析0%、5%、15%和25%新瀝青混合料摻配比例下再生瀝青混合料的路用性能，研究新瀝青混合料對再生瀝青混合料產生的影響。

1 原材料試驗

1.1 新瀝青

采用殼牌70#基質瀝青并按照現行規程的試驗方法對其進行測試，主要技術指標如表1所示，其主要用于新瀝青混合料。

表1 殼牌70#瀝青技術指標

1.2 舊瀝青混合料

舊瀝青混合料中舊改性瀝青混合料是廣惠高速公路路面養護工程中產生的廢舊料，該路面工程經過多年使用后，瀝青嚴重老化，但是經過檢測后結構承載力較好，因此部分路段采用現場熱再生技術再生。普通瀝青來自于養護工程中多余的廢舊材料，本文采用抽提法對RAP礦料進行篩分，分析RAP的級配，測定集料的級配，其結果如表2所示。測定各檔混合料的瀝青含量，舊SBS改性瀝青混合料的瀝青含量為5.0%，舊普通瀝青混合料的瀝青含量為4.9%。

表2 舊瀝青混合料集料級配

1.3 新瀝青混合料

一般情況下，瀝青路面現場熱再生工藝加入的新瀝青混合料比例應控制在30%以內。舊料的瀝青的性質、集料的級配狀況以及再生料的用途和施工條件等決定了新瀝青混合料的摻量。本文結合舊料的情況，確定新料摻配率分別為0%、5%、15%和25%，通過室內試驗研究，確定再生瀝青混合料中新瀝青混合料的摻配比例。考慮舊料的級配情況，采用新瀝青混合料的級配如表3所示，集料各項指標均符合規范規定。對于新瀝青混合料的瀝青用量，按照馬歇爾設計方法確定AC-13的最佳瀝青用量，新瀝青混合料摻配率再生料主要是通過性能檢測與分析來判斷其用量是否合適，施工中重點控制的是再生劑摻量及新料摻量，因此新瀝青混合料的瀝青用量可在室內試驗確定，本次新瀝青混合料的油石比為5.3%。

表3 新料AC-13合成級配

2 試驗方案設計

2.1 設計方法

馬歇爾設計方法是我國常用的瀝青混合料設計方法，其接受度廣，簡單易行，因此采用該方法設計現場熱再生瀝青混合料對于指導實際生產和推廣現場熱再生瀝青路面施工工藝更有意義[4-6]。本文采用該方法對不同的新瀝青混合料摻配比例現場熱再生瀝青混合料路用性能進行研究，并用該方法進行混合料配合比設計。

現場熱再生由于舊料比例較大，一般舊料比例都在80%左右，因此舊料自身性能決定了路用性能。試驗確定了新瀝青混合料不同摻配比例下兩種性質的再生瀝青混合料的路用性能，從而為確定合適的新料摻配比例提供依據。

2.2 再生瀝青混合料級配設計

對按照0%、5%、15%和25%新瀝青混合料摻配比例下再生瀝青混合料，不斷調整級配，保證不同新瀝青混合料摻配比例下AC-13型級配基本相同，級配設計如圖1和圖2所示。

圖1 舊SBS改性瀝青混合料級配

圖2 舊普通瀝青混合料級配

2.3 性能評價

性能試驗包括高溫穩定性(車轍試驗)、低溫抗裂性(彎曲試驗)、水穩定性(浸水馬歇爾殘留穩定度和凍融劈裂試驗)。

3 結果與討論

3.1 再生瀝青混合料的水穩定性能

按照馬歇爾設計方法的水穩定性評價標準，采用浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗評價水穩定性，其結果如圖3和圖4所示。

圖3 殘留穩定度試驗結果

圖4 凍融劈裂試驗結果

對于浸水殘留穩定度指標而言，舊普通瀝青混合料和舊SBS改性瀝青混合料的再生瀝青混合料的殘留穩定度隨著新瀝青混合料的增加改變不顯著，沒有線性相關關系。舊普通瀝青混合料和舊SBS改性瀝青混合料的再生瀝青混合料的凍融劈裂強度比隨著新瀝青混合料的增加而增大。對于舊普通瀝青混合料，加入5%新瀝青混合料時，凍融劈裂強度比增加9.5%，因此新瀝青混合料可以顯著改變再生瀝青混合料的凍融劈裂強度比。加入新瀝青混合料后，再生料的水穩定性均符合要求，這表明再生瀝青混合料經過合適的新瀝青混合料摻配，可以具有良好的抗水損害能力，適用于實際生產。

3.2 再生瀝青混合料的高溫性能

本文采用目前廣泛使用的規范規定的車轍動穩定度來評價再生料的高溫性能，試驗結果如圖5 所示。

圖5 動穩定度試驗結果

從圖5可以看出，隨著新瀝青混合料的加入，無論是舊改性瀝青混合料還是舊普通瀝青混合料都隨著新料摻量的增大，動穩定度指標逐漸減小。其中舊普通瀝青混合料隨著新瀝青混合料的增加呈線性下降，具有很好的線性下降趨勢；對于舊改性瀝青混合料加入5%新瀝青混合料時其動穩定度下降約45%，然后隨著新瀝青混合料摻量的增加，不再表現出明顯的下降趨勢。廢舊瀝青混合料經過長期使用后，瀝青中輕質油份大部分都揮發，因此高溫性能較好。加入新瀝青混合料后，再生瀝青混合料的動穩定度下降，但是均遠遠大于規范的要求。

3.3 再生瀝青混合料的低溫性能

從試驗可操作性、技術難度和可推廣性考慮，采用現行規范規定的瀝青混合料彎曲試驗來評價再生瀝青混合料的低溫性能。其成型條件和試驗條件均嚴格按照規范要求進行，試驗結果如圖6所示。

圖6 低溫彎曲試驗結果

無論是舊改性瀝青混合料還是舊普通瀝青混合料，再生后混合料的低溫抗彎拉應變均遠遠大于舊瀝青混合料，再生瀝青混合料的低溫抗彎拉應變隨著新瀝青混合料的摻配比例增加而增大，這說明再生瀝青混合料隨著新瀝青混合料摻配比例增大而逐漸變好。摻加5%新瀝青混合料后舊改性再生瀝青混合料和舊普通再生瀝青混合料的極限彎拉應變均得到較大提升。試驗結果表明，當不摻加新瀝青混合料時，舊改性瀝青混合料的低溫抗彎拉極限應變剛好符合規范的要求，但舊普通瀝青混合料的低溫性能不能滿足，加入新瀝青混合料后可改善舊普通瀝青再生混合料的性能，從而使得其低溫性能滿足規范規定。

4 工程應用

廣惠高速公路是交通部規劃的國家高速公路網第十五橫汕尾至云南清水河公路的重要路段，也是廣東省規劃的干線公路中的重要組成部分。通車多年后，橋面出現了裂縫、坑槽等病害，2017年在廣惠高速公路西福河大橋及蘿峰寺大橋橋面采用就地熱再生工藝進行了養護，在橋面舊料中加入5%新瀝青混合料進行現場熱再生，施工過程中，在現場進行混合料取樣檢測，其各項指標均符合規范要求。

5 結論

對舊SBS瀝青混合料和舊普通瀝青混合料在不同新瀝青混合料摻量下進行再生，開展了大量室內試驗研究再生瀝青混合料路用性能，得到以下主要結論：

(1)舊SBS改性瀝青混合料和普通瀝青混合料經再生后均具有較好的高溫穩定性，水穩定性能基本符合，但低溫性能下降，不能滿足規范要求。對于北方低溫地區，需要加入新瀝青混合料提升其低溫性能。對于南方濕熱地區，可以考慮適當放寬低溫性能，不摻加新瀝青混合料，從而提高其高溫性能。

(2)隨著新瀝青混合料摻量的增加，再生瀝青混合料高溫穩定性逐漸下降，低溫性能逐漸提升；摻入5%的新瀝青混合料即可大幅提升再生瀝青混合料的低溫性能。

(3)隨著新瀝青混合料摻量的增加，再生瀝青混合料的殘留穩定度沒有明顯改變，凍融劈裂強度比逐漸增加，建議采用凍融劈裂比評價再生瀝青混合料的水穩定性能。