泡沫瀝青溫拌再生混合料的路用性能測試分析

姚利 唐從榮

（1.江蘇森淼工程質量檢測有限公司，江蘇 鎮江 212000；2.南京蘇通路橋工程有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

近年來江蘇省公路處于投資多、建成里程長、建設速度快、發展質量好的一個時期，公路網絡技術等級結構逐步優化，在建的高等級公路基本采用瀝青路面，這種瀝青混合料的生產和施工溫度高，不僅要消耗大量的能源，而且還會排放出大量的廢氣和粉塵，嚴重影響周圍的環境質量和施工人員的身體健康。節能環保也是國際社會普遍關注的重大問題和國際社會的共同責任，而泡沫溫拌瀝青技術符合節能環保的發展理念，也能符合工程應用的技術要求，具有突出的優勢。徐州、連云港等寒冷地區道路新建、養護工程存在施工期緊、低溫施工路面壓實度不足的情況，同時瀝青銑刨料的利用具有經濟性優勢，有必要對泡沫瀝青溫拌再生混合料的性能進行測試分析。

1 泡沫瀝青溫拌再生混合料的配合比設計方法

1.1 技術要求

泡沫瀝青溫拌再生混合料的部分原材料的選擇需要根據具體需求進行一定的調整。對于泡沫瀝青溫拌再生混合料的集料選擇，與熱拌瀝青混合料標準相同。但瀝青膠結料有必要選擇不同的等級。相比較熱拌瀝青混合料，泡沫瀝青溫拌再生混合料的拌和與施工溫度較低，拌和與施工時的老化程度會降低。較低的生產溫度可能限制溫拌瀝青混合料中RAP 的類型與摻量。

泡沫瀝青溫拌再生混合料的集料級配設計需要進行一定的調整。由于泡沫瀝青溫拌再生混合料的強度與性能特征要與熱拌瀝青混合料相近，設計的體積特征可能與熱拌不同。試件的制作與養生條件的流程需要進行一定的修改。對于泡沫瀝青溫拌再生混合料，混合料的裹覆性、和易性和可壓實性必須進行直接評價，而不是以粘度為基礎的混合料壓實溫度進行評價。

瀝青用量的選擇不需要對試件成型方法做重大的調整。研究表明體積特性很重要，包括Superpave 混合料設計方法，因此進行泡沫瀝青溫拌再生混合料與熱拌瀝青混合料性能的比較，需要保證兩種混合料的體積性質相同。

泡沫瀝青溫拌再生混合料的生產溫度與瀝青等級、RAP 用量有一定的關系，因為泡沫瀝青溫拌再生混合料較低的生產溫度將減少瀝青的老化程度，同時，RAP 與新瀝青的混合程度與溫度有關。泡沫瀝青溫拌再生混合料使用與熱拌瀝青混合料相同標號的瀝青，對于降低溫度在30℃或者更多的溫拌瀝青混合料，有必要增加瀝青的高溫性能，滿足抗車轍性能。

1.2 配合比設計

Superpave 設計方法制備的瀝青混合料具有級配優、性能好的特點，泡沫瀝青溫拌再生混合料配合比設計參考Superpave 設計方法。Superpave 設計方法是根據初選的粗、中、細三個級配計算初始瀝青用量，按照初始瀝青用量成型試件并計算空隙率為4.0%時所需的瀝青用量及相應的礦料間隙率（VMA）、瀝青飽和度（VFA）、粉膠比（DP）、初始旋轉次數壓實度等瀝青混合料體積性質指標。

試件的成型采用旋轉壓實儀，結合使用經驗，設定單位壓力為0.6MPa。以銑刨料摻量20%的泡沫瀝青溫拌再生混合料Sup-20 為例，選擇壓實次數N 最初為8 次，N 設計為100 次，N 最大為160 次。由于粗細銑刨聊抽提結果分別為3.9%和4.6%，故設計中銑刨料的瀝青用量為1.04%，為使混合料的總瀝青用量達到估算瀝青用量，故僅需分別額外添加3.58%、3.62%、3.67%的新瀝青。依據礦料間隙率（VMA）、瀝青飽和度（VFA）、粉膠比（DP）等評價指標對三個級配的混合料進行比對，并結合工程應用經驗選擇合理的級配作為設計級配。

設計級配確定后，并根據設計經驗，取Pb 為4.6%，由于銑刨料瀝青用量為1.04%，故需分別添加3.06%、3.56%、4.06%、4.56%四個新瀝青用量進行旋轉壓實試驗。根據4.1%、4.6%、5.1%、5.6%四個瀝青用量的體積性質繪制曲線圖，通過圖表插值法得到空隙率4.0%時對應瀝青混合料的瀝青用量為4.63%，根據經驗取設計瀝青用量為4.6%。按照初步確定的瀝青用量成型試件，驗證擬定瀝青用量在設定的最大壓實次數時的體積性質指標，最終確定混合料的合理級配和瀝青用量。

2 泡沫瀝青溫拌再生混合料的水穩定性分析

由于RAP 中老化瀝青與新瀝青的融合程度可能會影響舊集料的再生效果，進而影響再生瀝青混合料的水穩定性能。為此，采用浸水馬歇爾試驗，針對無RAP 摻量、20%RAP 摻量的Sup-20 泡沫瀝青溫拌再生混合料的水穩定性進行分析，測試結果見表1。

表1 瀝青混合料水穩定性測試結果

由表1 的測試結果可知，泡沫瀝青溫拌再生混合料Sup-20（RAP 摻量為0）的水穩定性能均能滿足技術要求，與熱拌瀝青混合料Sup-20 相當。泡沫瀝青溫拌再生混合料Sup-20（RAP 摻量為20%）的水穩定性能均能滿足技術要求，略低于廠拌熱再生瀝青混合料Sup-20。

3 泡沫瀝青溫拌再生混合料的高溫穩定性分析

通過車轍試驗對泡沫瀝青溫拌再生混合料的高溫穩定性進行研究，綜合評價其高溫穩定性能。分別針對不同RAP 摻量（0%、20%）泡沫瀝青溫拌再生混合料Sup-20，制作車轍試件并進行車轍試驗，測試結果見表2。

由表2 的測試結果可知，泡沫瀝青溫拌再生混合料Sup-20（RAP 摻量為0）的高溫穩定性能滿足技術要求，高于熱拌瀝青混合料Sup-20。泡沫瀝青溫拌再生混合料Sup-20（RAP 摻量為20%）的高溫穩定性能滿足技術要求，高于廠拌熱再生瀝青混合料Sup-20。

4 泡沫瀝青溫拌再生混合料的低溫抗裂性分析

瀝青混合料低溫性能表征的是抵抗低溫收縮裂縫的能力，泡沫瀝青溫拌再生混合料中含有較一定比例的老化瀝青，這對于泡沫瀝青溫拌再生混合料的低溫性能存在一定的隱患，因此，判斷經過再生后瀝青的低溫性能是否已恢復到滿足使用要求范圍內，對于再生瀝青混合料的低溫性能評價十分必要。

表2 瀝青混合料高溫穩定性測試結果

通過低溫小梁試驗，對泡沫瀝青溫拌再生混合料的低溫抗裂性進行研究，綜合評價其低溫抗裂性能。分別針對不同RAP 摻量（0%、20%）泡沫瀝青溫拌再生混合料Sup-20，采用低溫小梁試驗對混合料的低溫性能進行測試分析，測試結果見表3。

表3 瀝青混合料低溫抗裂性測試結果

由表3 的測試結果可知，泡沫瀝青溫拌再生混合料Sup-20（RAP 摻量為0）的低溫抗裂性能滿足技術要求，高于熱拌瀝青混合料Sup-20。泡沫瀝青溫拌再生混合料Sup-20（RAP 摻量為20%）的低溫抗裂性能滿足技術要求，低于廠拌熱再生瀝青混合料Sup-20。

5 結論

通過試驗分析泡沫瀝青溫拌再生混合料的水穩定性能、高溫穩定性、低溫抗裂性，根據試驗結果得到如下結論：

（1）泡沫溫拌Sup-20 的T283TSR 優于熱拌Sup-20；浸水馬歇爾殘留穩定度與熱拌Sup-20 相當。泡沫溫拌再生Sup-20 的T283TSR 與浸水馬歇爾殘留穩定度均略差于廠拌熱再生Sup-20。

（2）從車轍試驗結果來看，Sup-20 泡沫溫拌瀝青混合料、Sup-20 泡沫溫拌再生瀝青混合料的高溫性能均較為優越。

（3）從低溫抗裂性試驗結果來看，泡沫溫拌Sup-20 的低溫性能優于熱拌Sup-20；泡沫溫拌再生Sup-20 的低溫性能低于廠拌熱再生Sup-20。