RAP摻量比例對瀝青熱再生混合料性能的影響

劉 春，周 浩，高文喜，秦良輝

(1.山東泰和公路工程有限公司，山東 淄博 256410；2.山東建筑大學，山東 濟南 250109)

我國的等級道路中，瀝青路面占據了絕大部分比例。瀝青路面在使用過程中，由于行程作用和環境因素的影響，瀝青混合料的性能逐步降低，路面隨之不斷產生損壞。隨著服役期的延續，大量的路面進入維修期。由于在前期道路修建過程中優質石料等消耗量巨大，加之環保意識越來越強，導致優質石料越來越難以獲得，影響道路建設和養護事業的可持續發展。

瀝青路面熱再生技術，可以處理車轍等多種瀝青路面病害，且對交通的阻斷封閉期短，對正常交通打擾較少，且可以把路面的舊料回收利用，最大程度減少原材料消耗，并解決回收瀝青路面銑刨料占用大量土地面積、影響城市環境的問題，可以一舉多得實現道路修建與維修的可持續發展。熱再生瀝青混合料由新集料、新瀝青、銑刨料、填料等構成，而銑刨料摻量對于熱再生混合料的性能有直接影響，需要進一步研究。

1 原材料分析

原材料基本性能確定是瀝青路面再生設計的基礎。首先對試驗所用的瀝青、瀝青銑刨料、集料等進行系統分析，確定其技術性能。

1.1 新添加瀝青

瀝青對熱再生混合料性能有重要影響，路面設計需要根據道路交通的性質和本地區的氣候特點，選擇合理的瀝青。選用山東地區常用的齊魯70#基質瀝青，并檢測各項技術性能指標，都能滿足相關規定，具體的技術性能指標檢測結果如表1所示。

表1 瀝青性能指標

1.2 集料

堿性礦料(如石玄武巖等)與瀝青的粘附性較好，但石灰巖等部分堿性礦料的耐磨性相對較差，經過壓實和較長服務期后難以保持集料擠嵌作用。而偏酸性集料(如花崗巖、石英巖等)，質地堅硬，但與瀝青的黏附性不足，需要摻入一定量的抗剝落劑或消石灰。選用玄武巖做為集料，并設計合成級配如表2所示。

表2 集料合成級配

1.3 RAP材料

銑刨料的摻量以及銑刨料性能的變異性都會影響再生混合料的性能。回收銑刨料不能直接用于再生工藝，需要對其進行篩分，分檔儲存，再將不同規格的再生料按照合適的比例組合成再生原材料，從而有效控制再生料級配，提高其路用性能。

本項目所用的銑刨料分為粗、中、細三檔存放，經過設計其合成級配，如表3所示。

表3 RAP材料級配

1.4 填料

所用礦粉采用石灰巖經過研磨制備，檢驗其各項性能指標均符合道路施工相關規定，可用于熱再生瀝青混合料生產。

2 熱再生材料性能研究

2.1 熱再生瀝青混合料級配

需根據道路等級、氣候條件、確定工程設計級配范圍。目前我國道路熱再生實踐中，一般參考公路瀝青路面施工技術規范進行選擇；當然條件成熟時，也可以在本單位施工經驗基礎上，參考國內外成功經驗，合理設計和選取熱再生瀝青混合料級配，但應進行細致的實驗保證瀝青熱再生混合料性能滿足道路要求，并考慮以下幾方面的因素。

(1)再生料級配設計，需要考慮再生銑刨料的變異性；

(2)確定銑刨料摻配比例時需要考慮實際的再生設備配置情況，一般添加比例不宜超過30%；

(3)銑刨料摻配比例一般不超過30%，在有再生劑添加的情況下銑刨料摻量一般不超過50%。

2.2 瀝青熱再生混合料性能

本項目初擬RAP摻量為10%～40%，進行馬歇爾試驗，測試其最佳瀝青用量以及穩定度等指標(試驗結果見表4)，并確定其合理配合比。

表4 不同RAP摻量下馬歇爾試驗結果

10%RAP料摻配率下熱再生瀝青混合料最大密度對應的瀝青劑量a1=4.52%，a2=4.1%，a3=4.14%，a4=4.32%。OACmin=4.06%(空隙率范圍對應最小值)，OACmax=4.6%(VFA范圍對應最大值)。

OAC1=(a1+a2+a3+a4)/4=4.27%

OAC2=(OACmin+OACmax)/2=4.33%

OAC=(OAC1+OAC2)/2=4.3%

試驗結果表明，隨著RAP摻量的增加，瀝青用量有所降低，可能是銑刨料中瀝青的影響。銑刨料包含有一定量的舊瀝青，這部分瀝青經過輕質成分的損失和環境的氧化作用等，瀝青的含量和柔性都已經有所下降，但仍然可以作為瀝青粘結料使用，可以包裹和粘附集料，所以隨著銑刨料比例的提高，所帶來的舊瀝青粘結料自然增加，從而在一定程度上降低了對瀝青的需求量。

由穩定度試驗結果可得到：本次試驗的熱再生混合料的穩定度都合格，且隨著銑刨料摻量的增加，穩定度有所提高，說明再生瀝青混合料的高溫穩定性隨銑刨料的摻入而有所改善。這是因為，銑刨料在熱力和紫外線等因素作用下，瀝青結合料不斷發生老化，導致變硬變脆，其軟化點、黏度提高，這些變化有助于改善瀝青混合料的高溫性能，而對低溫抗變形能力有不利影響。所以，隨著銑刨料摻量的增大，熱再生混合料中老化后的瀝青量也增加，導致熱再生混合料整體的高溫穩定性有所提高。

3 結 語

在國內外熱再生研究和施工經驗基礎上，首先進行原材料性能分析，并確定了銑刨料的摻配比例；并進行馬歇爾實驗，結果表明隨著銑刨料摻量的增加，瀝青用量有所降低，可能是因為銑刨料包含有一定量的舊瀝青；穩定度有所上升，因為舊瀝青粘結料經過長期老化過程，高溫性能較好。