高摻量RAP冷再生瀝青混合料的路用性能探討

摘要 為了提高再生骨料的利用率，降低公路養護成本，保護生態環境，研究項目擬開展3種再生骨料摻量的冷再生骨料的配比設計，以獲得最優的油石比例，并對其進行抗拉、抗壓和水穩定性等路用性能測試。經試驗研究得出：（1）隨著壓實次數的增大，冷再生瀝青混合料的劈裂強度、干濕劈裂強度比值隨著油石比的增大而增大，因此不能用來判定最優的瀝青摻量，現引入了無側限抗壓強度指數，以求最優的瀝青摻量。（2）隨著RAP用量的增大，其摻量分別為75%、90%和100%時，其抗拉強度、高溫穩定性、抗水損傷能力和抗壓強度均有所降低。（3）在3類不同的RAP用量下，冷再生瀝青混合料測試斷面的密實度均達到98%以上，其他各項測試指標也達到了設計要求。

關鍵詞 高摻量RAP；冷再生瀝青混合料；配合比設計；路用性能

中圖分類號 U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）08-0098-03

0 引言

現階段，交通運輸壓力的逐步增大，使得現役瀝青公路路面產生了一系列質量病害，嚴重影響運營安全和壽命，公路工程建設逐步進入“養護為主”的階段。與傳統養護技術相比，RAP冷再生技術能顯著提升再生瀝青材料利用率，降低養護成本，且施工過程中不會產生任何有害氣體，安全性較高。發達國家針對RAP冷再生技術的研究較早，并建立了相關的施工技術標準，技術應用已相當成熟。但我國的RAP冷再生技術應用較晚，且RAP摻量為50%左右，與其他國家相比存在較大差距[1]。基于此，該文主要進行了大摻量RAP冷再生瀝青混合料的配比設計和路用性能的分析，并依托工程實踐，對其應用效果進行驗證。

1 原材料

1.1 集料

對各類骨料、瀝青等原材料進行試驗檢測，各項質量指標均達到了設計要求。

1.2 瀝青

通過對所用乳化瀝青的針入度、延度和軟化點的測試，得出了相應的測試結果。從表1可以看出，所有的試驗結果都滿足設計要求[2]。

2 配合比設計

2.1 級配

通過篩分試驗，不同比例的RAP摻入量，得到了篩孔通過率，來確定試件級配，范圍如表2所示。

2.2 最佳含水率

根據《公路土工試驗規程》（JTG3430—2020）所述方法，為獲取混合料最佳含水率OWC（最大干密度時混合料的含水率），采用擊實試驗進行測試，測試結果如表3：

2.3 最佳油石比確定

因實際施工中存在熱擠壓因素影響，為有效確保檢測結果的準確性，增加了馬歇爾擊實試驗次數。采用馬歇爾試樣的標準工藝制備檢測試件，并分別實施劈裂強度試驗、毛體密度試驗、最大理論密度試驗，得出最佳油石比，具體檢測數據如表4所示。

由表4中的試驗結果可知：

（1）3種RAP摻量的冷再生混合料的3項性能指標都隨摻量的增大而提高。

（2）在75次壓實后，3種不同配比的再生混凝土的劈裂強度隨著油石比例的增大呈現出先增后減的變化，但在濕劈裂強度比方面變化不大。

（3）在150次擊實后，隨油石比不斷增大，75%RAP摻量冷再生料劈裂強度出現先增大后減小的變化趨勢，90%、100%RAP摻量條件下的冷再生料劈裂強度呈現持續增大趨勢。

（4）3種RAP摻量試樣的干、濕劈裂強度比值均大于100%，這可能是由于擊實次數增多，使試樣的毛體密度提高，使試樣的內部結合力變得更強，從而造成油石比顯著增大，劈裂強度更高[4]。

因此，僅憑上述兩項技術指標，無法準確確定油石比，需借助新的指標對其實施評估，以輔助冷再生瀝青混合料油石比的確定。該研究將無側限抗壓強度作為輔助評價指標，其測試結果如圖1所示。

通過圖1能夠看出：

（1）隨著油石比的增大，75%、95%、100%RAP摻量冷再生料的無側限抗壓強度均呈現出先增后減的變化，充分表明該指標能夠用以輔助確定最佳油石比[5]。

（2）綜合擊實次數為150次的劈裂強度與無側限抗壓強度試驗結果，得到摻量75%、90%、100%RAP的再生料最佳油石比依次為4.2%、4.0%、3.6%[6]。

3 不同RAP摻量混合料路用性能

3.1 混合料性能試驗

分別對75%、90%、100%RAP摻量條件下的再生料實施劈裂強度、干濕劈裂強度比、凍融劈裂強度比、動穩定度及無側限抗壓強度試驗，其檢測數據如圖2所示。

（1）抗拉性能：由圖2（a）能夠看出：RAP摻量越大，冷再生料抗拉性能越低，與75%RAP摻量的混合料相比，90%、100%RAP摻量混合料劈裂強度依次降低10.89%、23.48%，但仍滿足規范標準要求[7]。

（2）抗水損壞性能：從圖2（b）（c）的結果可以看出：與75%RAP摻量的混合料相比，90%、100%RAP摻量的混合料的干濕劈裂強度比的降幅，分別為0.74%、3.80%，且在不同溫度下，凍融劈裂強度的相對下降率為1.15%，0.51%。由此得出隨RAP用量的增大，其抗水蝕性能基本沒有改變[8]。

（3）高溫性能：利用車轍試驗分別對75%、90%、100%RAP摻量的冷再生料實施動穩定度檢測，由圖2（d）能夠看出，75%、90%、100%RAP摻量的冷再生料高溫穩定性均滿足規范要求。

（4）抗壓性能：利用無側限抗壓強度試驗，對3種RAP摻量的冷再生料實施抗壓強度檢測。通過圖2（e）能夠看出，相較于75%RAP摻量再生料，90%、100%RAP摻量再生料抗壓強度依次下降6.21%、19.73%。冷再生瀝青混合料在加載過程中已經發生了損傷，其抗壓強度會有較大的下降，且不能滿足規范的要求。

3.2 試驗段壓實度檢測

某高速公路改擴建項目，起點與終點樁號K139+700～K160+400，總里程20.7 km。試驗段路面材料為ATB-25乳化瀝青再生料，RAP摻加量依次為75%、90%、100%，攤鋪完成后，分三階段進行壓實作業。初壓時，選用雙鋼輪壓路機先靜壓1遍，再振壓1～2遍。復壓時，選用單鋼輪壓路機振壓4～6遍[9]。終壓時，利用輪胎式壓路機壓實2～3遍。壓實效果檢測結果如表5所示。由表5可以看出三種再生瀝青混合料試件的密實度測試結果，都符合設計要求。

4 結論

綜上所述，該文通過對擊實75次和150次條件下瀝青混合料各項性能指標的綜合對比，得出了冷再生料施工工藝及評價指標。并分別對75%、90%、100%RAP摻量的冷再生料相關性能進行檢測，并對其路用性能實施評價，具體結論如下：

（1）隨著擊實次數的增加，75%、90%、100%RAP摻量的冷再生料劈裂強度、干濕劈裂強度比會增加，因此不能用來判定最優瀝青摻量，需引入無側限抗壓強度指標，從而得到最佳瀝青摻量。

（2）與冷再生混合料75%RAP摻量相比，90%、100%RAP摻量的再生料劈裂強度分別降低10.89%、23.48%，干濕劈裂強度比下降0.74%、3.80%，凍融劈裂強度降低1.15%、0.51%。3種RAP摻量的再生料試件，隨著在水中浸泡的時間增加，其抗水損傷能力都相對穩定。

（3）摻配量90%、100% RAP瀝青混合料試件，其動穩定性和抗壓強度都比摻量75%RAP再生料低。且三種不同的RAP摻量的瀝青再生料于試驗路段試鋪，完工后檢測壓實度，壓實度指標均符合設計要求。

參考文獻

[1]盤宇飛， 侯劍楠. 大摻量RAP熱再生瀝青混合料路用性能研究[J]. 西部交通科技， 2022（9）： 26-28+114.

[2]孫曉峰， 李磊， 張寶弟， 等. 微波誘導高RAP摻量再生瀝青混合料路用性能[J]. 中國公路， 2022（21）： 100-101.

[3]盤宇飛， 侯劍楠. 大摻量RAP熱再生瀝青混合料路用性能研究[J]. 西部交通科技， 2022（9）： 26-28+114.

[4]楊耀輝， 汲平， 李立平， 等. 大摻量RAP溫再生瀝青混合料設計及路用性能研究[J]. 石油瀝青， 2022（3）： 24-29.

[5]鐘瑜. 舊料高摻量廠拌熱再生瀝青混合料AC16應用探索[C]//.中國公路學會養護與管理分會， 中交公路規劃設計院有限公司， 中交第三公路工程局有限公司. 中國公路學會養護與管理分會第十屆學術年會論文集， 2020： 178-184.

[6]左鋒， 葉奮， 宋卿卿. RAP摻量對再生瀝青混合料路用性能影響[J]. 吉林大學學報（工學版）， 2020（4）： 1403-1410.

[7]史大運. 高RAP摻量的再生瀝青混合料路用性能研究[J]. 交通世界， 2022（14）： 15-17+30.

[8]唐智倫. 高RAP摻量玄武巖纖維再生瀝青混合料配合比設計[C]//. 2019年4月建筑科技與管理學術交流會論文集， 2019： 76-79.

[9]羅群星， 潘惠雄， 王文峰， 等. RAP摻量對廠拌熱再生瀝青混合料模量影響研究[J]. 工程技術研究， 2021（4）： 30-31+121.