摻RAP的熱再生復合改性橡膠瀝青混合料路面技術應用研究

摘要：在橡膠瀝青混合料中摻入RAP，可實現舊路面混合料與舊輪胎的有效利用。文章依托某高速公路大修項目工程，銑刨回收獲得SBS改性瀝青混合料AC-13的RAP瀝青混合料，通過配合比設計得到熱再生復合改性橡膠瀝青混合料中橡膠瀝青與再生瀝青的比例，并結合實體工程驗證了摻RAP的熱再生復合改性橡膠瀝青混合料的路用性能，為今后類似項目的研究和應用提供理論依據。

關鍵詞：道路工程；RAP；SBS再生瀝青；橡膠瀝青；路用性能

中圖分類號：U416.217

0 引言

近年來，廣西高速公路建設取得了高速的發展，截至2022年底，廣西高速公路通車總里程突破8 000 km［1］，隨之而來的公路養護建設項目也取得了蓬勃發展。高速公路大中修項目產生的瀝青混合料回收料（Recycled Asphalt Pavement，RAP）的再次利用是行業面臨的重要研究課題。熱再生技術通過對舊路面瀝青混合料破碎配合比重新設計、添加新料、添加再生劑等技術方法［2］，重新拌和形成新的瀝青混合料，其具有舊瀝青混合料利用率高、路用性能優異等特點。

在機制瀝青中加入廢舊輪胎研磨成的膠粉，通過高溫攪拌、溶脹形成橡膠瀝青［3］。橡膠瀝青是一種優質的筑路材料，同時能在一定程度上解決廢舊輪胎污染的問題。

本文研究在橡膠瀝青混合料中摻入RAP，可實現舊路面混合料與舊輪胎的有效利用，通過配合比設計得到熱再生復合改性橡膠瀝青混合料，驗證其路用性能，為今后類似項目的研究和應用提供必要的理論依據。

1 原材料及配合比

本次研究所采用的RAP瀝青混合料回收料為廣西某高速公路大修銑刨回收的瀝青上面層AC-13混合料，原舊路瀝青為SBS改性瀝青，集料為輝綠巖。橡膠瀝青為傳統濕法工藝生產的橡膠瀝青，基質瀝青為70#道路石油瀝青，膠粉為80目的普通膠粉，膠粉摻量為18%。碎石所使用的是廣西田東生產的粒徑為10～15 mm、5～10 mm輝綠巖碎石，機制砂使用的是廣西田東生產的粒徑為0～3 mm輝綠巖機制砂，礦粉所使用的是廣西南寧生產的石灰巖礦粉。

1.1 RAP瀝青混合料回收料

本文研究所使用的RAP回收料，經破碎后得到0～10 mm、10～15 mm 2檔粒徑規格。根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）［4］，經抽提法離心分離得到RAP料中的油石比及篩分數據結果，其中粒徑為0～10 mm、0～15 mm的RAP油石比分別為3.65%和5.32%，篩分試驗結果見表1。通過阿布森法從RAP中回收瀝青并檢測其針入度、軟化點、延度，試驗結果見表2。

1.2 橡膠瀝青

本文所采用的橡膠瀝青為瀝青站加工生產的橡膠瀝青，其中基質瀝青為70#A級道路石油瀝青，膠粉為80目膠粉，膠粉與機制瀝青比例為18∶82。橡膠瀝青的檢測結果見表3。

1.3 新礦料

本文研究所用的粗集料及細集料為輝綠巖材質，產自廣西田東，礦粉采用石灰巖礦粉。根據《公路工程集料試驗規程》（JTG E42-2005）［5］新礦料其主要性能指標見表4～6。

2 配合比設計

為了研究摻RAP的熱再生復合改性橡膠瀝青混合料性能，以ARAC-13混合料作為研究對象，考慮RAP摻量分別為0、30%、40%、50%，其中RAP摻量為0時為常規橡膠瀝青混合料，30%、40%和50%的RAP摻量混合料為熱再生復合改性橡膠瀝青混合料。RAP瀝青混合料回收料的兩檔材料比例分別為：10～15 mm∶0～10 mm=40%∶60%。為了降低級配對混合料的性能影響，目標級配參照廣西地方標準《橡膠瀝青路面施工技術規范》（DB45/T1098-2014）［6］中的ARAC-13級配中值控制。經計算，合成級配見表7，級配曲線見圖1。

根據ARAC-13橡膠瀝青混合料配合比設計要求及工程實際經驗，以5.5%油石比作為最佳油石比，通過馬歇爾試驗得到混合料的馬歇爾體積指標，通過車轍試驗、浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗驗證復合改性橡膠瀝青再生混合料的高溫性能及水穩定性能。得到試驗結果如表8所示。

根據表8的數據得出：RAP摻量為0的橡膠瀝青混合料，即普通橡膠瀝青混合料，各項指標均滿足規范要求，但性能不突出，使用單一的橡膠粉作為改性劑，其路用性能不及復合改性的橡膠瀝青混合料。當摻入含有SBS改性瀝青的RAP后，該橡膠瀝青改性劑分別為橡膠粉和SBS改性瀝青，其性能較單一的橡膠粉改性劑有一定的提高。隨著RAP摻量的提高，混合料的空隙率增加，瀝青飽和度降低，穩定度增加，浸水殘留穩定度降低。當RAP摻量為30%時，其各項性能均滿足要求，穩定度較普通的橡膠瀝青混合料提高不大；當RAP摻量為40%時各項數據均滿足規范要求，穩定度有較大程度的提高；當RAP摻量提高至50%時，空隙率變得較大，瀝青飽和度不滿足要求，水穩定性接近于規范要求的最低值。

故本次研究最終選取RAP摻量為40%的熱再生復合改性橡膠瀝青混合料作為本次配合比設計的最終配合比。

3 實體工程驗證

依托廣西某低等級道路改造工程，結合本次研究的成果，對選取的RAP摻量為40%的熱再生復合改性橡膠瀝青混合料進行實體工程驗證，主要從拌和時間、施工溫度、現場壓實及現場檢測等方面進行論述。

3.1 拌和時間

采用4 000型的間歇式拌和樓，其加裝了熱再生拌和系統。為了保證拌和效果，使新料與舊料充分融合，需適當增加干拌時間，故本次研究最終確定的拌和時間為18 s，以達到瀝青混合料表面均勻、無花白料的效果。

3.2 施工溫度

廠拌熱再生生產裝置有一套獨立的加熱系統用于RAP料的加熱。RAP料加熱的溫度需嚴格控制，過高則容易團聚，過低則成品混合料溫度達不到要求。根據經驗選取RAP料的加熱溫度為100 ℃～120 ℃，新集料的加熱溫度控制在200 ℃左右，則成品的混合料出廠溫度控制在185 ℃左右，較普通橡膠瀝青混合料整體成品溫度高10 ℃～15 ℃，整體混合料的外觀效果較好。

3.3 現場攤鋪

現場攤鋪速度控制在2～3 m/min。由于熱再生復合改性橡膠瀝青混合料的黏度較大，故需提高初始壓實度，提高攤鋪機的夯錘等級。同時在壓實過程中，壓路機緊跟攤鋪機進行壓實，要求壓路機做到“緊跟慢壓”“高頻低幅”，壓路機梯隊做到“同進同退”，縮短壓實長度。輪胎壓路機壓實遍數較普通橡膠瀝青增加1遍。

3.4 現場檢測

對實施完畢的路段進行滲水及壓實度檢測，其檢測結果匯總如表9所示。

由表9可知，經現場檢測，其滲水系數及壓實度均滿足規范要求，水密和壓實效果良好。

4 結語

本文通過配合比設計得到熱再生復合改性橡膠瀝青混合料的配合比，確定了橡膠瀝青與再生瀝青的比例，同時通過實體工程檢驗，得到如下結論：

（1）在不添加任何再生劑條件下，隨著RAP摻量的升高，熱再生復合改性橡膠瀝青混合料的空隙率升高，高溫穩定性提高，水穩定性降低。

（2）在保持級配基本一致的條件下，橡膠瀝青中摻入SBS改性瀝青的RAP料，得到的熱再生復合改性橡膠瀝青混合料高溫穩定性較普通橡膠瀝青高，具有一定的優勢。

（3）結合相關低等級道路的施工經驗，熱再生復合改性橡膠瀝青混合料具有較普通橡膠瀝青混合料拌和時間長、成品溫度高、碾壓遍數多的特點。

（4）由于RAP瀝青混合料回收料價格低廉，摻入橡膠瀝青混合料中可得到復合改性橡膠瀝青的混合料，在成本控制及路用性能上有優勢，具有一定的應用價值。

參考文獻

［1］李家輝，覃 升，李雪芝，等.通衢大道貫八桂 路連民心壯歌飛［N］.中國交通報，2023-1-9（4）.

［2］吳春穎，于明明，劉開瓊.橡膠瀝青再生舊瀝青路面技術應用研究［J］.重慶交通大學學報（自然科學版），2015，34（1）：64-67，77.

［3］黃 沖，黃紹龍，黃修林，等.廢橡膠粉在再生瀝青混合料中的性能研究［J］.武漢理工大學學報，2009，31（4）：125-128.

［4］JTG E20-201 公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程［S］.

［5］JTG E42-2005，公路工程集料試驗規程［S］.

［6］DB45/T1098-2014，橡膠瀝青路面施工技術規范［S］.

收稿日期：2023-10-20

作者簡介：廖春仁（1992—），工程師，研究方向：道路施工技術管理。