高摻量RAP 溫拌再生瀝青混合料動態黏彈特性研究

摘 要： 為評價高摻量RAP（reclaimed asphalt pavement）溫拌再生瀝青混合料的動態黏彈特性，為其在瀝青路面設計過程中提供設計參數。采用瀝青混合料簡單性能試驗機（SPT），對設不同類型（AC-20、AC-25）和不同RAP 摻量（AC-20 摻量為60%，70% 和80%，AC-25 摻量為50%，60% 和70%）的溫拌再生瀝青混合料，在不同試驗溫度、加載頻率下的動態性能進行測試，根據時間-溫度等效原理，確定不同溫拌再生瀝青混合料的動態模量主曲線；同時建立溫拌再生瀝青混合料動態模量預測模型。結果表明：溫拌再生瀝青混合料的動態模量隨試驗溫度的升高，加載頻率降低而降低，溫度越低，加載頻率越高，溫拌再生瀝青混合料越接近彈性體；當RAP 摻量為70% 時，AC-20 溫拌再生瀝青混合料的動態模量最大；當RAP 摻量大于50% 時，溫拌再生瀝青混合料能夠滿足高模量瀝青混合料的要求；建立的溫拌再生瀝青混合料動態模量預測模型精確度可達92%。

關鍵詞： 道路工程; 溫拌再生瀝青混合料; 動態模量; 相位角; 主曲線

中圖分類號： TB9; U414 文獻標志碼： A 文章編號： 1674–5124（2024）10–0175–10

0 引 言

近年來，隨著優質集料資源的枯竭，導致原材料價格上漲，再生瀝青混合料在路面建設和養護中的應用率逐年提高。研究表明，瀝青混合料回收料（以下簡RAP）的使用不僅能夠減少瀝青和集料的消耗，節約道路建設成本，同時能夠減少RAP 堆積帶來的耕地占用問題，降低RAP 因淋濾造成的環境問題[1-3]。瀝青路面熱再生技術中RAP 用量通常為15%～20%，經再生后的瀝青混合料與普通熱拌瀝青有相似的路用性能[4]。然而，當RAP 摻量超過30% 時，混合料的性能將產生明顯地下降，這導致再生瀝青混合料只能用于瀝青路面基層或下面層。

瀝青混合料模量是瀝青路面結構設計和力學性能分析中的重要參數。模量作為一種剛度指標，決定了瀝青路面結構抗變形能力，也是計算路面結構內部荷載響應的重要參數[5]。國內外研究人員對再生瀝青混合料的動態性能進行了一系列研究，朱月風[6] 等研究了不同RAP 摻量及不同級配再生瀝青混合料的動態模量，研究結果表明RAP 的摻量越高，混合料的動態模量越大。王杰[7] 和季節[8] 等對廠拌熱再生改性瀝青混合料的動態黏彈特性，結果表明當RAP 摻量超過70% 時，相位角峰值消失，混合料呈現黏性。唐培培[9] 等對不同溫拌劑瀝青混合料的動態模量進行了測試，結果表明，試驗Leadcap或Sasobit 溫拌劑的瀝青混合料相位角出現峰值時對應的加載頻率較ZQ-WB3 小。余暉[10] 等對泡沫瀝青溫拌再生混合料的動態模量進行了測試，并采用sigmoid 函數擬合了20 ℃ 的動態模量主曲線，結果表明，在高溫低頻區，RAP 摻量對主曲線相差不大。蘭建麗[11] 等采用數值模擬方式對再生瀝青混合料的動態黏彈特性進行了分析，結果表明動態模量和相位角的大小關系受加載頻率的影響更大。Goli[12] 等研究了水、溫度等環境因素對溫拌再生瀝青混合料動態性能的影響。Ai[13] 等采用高摻量RAP 制備了高模量瀝青混合料，對混合料的動態模量進行了測試，最后建立了再生瀝青混合料動態模量的經驗預測模型。綜合而言，已有研究僅局限于普通熱拌瀝青混合料和溫拌瀝青混合料，且再生瀝青混合料中的RAP 用量偏低，對高摻量（40% 以上）RAP 的溫拌再生瀝青混合料的動態特性研究尚處于起步階段，現階段，環保政策日漸收緊，高摻量的再生瀝青混合料及瀝青路面溫拌技術的需求日漸增加，因此研究高摻量RAP 溫拌再生瀝青混合料的動態模量具有重要意義。

鑒于此，文章采用瀝青混合料簡單性能試驗機（SPT）對大摻量溫拌再生瀝青混合料的動態特性進行試驗研究，同時建立高摻量溫拌瀝青混合料的動態模量預測模型，為高摻量溫拌再生瀝青混合料技術在道路工程中的應用提供理論基礎。