孟祥欣 史春暉 劉 博

(1.沈陽(yáng)公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院，遼寧 沈陽(yáng) 110168;2.錦州市大通公路勘察設(shè)計(jì)院，遼寧 錦州 121004;3.大連理工大學(xué)道路工程研究所，遼寧 大連 116024)

再生瀝青混合料應(yīng)用探討

孟祥欣1史春暉2劉 博3

(1.沈陽(yáng)公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院，遼寧 沈陽(yáng) 110168;2.錦州市大通公路勘察設(shè)計(jì)院，遼寧 錦州 121004;3.大連理工大學(xué)道路工程研究所，遼寧 大連 116024)

簡(jiǎn)要介紹了瀝青的再生機(jī)理，依據(jù)再生劑的功能與技術(shù)要求，分析了再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)方法，并對(duì)再生瀝青混合料的力學(xué)性能、高溫性能、抗裂性能及水穩(wěn)性能等進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，為再生瀝青路面的設(shè)計(jì)、施工及推廣提供了理論依據(jù)。

再生技術(shù)，再生機(jī)理，混合料，配合比設(shè)計(jì)

近些年來(lái)，我國(guó)高速公路建設(shè)勢(shì)頭迅猛，瀝青混凝土路面技術(shù)不斷成熟，使瀝青混凝土路面的應(yīng)用越來(lái)越多。對(duì)于瀝青路面翻修過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄舊料如果處置不合理，會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的問(wèn)題。同時(shí)新鋪路面所需的材料也會(huì)有資源稀缺的問(wèn)題。而采用再生技術(shù)，會(huì)有效地解決這些問(wèn)題。因此，對(duì)再生的深入研究是十分必要的。

1 再生技術(shù)簡(jiǎn)介

瀝青的再生技術(shù)是采用再生專用設(shè)備對(duì)廢舊的瀝青路面材料(RAP)進(jìn)行回收處理，摻入一定比例的新集料、新瀝青、再生劑等從而形成滿足路用性能的再生瀝青路面的技術(shù)。

依據(jù)再生過(guò)程中采用施工溫度的不同，再生技術(shù)可以分為熱再生技術(shù)和冷再生技術(shù)。依據(jù)再生施工場(chǎng)地以及施工工藝的不同，瀝青路面再生可以分為廠拌再生技術(shù)和就地再生技術(shù)［1］。

2 瀝青的再生機(jī)理

2.1 瀝青的再生機(jī)理

目前關(guān)于瀝青的再生機(jī)理普遍認(rèn)為有兩種理論［2］:1)相容性理論。相容性理論認(rèn)為瀝青老化是因?yàn)闉r青膠體系中組分之間的互溶性降低。如果摻入合適的再生劑使其組分間的相溶性增加，就能使瀝青性能得到恢復(fù)。2)組分調(diào)節(jié)理論。組分調(diào)節(jié)理論認(rèn)為由于瀝青老化使得瀝青中的組分比例變得不協(xié)調(diào)。如能摻加再生劑調(diào)節(jié)其組分恢復(fù)其原有的比例，同樣能使其性能恢復(fù)。

2.2 再生劑的功能與技術(shù)要求

再生劑是用來(lái)?yè)饺肜匣癁r青之中，改善其流變性能，從而保證再生后的瀝青的針入度、粘度等指標(biāo)滿足要求的添加劑。再生劑的作用可以歸納為兩點(diǎn):1)改善老化瀝青的粘度。2)通過(guò)融合分散的瀝青質(zhì)，調(diào)節(jié)瀝青的流變行為。再生劑對(duì)于粘度、流變性質(zhì)、芳香分含量以及經(jīng)濟(jì)性都有一定的要求。表1為建議使用再生劑的技術(shù)指標(biāo)。

表1 再生劑技術(shù)指標(biāo)建議值

3 再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)

再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中新增了舊料摻量以及再生劑的用量，二者均會(huì)對(duì)再生瀝青混合料的性能產(chǎn)生比較大的影響。因此，再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)要充分考慮各種因素。

我國(guó)通常采用馬歇爾設(shè)計(jì)方法來(lái)進(jìn)行瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)，《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》中也建議采用馬歇爾設(shè)計(jì)方法進(jìn)行再生混合料設(shè)計(jì)［3］。

由于設(shè)計(jì)變量的增加，配合比設(shè)計(jì)的難度加大。因此，不可盲目照搬常規(guī)瀝青混合料的經(jīng)驗(yàn)用于再生瀝青混合料中。再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)流程見(jiàn)圖1。

圖1 再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)流程圖

4 再生瀝青混合料的性能研究

與普通瀝青混合料路用性能的驗(yàn)證一致，為全面反映路面在直接承受交通荷載和各種自然因素交替作用下再生瀝青混合料的性能，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性能、高溫性能、水穩(wěn)性能等試驗(yàn)驗(yàn)證，并以此衡量混合料配合比設(shè)計(jì)成果的優(yōu)劣，最終實(shí)現(xiàn)為再生瀝青路面設(shè)計(jì)、施工及進(jìn)一步推廣提供理論依據(jù)。

4.1 再生瀝青混合料的力學(xué)性能

采用劈裂試驗(yàn)對(duì)再生瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，采用單軸壓縮試驗(yàn)對(duì)其抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，分析不同摻配率的再生瀝青混合料的力學(xué)性能。1)再生瀝青混合料的間接拉伸試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果［4］顯示:a.隨著RAP摻量的增加，再生瀝青混合料劈裂抗拉強(qiáng)度呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)，強(qiáng)度值提高。b.隨著RAP摻量的增加，再生瀝青混合料破壞勁度模量增大。c.再生瀝青混合料隨RAP摻量的增加，混合料劈裂強(qiáng)度有所提高，破壞勁度模量明顯增大，說(shuō)明再生瀝青混合料的柔韌性隨RAP摻量的增加變差。2)再生瀝青混合料的單軸壓縮試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果［4］表明:a.再生瀝青混合料抗壓強(qiáng)度值較高，一方面體現(xiàn)了回收舊料的添加增大了混合料的抗壓能力;另一方面反映出再生瀝青混合料的集料顆粒間緊密嵌擠在一起，相互密實(shí)填充也增加了混合料的抗壓強(qiáng)度。b.再生瀝青混合料破壞勁度模量的變化與回收舊料摻配比例成正比。c.隨著回收舊料摻配比例的增加，再生瀝青混合料破壞勁度模量增加必將致使混合料柔韌性變差。綜合以上力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果分析，再生瀝青混合料隨RAP摻量的增加抗拉及抗壓強(qiáng)度均得到較高的增長(zhǎng)，但破壞勁度模量均隨之增加，所以對(duì)混合料的柔韌性存在影響。

4.2 再生瀝青混合料的路用性能

1)再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。采用車轍試驗(yàn)方法測(cè)試再生瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)，評(píng)價(jià)不同的舊料產(chǎn)配比例再生瀝青混合料的高溫性能。試驗(yàn)結(jié)果［6］表明，摻加RAP材料的再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度明顯大于新瀝青混合料，其抗車轍能力也較強(qiáng)。再生混合料抵抗車轍的能力隨著RAP材料的摻加量提高而增大。RAP摻入后，舊料中的舊瀝青與新瀝青融合后，再生的瀝青較新瀝青粘度增加，軟化點(diǎn)上升，高溫性能得以提高。因此再生瀝青混合料的變形模量增大，抵抗車轍的能力提高。

2)再生瀝青混合料的低溫抗裂性能。對(duì)再生瀝青混合料進(jìn)行冷彎試驗(yàn)測(cè)得其破壞彎拉應(yīng)變、抗彎拉強(qiáng)度，計(jì)算破壞時(shí)的彎曲勁度模量，來(lái)評(píng)價(jià)再生瀝青混合料的低溫抗裂性。試驗(yàn)顯示［7］，RAP中的老化瀝青性能較差，其混合料低溫抗裂性能弱。摻入再生劑之后，瀝青性能在一定程度上有所恢復(fù)，混合料的低溫性能也有提高。如果RAP摻量增加，再生劑的添加量也應(yīng)當(dāng)成比例的增加才能保證其混合料的低溫性能。但是RAP的含量應(yīng)當(dāng)控制在一定范圍之內(nèi)，超過(guò)限度即使增加再生劑的摻量，其低溫性能也是越來(lái)越差。

3)再生瀝青混合料的水穩(wěn)性。采用凍融劈裂試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)再生瀝青混合料的抗水損害能力［8］。再生瀝青混合料的凍融劈裂試驗(yàn)測(cè)得的劈裂強(qiáng)度較高。說(shuō)明再生混合料抗水損害的能力較強(qiáng)。其主要原因是老化瀝青經(jīng)過(guò)再生之后粘度變大，與集料之間有更好的粘結(jié)，因此水穩(wěn)性較好。

5 結(jié)語(yǔ)

文章對(duì)瀝青再生的基本內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，給出了再生瀝青混合料的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)得出再生瀝青混合料配比中的新瀝青、RAP、再生劑等用量，進(jìn)一步對(duì)再生瀝青混合料的路用性能加以研究分析。雖然室內(nèi)試驗(yàn)效果良好，但畢竟未完全考慮所有自然因素，再生技術(shù)仍有待進(jìn)一步完善提高。

［1］JTG F41-2008，公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］陳靜云.瀝青路面再生方法的試驗(yàn)研究［D］.大連:大連理工大學(xué)，2011.

［3］白素霞.再生瀝青混合料的級(jí)配組成設(shè)計(jì)研究［J］.中外公路，2013(5):263-264.

［4］趙 斌.瀝青混合料熱再生機(jī)理及技術(shù)性能研究［D］.西安:長(zhǎng)安大學(xué)博士學(xué)位論文，2012.

［5］韓耀斌，張 玲，王軍紅.熱再生劑在廢舊瀝青混合料再生中的應(yīng)用研究［J］.山西建筑，2013，39(15):91-93.

［6］楊彥海.再生瀝青混合料高溫抗車轍性能研究［J］.東北大學(xué)學(xué)報(bào)，2006(23):1034-1037.

［7］張志祥.再生瀝青混合料疲勞性能試驗(yàn)研究［J］.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2006(53):31-35.

［8］楊彥海.再生瀝青混合料抗水損害性能評(píng)價(jià)［J］.公路交通科技，2006(18):19-23.

Exploration on recycled asphalt mixture application

MENG Xiang-xin1SHI Chun-hui2LIU Bo3
(1.Shenyang Highway Planning and Design Institute，Shenyang 110168，China;2.Jinzhou Datong Highway Survey and Design Institute，Jinzhou 121004，China;3.Highway Engineering Institute，Dalian University of Technology，Dalian 116024，China)

With an introduction on the asphalt regeneration mechanism，according to regenerating agent functions and technology demands，the paper analyzes regenerated asphalt mixture mixing ration design methods，and tests its machanical performance，high temperature performance，anti-cracking performance and water stability performance and so on，which has provided some theoretical basis for regenerated asphalt pavement design，construction and promotion.

regeneration technology，regeneration mechanism，mixture，mixing rate design

TU535

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2014.30.074

1009-6825(2014)30-0130-03

2014-08-18

孟祥欣(1974-)，男，高級(jí)工程師; 史春暉(1973-)，男，高級(jí)工程師; 劉 博(1991-)，男，在讀碩士