李 斌 蔡 偉 劉 康 董建勛

(青島市市政工程設計研究院有限責任公司，山東 青島 266000)

溫再生瀝青混合料水穩(wěn)定性變化特征試驗研究★

李 斌 蔡 偉 劉 康 董建勛

(青島市市政工程設計研究院有限責任公司，山東 青島 266000)

為提高廢舊瀝青混合料的利用率，以EvothermTM-DAT添加劑作為試驗用溫拌劑，研究了舊瀝青混合料摻量分別為0%，20%，40%和60%下溫再生瀝青混合料的水穩(wěn)性能，并對試驗結(jié)果進行了分析，指出溫再生瀝青混合料有效實現(xiàn)了廢舊瀝青混合料的二次利用。

溫拌劑，溫再生瀝青混合料，配合比設計，路用性能

現(xiàn)階段我國公路和城市道路大中修的主要方式還是銑刨攤鋪，國內(nèi)廢棄舊瀝青料數(shù)量已經(jīng)增長到驚人的程度，回收舊瀝青路面材料(RAP)不僅需要場地堆放，在造成環(huán)境污染的同時，也浪費了大量有價值資源。舊瀝青路面的再生利用已成為迫在眉睫的問題。同時，隨著技術進步與成熟，它的經(jīng)濟效益和社會效益日漸凸現(xiàn)，考慮現(xiàn)階段溫再生瀝青混合料舊料的添加率不到30%的局限性，為了更好實現(xiàn)溫再生瀝青混合料的推廣應用，本研究以重慶路改造工程“非”字型道路整治工程為依托項目，通過對分別摻加0%，20%，40%和60%舊料的溫再生瀝青混合料的空隙率、水穩(wěn)定性等特征進行了室內(nèi)試驗研究。

1 原材料選擇

1.1 溫拌劑

添加EvothermTM-DAT濃縮液溫拌技術是在瀝青混合料拌和過程中，與熱瀝青同步向拌和鍋噴注表面活性類水溶液EvothermTM-DAT添加劑來實現(xiàn)溫拌效果。由于該添加劑能在混合料拌和過程中，在混合料和膠結(jié)料內(nèi)部之間形成良好的潤滑結(jié)構，進而確保溫再生瀝青混合料的工作性能。本次試驗用EvothermTM-DAT溫拌劑的物理化學性能指標見表1。

表1 EvothermTM-DAT主要技術指標

1.2 溫拌劑對瀝青性能影響

1)溫拌劑對瀝青常規(guī)性能指標影響見表2。

表2 溫拌劑對基質(zhì)瀝青指標影響

試驗用瀝青為青島地區(qū)常用的70號基質(zhì)瀝青(和舊料原設計用瀝青一致)，考慮國內(nèi)尚未出臺統(tǒng)一的溫再生瀝青混合料用瀝青各項性能指標及相關試驗方法，本文參考《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》的相關指標要求進行試驗，結(jié)合廠家提供的試驗數(shù)據(jù)，本次試驗用溫拌劑的劑量為瀝青的5%。

試驗結(jié)果表明：溫拌劑的加入對瀝青三大常規(guī)性能指標影響不明顯，對瀝青的針入度略有降低，對瀝青15 ℃的延度降低了3.5%，對瀝青的軟化點有所提高，約提高了2.8%。

2)對瀝青粘溫曲線的影響。

由圖1可以看出，摻加EvothermTM-DAT的基質(zhì)瀝青在各溫度下的粘度均稍低于原樣基質(zhì)瀝青，這表明摻加DAT的瀝青具有更好的流動性，這種特性能提高混合料的和易性，在保證瀝青各項工作性能的前提下，有利于降低瀝青混合料的現(xiàn)場施工溫度。

1.3 集料

試驗所用集料均為山東某廠產(chǎn)的石灰?guī)r(和舊料原設計的集料種類一致)，集料各項性能指標參照《公路工程集料試驗規(guī)程》及《公路工程瀝青混合料試驗規(guī)程》進行測試，廢舊瀝青混合料來源于重慶路改造工程“非”字型道路整治工程21條道路中的書院路銑刨上面層中的混合料。新、舊集料主要性能室內(nèi)試驗結(jié)果見表3。

表3 新、舊集料主要性能室內(nèi)試驗結(jié)果

1.4 舊瀝青混合料抽提試驗

瀝青路面在使用過程中，隨著車輛荷載逐年增多，瀝青混合料自身的顆粒組成也逐漸發(fā)生變化。最明顯的變化是顆粒組成的細化以及瀝青的老化。集料的細化主要表現(xiàn)在細集料的增加，瀝青的老化主要表現(xiàn)在針入度的減小。通過采用抽提儀對舊瀝青混合料進行抽提試驗，在試驗過程中首先將礦料和瀝青進行分離，待礦料冷卻以后，對礦料進行篩分試驗，試驗結(jié)果見表4。

表4 舊集料級配篩分試驗結(jié)果

從試驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：相比原設計的新混合料，舊瀝青混合料中9.5 mm以上的集料粒徑顆粒含量明顯降低，而1.18 mm以下的粒徑未出現(xiàn)明顯的增加，增加的集料主要集中在2.36 mm和4.75 mm這兩個篩孔。篩分試驗結(jié)果說明，瀝青混合料在使用過程中會導致粗集料的降低，同時細集料的增加，而細集料并不是簡單的說集料越細增加的越明顯，增加的細集料存在一定的區(qū)間范圍。

2 溫再生瀝青混合料配合比設計

本次試驗的目的是確定不同舊瀝青混合料含量下的溫再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性能，因此在進行配合比設計過程中，首先將舊瀝青混合料混合均勻后進行嚴格的篩分試驗，通過規(guī)范要求的級配上限和級配下限確定一種級配范圍，然后添加新的集料、瀝青的方法研究溫再生瀝青的水穩(wěn)定性能。

在進行溫再生瀝青混合料之前，首先采用常規(guī)的熱拌瀝青混合料的方法確定設計級配所需的最佳瀝青用量。

本次試驗選用的瀝青混合料類型為細粒式(AC-13)密級配瀝青混合料，試驗采用常規(guī)的馬歇爾試驗方法進行配合比設計，通過進行室內(nèi)實驗，結(jié)合現(xiàn)有規(guī)范要求，初步確定了本次溫再生瀝青混合料級配范圍，見表5。

表5 目標級配設計值(AC-13)

通過采用馬歇爾試驗對確定的瀝青混合料的目標配合比測定油石比分別為3.5%，4.0%，4.5%，5.0%，5.5%下的毛體積密度(ra)、孔隙率(VV)、流值(FL)、穩(wěn)定度(MS)、飽和度(VFA)等指標，最終得到了最佳油石比為4.8%，試驗結(jié)果見表6。

表6 最佳瀝青用量下的AC-13各項設計指標

根據(jù)確定的瀝青混合料配合比及最佳瀝青用量，可得到舊料含量分別為0%，20%，40%和60%下的新舊料、瀝青的各項用量，見表7。

表7 新舊料、瀝青詳細摻量表 g

3 溫再生瀝青水穩(wěn)定性分析

我國現(xiàn)有《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》規(guī)定“必須在規(guī)定的試驗條件下進行凍融劈裂試驗和浸水馬歇爾試驗來檢測瀝青混合料的水穩(wěn)定性”。雖然這兩種試驗是用來評價熱拌瀝青混合料的水穩(wěn)定性的，考慮溫再生瀝青混合料和熱拌瀝青混合料具有力學路用性能上的共性，因此，本次評價溫再生瀝青混合料水穩(wěn)定性的試驗同樣采用以上兩種試驗。

3.1 試驗方法

通過室內(nèi)進行的溫再生瀝青壓實試驗研究成果，本次試驗的舊瀝青混合料加熱溫度為115 ℃，新瀝青加熱溫度為145 ℃，添加的新礦料加熱溫度為145 ℃。溫再生瀝青混合料的拌合溫度為130 ℃，混合料成型溫度為125 ℃。

3.2 孔隙率變化特征

通過對添加不同舊瀝青混合料的溫再生瀝青混合料測定其孔隙率，可以間接定性的判斷瀝青混合料的力學性能。分別摻加0%，20%，40%和60%的舊料的瀝青混合料的孔隙率試驗結(jié)果見圖2。從圖2的試驗結(jié)果可以看出，由于舊料中瀝青自身的老化程度加大、瀝青自身粘度降低等多種因素，造成了隨著舊瀝青混合料比例的不斷增大，溫再生瀝青混合料的孔隙率不斷增大；在礦料級配、試驗溫度一定的情況下，瀝青混合料孔隙率的增加，對瀝青混合料自身的穩(wěn)定性是不利的。

3.3 水穩(wěn)定性試驗

瀝青與礦料之間的粘附性、成型試件的孔隙率以及添加劑含有的水分等其他因素都可能影響瀝青混合料的水穩(wěn)定性。評價瀝青混合料的凍融劈裂試驗和浸水馬歇爾試驗方法均按照JTGE 20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程中的要求進行，不同舊料含量下的溫再生瀝青混合料凍融劈裂試驗和水穩(wěn)定性試驗結(jié)果見表8。

表8 不同舊料摻量下的水穩(wěn)定性試驗結(jié)果 %

從表8的試驗結(jié)果可以看出，無論是評價瀝青混合料水穩(wěn)定的馬歇爾試驗，還是凍融劈裂強度試驗，隨著舊瀝青混合料比例的增加，均呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢；當舊瀝青混合料的摻量達到40%時，溫再生瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度和劈裂強度比達到最大值，繼續(xù)增加舊瀝青混合料的用量，溫再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性降低。

4 結(jié)語

1)溫拌劑對瀝青三大常規(guī)性能指標影響不明顯，對瀝青的針入度略有降低，對瀝青15 ℃的延度降低了3.5%，對瀝青的軟化點有所提高，約提高了2.8%。2)瀝青中加入一定量的EvothermTM-DAT溫拌劑，有利于降低瀝青自身的粘度，提高瀝青自身的流動性，有效實現(xiàn)降低瀝青混合料施工溫度。3)瀝青混合料在長期使用過程中會造成粗集料的降低以及細集料的增加，而細集料并不是簡單的說集料越細增加的越明顯，增加的細集料存在一定的區(qū)間范圍。4)溫度及混合料級配相同的情況下，溫再生瀝青混合料的孔隙率隨舊瀝青混合料摻量的增加而變大。5)隨著舊瀝青混合料比例的增加，溫再生瀝青混合料的凍融劈裂強度和殘留穩(wěn)定度均呈現(xiàn)出先增大后減小的變化規(guī)律。

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Experimentalresearchonwaterstabilityalterationfeaturesofwarmrecycledasphaltmixture★

LIBinCAIWeiLIUKangDONGJian-xun

(QingdaoMunicipalEngineeringDesignAcademyCo.,Ltd,Qingdao266000，China)

In order to improve wasted asphalt mixture utilizing rate, the paper takes EvothermTM-DAT additive as testing warm mixing agent, studies water stability performance of old asphalt mixture with 0%, 20%, 40% and 60% mixing amount, analyzes the testing results, and finally points out that: warm mixing recycled asphalt mixture effectively realizes the secondary utilization of waste asphalt mixture.

warm mixing agent, warm-recycled asphalt mixture, mixing proportion design, pavement performanc

1009-6825(2014)33-0098-03

2014-09-19★:青島市2013年建設科技計劃項目“溫再生瀝青混合料應用研究”(項目編號：2013-K4-23)

李 斌(1988- )，男，助理工程師; 蔡 偉(1987- )，男，助理工程師； 劉 康(1984- )，男，碩士，助理工程師； 董建勛(1985- )，男，碩士，助理工程師

TU535

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