姬亞磊

（黃茅海跨海通道管理中心,廣東 珠海 519055）

0 引言

由于當(dāng)前對(duì)可持續(xù)的生產(chǎn)工藝和建筑材料的需求不斷增大，泡沫瀝青溫拌再生已成為瀝青攤鋪工程新的解決方案之一。相對(duì)于采用傳統(tǒng)溫拌劑的高成本，泡沫瀝青溫拌工藝不但能滿足節(jié)能減排的要求，還能降低生產(chǎn)成本，并產(chǎn)生良好的環(huán)境和社會(huì)效益[1]，是一種理想的工藝。為了充分了解泡沫瀝青溫拌再生瀝青混合料的性能，以及將其摻入不同數(shù)量的RAP后的性能變化，還需要開(kāi)展大量工作，這也是該次研究的主要目的。

華俊峰等研究了外界環(huán)境溫度為15 ℃情況下泡沫瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度以及凍融劈裂強(qiáng)度差異，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度越低，其膨脹率就越低，半衰期就越長(zhǎng)，在5 ℃時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)就無(wú)法達(dá)到路用要求，而應(yīng)該在15 ℃左右施工為宜[2]。張攀等將溫拌技術(shù)引入熱拌泡沫瀝青中，并對(duì)比了兩者的性能差異，發(fā)現(xiàn)溫拌技術(shù)并沒(méi)有過(guò)多地削弱其路用性能[3]。余暉等對(duì)泡沫溫拌再生瀝青混合料進(jìn)行動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)，結(jié)合函數(shù)擬合，得到RAP摻量在不同溫度和頻率下與模量的關(guān)系[4]。

高RAP摻量往往會(huì)損害瀝青混合料的路用性能，為了達(dá)到保障質(zhì)量與節(jié)能環(huán)保的目的，該文探究了RAP摻量不同所對(duì)應(yīng)的再生瀝青混合料的性能變化，以期為工程實(shí)踐提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 瀝青

該次試驗(yàn)采用70#基質(zhì)瀝青，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 70#基質(zhì)瀝青各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)

1.1.2 集料

該次試驗(yàn)采用的集料技術(shù)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 集料試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

1.1.3 礦粉

礦粉在混合料中能夠?qū)⒋旨?xì)集料很好地聚合在一起，在整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性中發(fā)揮了不可替代的作用，該次試驗(yàn)石灰?guī)r礦粉的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

表3 礦粉各項(xiàng)性能指標(biāo)

1.1.4 RAP材料

該次試驗(yàn)采用的RAP材料常規(guī)性能指標(biāo)經(jīng)過(guò)測(cè)試如表4所示。

表4 RAP性能指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)方法

該次試驗(yàn)采用Sup-20級(jí)配設(shè)計(jì)，并通過(guò)前期試驗(yàn)計(jì)算出合適的礦料級(jí)配比和不同RAP摻量下的最佳油石比。RAP摻量從0%～50%，每隔10%制備樣品，其各自的最佳油石比分別為4.28%、3.84%、3.41%、2.99%、2.59%、2.19%，制得5種RAP摻量不同、級(jí)配良好的泡沫瀝青溫拌再生瀝青混合料，并按照規(guī)范制備后續(xù)性能試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試件。

2 路用性能評(píng)價(jià)

2.1 高溫穩(wěn)定性

表5為車轍試驗(yàn)結(jié)果。由表5可知，隨著RAP摻量的增加，泡沫瀝青溫拌再生瀝青混合料在45 min時(shí)的變形總體呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，在RAP摻量為20%和30%情況下發(fā)生波動(dòng)，隨著摻量繼續(xù)增加，在60 min時(shí)的變形同樣滿足該規(guī)律。

表5 車轍試驗(yàn)結(jié)果

圖1為動(dòng)穩(wěn)定度隨RAP摻量變化趨勢(shì)。由圖1可知，動(dòng)穩(wěn)定度隨著RAP摻量的增加不斷上升，這是由于RAP摻量越大，需要的拌和溫度和預(yù)熱溫度就越高，導(dǎo)致瀝青混合料老化程度升高。另外，由于RAP本身就發(fā)生了一定程度的老化，其摻量增大，混合料本身的硬度就會(huì)偏大，從而動(dòng)穩(wěn)定度不斷提升。

圖1 動(dòng)穩(wěn)定度隨RAP摻量變化趨勢(shì)

2.2 水穩(wěn)定性

表6為泡沫瀝青溫拌再生瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，圖2為殘留穩(wěn)定度隨RAP摻量變化情況。由表6可知，浸水馬歇爾穩(wěn)定度隨著RAP摻量增大，逐步下降。結(jié)合圖2可知，RAP摻量越大，混合料的殘留穩(wěn)定度就越小，這是由于RAP老化程度較為嚴(yán)重，摻量越多，混合料的內(nèi)部黏性就越低，抗水損害能力下降，從而穩(wěn)定度也逐步下降。另外可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)RAP摻量為50%時(shí)，其殘留穩(wěn)定度已不滿足路用基本要求，所以泡沫瀝青溫拌再生瀝青混合料RAP的最大摻量40%左右為宜。

表6 浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

圖2 殘留穩(wěn)定度隨RAP摻量變化趨勢(shì)圖

表7為泡沫瀝青溫拌再生瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果，圖3為凍融劈裂強(qiáng)度隨RAP摻量變化情況。從表7可知，凍融劈裂強(qiáng)度隨著RAP摻量的提升而逐漸降低，且當(dāng)摻量為50%時(shí)，其凍融劈裂強(qiáng)度比已基本和路用最低要求持平，說(shuō)明摻量不宜大于50%。RAP摻量越大，內(nèi)部黏性就越低，凍融后內(nèi)部結(jié)構(gòu)由于凍脹效應(yīng)所引起的破壞就越嚴(yán)重，其抗水損害能力也隨之減弱。

圖3 凍融劈裂強(qiáng)度隨RAP摻量變化趨勢(shì)圖

表7 泡沫瀝青溫拌再生瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)

綜上可以看出，RAP摻量越大，其水穩(wěn)定性就越差，根據(jù)路用要求，RAP最大摻量在40%左右適宜。

2.3 低溫抗裂性

由表8可知，RAP摻量越大，老化瀝青含量越多，導(dǎo)致泡沫瀝青溫拌瀝青再生混合料的黏性減弱，硬度增大，最大荷載以及抗彎拉強(qiáng)度基本隨著RAP摻量的增大而增大，勁度模量也能印證，這是由于RAP摻量越大，內(nèi)部老化成分越多，導(dǎo)致混合料整體偏硬，強(qiáng)度較大。結(jié)合圖4可知，隨著其RAP摻量增大，撓度和破壞應(yīng)變卻逐漸減小，說(shuō)明其低溫下抵抗變形能力下降，當(dāng)摻量為50%時(shí)，破壞應(yīng)變已低于路用要求的最低值。綜上可以看出，RAP摻量的逐漸增大，會(huì)使泡沫瀝青溫拌再生瀝青混合料低溫下的抗裂能力逐漸變差，其最大摻量在40%左右適宜。

表8 低溫抗裂試驗(yàn)結(jié)果

圖4 破壞應(yīng)變隨RAP摻量增加變化趨勢(shì)圖

2.4 抗疲勞性能

通過(guò)表9可知，控制應(yīng)變?cè)酱?，混合料試件作用次?shù)越少，同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)控制應(yīng)變?cè)?50 με向450 με轉(zhuǎn)變時(shí)，疲勞作用次數(shù)相比450 με轉(zhuǎn)變650 με時(shí)下降幅度更大。另外，隨著RAP摻量的逐步提升，疲勞作用次數(shù)同樣不斷下降，在三種控制應(yīng)變下都呈現(xiàn)出這種趨勢(shì)，且控制應(yīng)變?cè)叫?，下降幅度越大，這是由于老化瀝青的增多，預(yù)加熱和拌和溫度升高，導(dǎo)致瀝青老化程度更高，從而削弱了瀝青的黏彈性能，變形恢復(fù)率減小，抵抗疲勞的性能也隨之減小。

表9 疲勞試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

通過(guò)上述試驗(yàn)探究，得出以下結(jié)論：RAP摻量越大，泡沫瀝青溫拌再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度就越大，水穩(wěn)定性與低溫抗裂性就越差，抗疲勞性能越弱。這是由于RAP摻量越大，內(nèi)部老化瀝青越多，預(yù)熱與拌和溫度越大，進(jìn)一步加速瀝青老化，導(dǎo)致內(nèi)部黏性越差，變形能力下降。由試驗(yàn)可知，RAP最大摻量在40%左右為宜，各項(xiàng)性能都能很好滿足路用要求。