深圳市市政工程总公司
摘要：笔者主要从试验计划、试验材料等几方面概述了本文主题，旨在与同行共同探讨学习。
关键词：温拌再生沥青混合料；高温性能；低温性能；水稳定性
沥青混合料再生技术，是将废旧沥青路面材料（ＲＡＰ）经铣刨回收后，再加入新集料、新沥青重新拌和形成满足工程需要及路用性能的工艺技术。如果能实现 ＲＡＰ 的高效再生利用，不仅能缓解公路建养资金短缺的矛盾，大量节约资源，同时能保护生态环境，与当前可持续性发展、构建和谐社会的趋势相符。但是，由于设备等种种条件限制，热拌再生技术旧料的添加比例一般不超过 ３０％，这严重制约了该技术的推广应用。
温拌沥青混合料技术，可将混合料拌和、施工温度降低３０℃以上，性能满足热拌沥青混合料的技术要求，现将温拌技术与再生技术结合起来，大幅提高了再生混合料中 ＲＡＰ 的添加比例，高效利用了废旧路面材料，对推动沥青路面热拌再生技术的发展有重要意义。
一、混合料成型方法
（1）温拌再生沥青混合料配合比设计
温拌再生沥青混合料的原材料较普通热拌沥青混合料要复杂，影响因素增多，主要表现在：沥青采用专门制备的温拌沥青；混合料中掺加旧料。正是由于温拌技术和再生技术的结合，使得其配合比设计不同于普通热拌沥青混合料。本文为温拌再生沥青混合料制定了三种不同的配合比设计思路，见表 1。
表 1 温拌再生沥青混合料配合比设计思路
综上所述，本文确定了下面的设计验证思路：确定热拌沥青混合料的最佳油石比，经过路用性能检验后，确认出可用的配合比。以此作为基准添加旧料并降低拌和温度，进行 WRMA的研究，检验混合料的性能。
（2）温拌再生沥青混合料沥青用量的确定
温拌再生沥青混合料的沥青用量包含两部分，即新加入沥青与旧料中原有的老化沥青。总沥青用量以热拌沥青混合料确定的最佳沥青用量为准，掺配不同比例旧料时，保持总沥青用量不变，添加一定用量的新沥青，其用量为总沥青用量与旧料中所含沥青量之差，这一点与普通热再生沥青混合料是一致的。
（3）温拌再生沥青混合料试件制备 温拌再生沥青混合料试件的制备有别于普通热拌沥青混合料，尤其是拌和过程，本文综合考虑温拌沥青混合料与热再生沥青混合料试件成型的方法进行温拌再生沥青混合料的试件成型。
首先，温拌再生沥青混合料的拌制在温度控制上不同于普通的热拌沥青混合料。为避免回收沥青路面材料（RAP）进一步老化，加热温度不宜过高，加热时间不宜过长，加热温度控制在 110℃左右，加热时间控制在 2h 左右。拌和时的投料顺序是将回收沥青路面材料（RAP）、粗细集料倒入预热的拌和机预拌 30s，然后加入新沥青拌和 60s，最后加入加热的矿粉，继续拌和 90s，总拌和时间约 3min。
温拌再生沥青混合料试件成型后，借鉴 Superpave 方法进行养生，一方面模拟沥青混合料在生产及运输过程中的短期老化，另一方面有助于温度较低的 RAP 与温度较高的集料和新沥青的温度传递，保证成型温度的稳定性。为了减小老化沥青再度短期老化的程度，本文采用 1h 预养护的方法，即拌好的沥青混合料在成型前在一定温度下保温1h。
二、试验计划
对比研究温拌再生沥青混合料与热拌再生沥青混合料的性能，首先对 ４ 种不同旧料添加比例的再生沥青混合料进行配合比设计，分别记为混合料 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，旧料添 加 量 分 别 为 ２０％、３０％、４０％、５０％。其中混合料 Ⅰ、Ⅱ 为热拌再生沥青混合料，即所添加的新沥青为７０＃ 基质沥青；混合料 Ⅲ、Ⅳ 为温拌再生沥青混合料，即所添加的新沥青为温拌沥青（温拌剂与７０＃ 基质沥青质量比为５∶９５）。
为了减少级配对再生沥青混合料性能的影响，通过调节新集料比例，使该四种再生沥青混合料级配一致，均为 ＡＣ２０ 级配中值。对再生混合料 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 分别进行高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性及疲劳性能方面的评价，从而探讨温拌技术对提高热拌再生沥青混合料中 ＲＡＰ 掺配比例的可行性。试验计划如表2 所示。
注：表中试验方法 Ｔ０６０４、Ｔ０６０５、Ｔ０６０６ 为《公路沥青及沥青混合料试验规程》 ＪＴＧＥ２０ — ２００１ 所规定的针入度、软化点、延度试验方法。
从表3可以看出，ＲＡＰ老化程度虽然比较严重，但仍满足热拌再生的条件。这里所用新沥青为７０＃ 石油沥青，新沥青及新集料质量均满足《公路沥青路面施工技术规范》的相应要求。
2. 合比设计
《公路沥青路面再生技术规范》，分别对为热拌再生沥青混合料 Ⅰ、Ⅱ 及温拌再生沥青混合料 Ⅲ、Ⅳ 进行配合比设计，４种再生沥青混合料配合比设计结果如表4所示。为了对比４种再生沥青混合料性能，将再生沥青混合料的空隙率基本控制在同一水平，以便进行后续的对比试验研究。
表 4配合比设计结果
注：ＶＭＡ 为矿料间隙率；ＶＦＡ 为沥青饱和度。
四、试验结果及分析
1.高温稳定性
车辙病害是沥青路面最常见的病害形式之一，在高温及重复荷载耦合作用下，沥青路面极易发生车辙病害，从而影响路面的使用性能，因此，沥青路面需要有足够的强度及抗变形能力来抵御车辙的发生。
车辙试验是一种模拟实际车轮荷载在路面上行驶而形成车辙的试验方法，用来评价沥青混合料在规定温度下抵抗塑性流动变形能力。车辙试验的结果是工程指标而不是力学参数，因此不能用于理论计算，但试验的结果与实际路面的车辙有良好的相关性，可用于评价沥青混合料的高温抗车辙能力。现采用车辙试验作为沥青混合料高温试验方法，分别对不同 ＲＡＰ掺配比例的四种沥青混合料进行车辙试验，试验结果如图１所示。
图１再生混合料车辙试验结果
从图１中可以看出，温拌再生沥青混合料高温稳定性整体上略低于热拌再生沥青混合料，然而已远 远 大 于 规 范 要 求（１ — ３ — ２ 区，动 稳 定 度 ＞１０００），表明温拌再生沥青混合料具有较好的高温稳定性。对比混合料 Ⅰ、Ⅱ 及 Ⅲ、Ⅳ 的动稳定度可知，无论是热拌沥青混合料，还是温拌再生沥青混合料，随着 ＲＡＰ掺配比例的增加，动稳定度均得到提升，这是由于 ＲＡＰ含量增加，导致再生沥青混合料整体变硬的缘故。
2.水稳定性
路面在水的作用下，会使沥青与集料间黏附性降低甚至丧失，并导致掉粒、松散、坑槽等病害的发生，从而降低沥青路面服务水平及使用寿命，因此，沥青路面良好的抗水损害的能力是保证其路用性能的基础。本文采用浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验来评价再生沥青混合料水稳定性，浸水马歇尔试验结果及冻融劈裂试验结果如图 ２ 及图 ３ 所示。
根据规范要求，北京地区（１ — ３ — ２区）马歇尔残留稳定度比 ≥８０％，冻融劈裂强度比 ≥７５％，从图２及图３中可以看出，４种沥青混合料水稳定性均满足规范要求，温拌再生沥青混合料水稳定性与普通再生沥青混合料相当。
3.低温抗裂性
由于老化沥青流变性能及黏韧性均出现了不同程度的下降，导致沥青混合料老化后强度刚度提高，而变形能力下降，因此含有 ＲＡＰ的再生沥青混合料也随之变硬变脆，而且变硬变脆程度随着旧料添加比例的增加而增加，因此再生沥青混合料低温抗裂性能较常规沥青混合料存在一定程度的下降。参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》，采用低温小梁弯曲试验模拟沥青混合料在低温环境下适应外部应力变化的能力，采用破坏应变表征温拌再生沥青混合料抗变形能力，对比不同 ＲＡＰ含量的再生沥青混合料低温性能，其中 ＲＡＰ含量为０％ 的混合料为新沥青混合料，试验结果如图 ４ 所示。低温破坏应变越大说明，沥青混合料在低温下抗开裂的能力越强，如图 ４ 所示，极限应变大小排序为新沥青混合料 ＞ 混合料 Ⅲ＞ 混合料 Ⅰ，三种混合料的极限应变均满足《公路工程施工技术规范》的要求（１ — ３ — ２区，极限应变 ≥２ ０００）。再生沥青混合料中由于加入了 ＲＡＰ 使整体抗变形能力下降，表现为混合料 Ⅰ、Ⅲ 的低温抗裂性低于新沥青混合料；由于温拌技术在降低沥青表面活性的同时，也提高了其抗变形能力，因此采用温拌技术的混合料 Ⅲ 极限应变大于混合料 Ⅰ，因此，从低温抗裂性的角度来讲，通过温拌技术提高再生沥青混合料中 ＲＡＰ的掺配比例是完全可行的。
图 ４ 低温小梁弯曲试验结果
结语
通过对不同 ＲＡＰ添加比例的温拌再生沥青混合料及热拌再生混合料进行高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性及疲劳性能的综合评价，验证了采用温拌技术大幅提高再生混合料中 ＲＡＰ 用量的可行性。从试验结果可以看出，温拌再生沥青混合料高温稳定性略低于热拌再生沥青混合料，但性能已完全满足规范要求。温拌再生沥青混合料水稳定性与热拌再生沥青混合料相当，采用温拌技术可将再生沥青混合料中 ＲＡＰ的添加比例提高至４０％～５０％，不仅高效利用了废旧沥青路面资源，有效地保护了环境，温拌再生沥青混合料性能也完全满足要求，然而将温拌再生技术应用于实体工程，还有待进一步的研究及验证。
参考文献：
[1] 季节，高建立，罗晓辉，王瑞英．热再生沥青混合料的配合比设计[J]．公路，2004（3）
[2] 徐世法，彦彬，季节，高原．高节能低排放型温拌沥青混合料的技术现状与应用前［J］．公路，2005（7）
[3] 吕伟民.沥青混合料设计原理与方法.上海：同济大学出版社，2001（1）
[4] 高艳娥厂拌热再生沥青混合料设计研究长安大学硕士学位论文 2008（3）
论文作者:李中伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/9
标签：沥青论文; 车辙论文; 稳定性论文; 性能论文; 低温论文; 技术论文; 用量论文; 《基层建设》2017年第23期论文;