热再生沥青混合料耐久性研究

徐志荣

(陕西省延安公路管理局，陕西延安 716000)

0 引言

路面维修改造会产生大量的废旧沥青混合料。沥青混合料再生技术可以充分利用回收沥青混合料(RAP)，出于节约资源，保护环境的需要，该技术将会得到广泛使用。由于添加了RAP，再生沥青混合料的耐久性能成了关注的焦点。虽然RAP中的老化沥青靠再生剂进行了软化恢复，但其经受摊铺和使用期间的老化后，路用性能如何尚无定论，对再生混合料的耐久性能评价也缺乏系统研究。

本文通过对热再生沥青混合料的短期老化(STOA)和长期老化(LTOA)模拟，采用多个指标来评价不同寿命阶段的热再生沥青混合料的路用性能，以此研究其耐久性。

表1 沥青技术性能指标

1 试验材料

1.1 沥青胶结料和集料

沥青胶结料选用埃索90号沥青，技术指标见表1。再生剂是自行配制的，技术性能见表2，再生剂掺量为老化沥青的10%。粗集料采用石灰岩破碎的碎石;细集料采用石灰岩石屑;填料采用石灰岩磨细的矿粉，各档料的密度见表3。集料的各项指标满足规范要求。

表2 再生剂技术性能

表3 矿料的密度

1.2 回收料

回收沥青混合料(RAP)中沥青含量为4.5%，RAP矿料级配筛分结果见表4，不满足规范级配的要求，需掺加新集料加以调整。

表4 RAP筛分结果和AC-16型矿料级配

1.3 混合料配合比设计

热再生沥青混合料配合比按马歇尔法设计，试验级配为AC-16型，见表4。其中RAP掺量分别为20%和40%。根据马歇尔试验确定的最佳沥青用量为4.5%。同时与未掺RAP的普通混合料进行性能对比试验。

2 试验方法

2.1 试件制备

首先将预热(120℃)的回收料放入拌锅，将适量的再生剂加入并进行拌和，然后将预热的新矿料、沥青及矿粉依次按设定的时间加入，将拌和均匀的混合料按试验规程进行成型，并按要求切割成相应尺寸的试件。

2.2 老化模拟

STOA用来模拟沥青混合料在施工现场铺筑过程中的老化，而LTOA用来模拟路面使用5年～7年服务年限内的老化，在进行长期老化前需对其短期老化。老化模拟方法按SHRP沥青混合料老化标准(SHRP M007)进行。

STOA模拟方法:将拌和好的沥青混合料摊铺在搪瓷盘中，按21 kg/m2～22 kg/m2摊铺均匀，然后将其放入135℃ ±1℃的烘箱中，在强制通风的条件下恒温4 h±5 min。经上述方法模拟得到了短期老化混合料，然后按2.1节方法成型试件。短期老化的实质是对混合料的老化。

LTOA模拟方法:将短期老化后的混合料，在规定的拌和温度下成型试件。将成型好的试件置于85℃ ±1℃烘箱中，在强制通风的条件下恒温120 h±0.5 h，再将烘箱中试件自然冷却至室温。其实质是在短期老化的混合料基础上，再对成型试件进行老化。

2.3 路用性能试验

沥青混合料老化前后高温、低温和水稳性能试验均按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的规定进行。

3 试验结果及分析

3.1 老化后高温性能

从表5中结果可以看出，加入不同比例RAP的再生沥青混合料的动稳定度都比普通沥青混合料的动稳定度高，并随RAP掺加量增加，再生沥青混合料的动稳定度增大。由于回收料中的沥青经过了长期的使用而老化变硬，劲度变大，从而使再生沥青混合料的高温性能比普通沥青混合料的好。

表5 沥青混合料老化前后动稳定度

由此可见，采用同一级配不同比例回收料的再生沥青混合料与普通沥青混合料经老化后，再生沥青混合料相比普通沥青混合料动稳定度要大，永久变形量要小，即高温稳定性要好，说明再生料是可以经受长期老化的。老化后再生沥青混合料和普通沥青混合料的高温稳定性均有较大程度的增加，仅从这一指标来说，很难区分其耐久性，还需综合其他指标来做出评价。

3.2 老化后低温性能

沥青混合料老化前后低温弯曲试验极限弯拉应变结果如图1所示，由此表明，再生沥青混合料的低温性能与普通混合料处于同等水平。经STOA后，不同RAP含量的再生沥青混合料的极限拉伸应变减小，极限破坏强度均上升，反映了混合料中的沥青逐渐老化变硬的过程。

图1 沥青混合料老化前后极限弯拉应变

图2为沥青混合料极限弯拉应变经历STOA和LTOA后相比老化前的下降幅度，由此可见，经STOA后再生沥青混合料的极限应变的下降幅度低于普通沥青混合料。表明再生沥青混合料老化后低温性能不低于普通沥青混合料，这与再生剂扩散作用有很大关系。

图2 混合料老化前后极限弯拉应变下降量

LTOA后，沥青混合料的极限弯拉应变降低，低温性能下降，这是沥青不断老化，硬度增加的结果。

总体来说，经过STOA和LTOA后，再生沥青混合料的低温性能稍低于普通沥青混合料，但LTOA后的低温性能的衰减速度比较缓慢。

3.3 老化后水稳定性

图3为再生沥青混合料老化前后冻融劈裂试验强度比(TSR)的试验结果。从图3中可以看出:经STOA后，不同沥青混合料冻融劈裂试验强度比都增加，说明STOA能提高再生沥青混合料的水稳性能。这是因为STOA期间沥青充分浸润集料表面，同时沥青中轻质油分的挥发以及沥青质含量的增加，提高了沥青的粘度，从而有利于沥青和集料的粘附。再生沥青混合料的提升幅度大于普通沥青混合料。

除了上述原因外，由于拌和时RAP彼此之间的粘结，以及与新沥青的粘结性能较差，在STOA过程中再生剂与老化沥青充分融合，使新、老结合料在界面处的粘结变得更加紧密。与STOA后的结果比较，经LTOA后沥青混合料的冻融劈裂强度比呈下降趋势，即抗水损害能力变差。与之前相比，再生沥青混合料下降的幅度与普通混合料相近。但经STOA和LTOA后，再生沥青混合料冻融劈裂强度比都大于普通沥青混合料。

图3 老化后沥青混合料冻融劈裂试验结果

综上所述，再生沥青混合料具有良好的高温性能、低温性能和水稳性，特别是高温抗车辙性能。经STOA和LTOA后，高温性能、低温性能和水稳性均有降低，但降幅较小，表明其耐久性能较好。总体来说，再生沥青混合料耐久性能和普通沥青混合料没有明显区别。

4 结语

1)经过相同条件下的老化后，再生沥青混合料比普通沥青混合料动稳定度要大，从高温稳定性上来说，再生沥青混合料可以经受长期老化。

2)在相同的老化条件下，STOA后再生沥青混合料低温性能降幅低于普通沥青混合料;而LTOA后再生沥青混合料低温性能降幅与普通沥青混合料相当。

3)STOA后再生沥青混合料水稳定性有所增加，而LTOA后水稳定性下降，两阶段老化后再生沥青混合料劈裂强度比均大于普通沥青混合料。

4)综合比较老化前后混合料多项路用性能的变化规律，证明再生沥青混合料抗老化能力优于普通沥青混合料。

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