热再生剂在废旧沥青混合料再生中的应用研究

2013-08-23韩耀斌王军红

山西建筑 2013年15期

韩耀斌张玲王军红

(1.陕西省公路再生工程技术研究中心，陕西西安 710075;2.陕西宝汉高速公路建设管理有限公司，陕西宝鸡 721000)

0 引言

随着国家建设环境友好型、资源节约型社会的推进，交通部发布的《“十二五”公路养护管理发展纲要》对废旧沥青路面材料循环利用率提出了明确的指标要求。沥青混合料热再生技术能充分利用RAP，并且再生后混合料性能和新料性能相当，因此在我国公路行业具有广泛的市场前景。其中废旧沥青混合料热再生剂的研制，是近年来不少机构和个人研究的热点［1］，但是大多数研究都只针对再生剂对沥青性能的影响，而关于热再生剂对RAP性能的影响研究较少，本研究着重从混合料应用角度开展试验研究。

1 再生剂最佳掺量确定

本研究所使用的RAP为西安绕城高速面层铣刨料，RAP和新集料各项指标均符合《公路沥青路面再生技术规范》以及《公路沥青路面施工技术规范》要求，新沥青为韩国SK-90，再生剂为自主研制生产的HR-1325热再生剂，其技术指标如表1所示。

表1 HR-1325热再生剂技术指标

在以往的研究中，研究者确定再生剂掺量的方法，主要是通过直接在老化沥青中加入不同剂量的再生剂，以老化沥青的性能恢复程度为依据，确定再生剂最佳掺量［2］。但是我们认为，再生剂最终是在混合料中与老化沥青发生作用的，因此其作用效果并不能与再生剂在纯老化沥青中的效果相比拟。混合料中的再生剂由于集料吸附等原因，会有一部分损失，所以不难推断，再生剂在混合料中的再生效果弱于在纯沥青中的再生效果。因此我们提出在纯老化沥青试验的基础上，增加混合料的试验指标，从而准确确定再生剂在混合料中的最佳掺量。

通过试验我们发现RAP中的沥青已经严重老化，粘度剧增，延度降低，与新沥青相比变得更硬更脆，材料的柔韧性大幅度降低。而热再生剂主要就是为了改善老化沥青的这些缺点设计的，反映在混合料性能上即是对低温性能和抗水损能力的恢复。因此我们选择冻融劈裂强度比以及低温弯曲试验，作为确定混合料中再生剂最佳剂量的指标。

混合料试验前，我们通过在老化沥青中添加不同剂量的再生剂，以老化沥青满足90号沥青指标要求时所需再生剂剂量，为混合料试验中再生剂的基准掺量。表2所示为抽提回收的废旧沥青添加再生剂前后的检测指标。通过一系列试验，我们发现添加10%再生剂后，老化沥青性能满足90号沥青要求。因此在混合料试验中，再生剂的添加量分别为废旧沥青质量的10%，12%，15%，同时我们设计了一组不添加再生剂的空白试验作为对照，试验结果如表3所示。

表2 抽提回收废旧沥青再生前后指标

表3 再生剂不同掺量的混合料试验结果

由表3比较冻融劈裂强度比的试验数据发现，在没有添加再生剂的条件下，冻融劈裂强度比只有64.7%，随着再生剂的加入，冻融劈裂强度比显著增加，尤其是12%添加量下，数值达到最大值97.6%，此时混合料的抗水损害能力最强。－10℃的小梁弯曲试验的结果与冻融劈裂试验结果变化趋势相同，再生剂掺量为12%时，混合料低温应变最好，达到1 756。没有添加再生剂的试样由于低温抗裂性能差，在切割小梁试件时，全部断裂。随着再生剂掺量的增加，混合料的密度、冻融劈裂强度比、低温弯曲应变均随之增加，到12%左右达到峰值，掺量增加到15%时，指标呈下降趋势。峰值对应的再生剂掺量12%就是最佳再生剂含量。

2 再生沥青混合料路用性能试验

确定再生剂的最佳掺量后，为验证再生沥青混合料性能，我们进行不同RAP掺量下的混合料配合比设计以及路用性能检测。所选RAP掺配比例分别为0，20%，40%，85%，所掺加的再生剂均为混合料中旧沥青质量的12%，设计的目标级配为AC-20级配中值，混合料性能测试结果见表4。

表4 不同RAP掺量下混合料性能试验结果

由表4可知，随着混合料中RAP含量增加，最佳油石比也逐渐增大。掺再生剂后的再生沥青混合料性能均满足施工技术规范对重交通道路下面层的要求。并且掺有RAP的混合料高低温性能，以及水稳性指标均优于纯新料。对比RAP为85%时，加与不加再生剂的混合料性能可知，掺加再生剂后，混合料的动稳定度以及稳定度虽然有所下降，但是冻融劈裂强度比以及残留稳定度等都得到大幅提高，尤其是低温破坏应变提升近一倍，由1 447提升到2 599，均满足并超过规范要求。因此热再生剂对于保证热再生沥青混合料的低温性能和水稳性起着至关重要的作用，尤其是在RAP利用率较高的情况下，如就地热再生工艺，更是不可或缺的添加剂。