温再生沥青混合料水稳定性变化特征试验研究★

李 斌 蔡 伟 刘 康 董建勋

(青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东 青岛 266000)

温再生沥青混合料水稳定性变化特征试验研究★

李 斌 蔡 伟 刘 康 董建勋

(青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东 青岛 266000)

为提高废旧沥青混合料的利用率，以EvothermTM-DAT添加剂作为试验用温拌剂，研究了旧沥青混合料掺量分别为0%，20%，40%和60%下温再生沥青混合料的水稳性能，并对试验结果进行了分析，指出温再生沥青混合料有效实现了废旧沥青混合料的二次利用。

温拌剂，温再生沥青混合料，配合比设计，路用性能

现阶段我国公路和城市道路大中修的主要方式还是铣刨摊铺，国内废弃旧沥青料数量已经增长到惊人的程度，回收旧沥青路面材料(RAP)不仅需要场地堆放，在造成环境污染的同时，也浪费了大量有价值资源。旧沥青路面的再生利用已成为迫在眉睫的问题。同时，随着技术进步与成熟，它的经济效益和社会效益日渐凸现，考虑现阶段温再生沥青混合料旧料的添加率不到30%的局限性，为了更好实现温再生沥青混合料的推广应用，本研究以重庆路改造工程“非”字型道路整治工程为依托项目，通过对分别掺加0%，20%，40%和60%旧料的温再生沥青混合料的空隙率、水稳定性等特征进行了室内试验研究。

1 原材料选择

1.1 温拌剂

添加EvothermTM-DAT浓缩液温拌技术是在沥青混合料拌和过程中，与热沥青同步向拌和锅喷注表面活性类水溶液EvothermTM-DAT添加剂来实现温拌效果。由于该添加剂能在混合料拌和过程中，在混合料和胶结料内部之间形成良好的润滑结构，进而确保温再生沥青混合料的工作性能。本次试验用EvothermTM-DAT温拌剂的物理化学性能指标见表1。

表1 EvothermTM-DAT主要技术指标

1.2 温拌剂对沥青性能影响

1)温拌剂对沥青常规性能指标影响见表2。

表2 温拌剂对基质沥青指标影响

试验用沥青为青岛地区常用的70号基质沥青(和旧料原设计用沥青一致)，考虑国内尚未出台统一的温再生沥青混合料用沥青各项性能指标及相关试验方法，本文参考《公路沥青路面施工技术规范》的相关指标要求进行试验，结合厂家提供的试验数据，本次试验用温拌剂的剂量为沥青的5%。

试验结果表明：温拌剂的加入对沥青三大常规性能指标影响不明显，对沥青的针入度略有降低，对沥青15 ℃的延度降低了3.5%，对沥青的软化点有所提高，约提高了2.8%。

2)对沥青粘温曲线的影响。

由图1可以看出，掺加EvothermTM-DAT的基质沥青在各温度下的粘度均稍低于原样基质沥青，这表明掺加DAT的沥青具有更好的流动性，这种特性能提高混合料的和易性，在保证沥青各项工作性能的前提下，有利于降低沥青混合料的现场施工温度。

1.3 集料

试验所用集料均为山东某厂产的石灰岩(和旧料原设计的集料种类一致)，集料各项性能指标参照《公路工程集料试验规程》及《公路工程沥青混合料试验规程》进行测试，废旧沥青混合料来源于重庆路改造工程“非”字型道路整治工程21条道路中的书院路铣刨上面层中的混合料。新、旧集料主要性能室内试验结果见表3。

表3 新、旧集料主要性能室内试验结果

1.4 旧沥青混合料抽提试验

沥青路面在使用过程中，随着车辆荷载逐年增多，沥青混合料自身的颗粒组成也逐渐发生变化。最明显的变化是颗粒组成的细化以及沥青的老化。集料的细化主要表现在细集料的增加，沥青的老化主要表现在针入度的减小。通过采用抽提仪对旧沥青混合料进行抽提试验，在试验过程中首先将矿料和沥青进行分离，待矿料冷却以后，对矿料进行筛分试验，试验结果见表4。

表4 旧集料级配筛分试验结果

从试验结果可以发现：相比原设计的新混合料，旧沥青混合料中9.5 mm以上的集料粒径颗粒含量明显降低，而1.18 mm以下的粒径未出现明显的增加，增加的集料主要集中在2.36 mm和4.75 mm这两个筛孔。筛分试验结果说明，沥青混合料在使用过程中会导致粗集料的降低，同时细集料的增加，而细集料并不是简单的说集料越细增加的越明显，增加的细集料存在一定的区间范围。

2 温再生沥青混合料配合比设计

本次试验的目的是确定不同旧沥青混合料含量下的温再生沥青混合料的水稳定性能，因此在进行配合比设计过程中，首先将旧沥青混合料混合均匀后进行严格的筛分试验，通过规范要求的级配上限和级配下限确定一种级配范围，然后添加新的集料、沥青的方法研究温再生沥青的水稳定性能。

在进行温再生沥青混合料之前，首先采用常规的热拌沥青混合料的方法确定设计级配所需的最佳沥青用量。

本次试验选用的沥青混合料类型为细粒式(AC-13)密级配沥青混合料，试验采用常规的马歇尔试验方法进行配合比设计，通过进行室内实验，结合现有规范要求，初步确定了本次温再生沥青混合料级配范围，见表5。

表5 目标级配设计值(AC-13)

通过采用马歇尔试验对确定的沥青混合料的目标配合比测定油石比分别为3.5%，4.0%，4.5%，5.0%，5.5%下的毛体积密度(ra)、孔隙率(VV)、流值(FL)、稳定度(MS)、饱和度(VFA)等指标，最终得到了最佳油石比为4.8%，试验结果见表6。

表6 最佳沥青用量下的AC-13各项设计指标

根据确定的沥青混合料配合比及最佳沥青用量，可得到旧料含量分别为0%，20%，40%和60%下的新旧料、沥青的各项用量，见表7。

表7 新旧料、沥青详细掺量表 g

3 温再生沥青水稳定性分析

我国现有《公路沥青路面施工技术规范》规定“必须在规定的试验条件下进行冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验来检测沥青混合料的水稳定性”。虽然这两种试验是用来评价热拌沥青混合料的水稳定性的，考虑温再生沥青混合料和热拌沥青混合料具有力学路用性能上的共性，因此，本次评价温再生沥青混合料水稳定性的试验同样采用以上两种试验。

3.1 试验方法

通过室内进行的温再生沥青压实试验研究成果，本次试验的旧沥青混合料加热温度为115 ℃，新沥青加热温度为145 ℃，添加的新矿料加热温度为145 ℃。温再生沥青混合料的拌合温度为130 ℃，混合料成型温度为125 ℃。

3.2 孔隙率变化特征

通过对添加不同旧沥青混合料的温再生沥青混合料测定其孔隙率，可以间接定性的判断沥青混合料的力学性能。分别掺加0%，20%，40%和60%的旧料的沥青混合料的孔隙率试验结果见图2。从图2的试验结果可以看出，由于旧料中沥青自身的老化程度加大、沥青自身粘度降低等多种因素，造成了随着旧沥青混合料比例的不断增大，温再生沥青混合料的孔隙率不断增大；在矿料级配、试验温度一定的情况下，沥青混合料孔隙率的增加，对沥青混合料自身的稳定性是不利的。

3.3 水稳定性试验

沥青与矿料之间的粘附性、成型试件的孔隙率以及添加剂含有的水分等其他因素都可能影响沥青混合料的水稳定性。评价沥青混合料的冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验方法均按照JTGE 20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程中的要求进行，不同旧料含量下的温再生沥青混合料冻融劈裂试验和水稳定性试验结果见表8。

表8 不同旧料掺量下的水稳定性试验结果 %

从表8的试验结果可以看出，无论是评价沥青混合料水稳定的马歇尔试验，还是冻融劈裂强度试验，随着旧沥青混合料比例的增加，均呈现出先增加后降低的变化趋势；当旧沥青混合料的掺量达到40%时，温再生沥青混合料的残留稳定度和劈裂强度比达到最大值，继续增加旧沥青混合料的用量，温再生沥青混合料的水稳定性降低。

4 结语

1)温拌剂对沥青三大常规性能指标影响不明显，对沥青的针入度略有降低，对沥青15 ℃的延度降低了3.5%，对沥青的软化点有所提高，约提高了2.8%。2)沥青中加入一定量的EvothermTM-DAT温拌剂，有利于降低沥青自身的粘度，提高沥青自身的流动性，有效实现降低沥青混合料施工温度。3)沥青混合料在长期使用过程中会造成粗集料的降低以及细集料的增加，而细集料并不是简单的说集料越细增加的越明显，增加的细集料存在一定的区间范围。4)温度及混合料级配相同的情况下，温再生沥青混合料的孔隙率随旧沥青混合料掺量的增加而变大。5)随着旧沥青混合料比例的增加，温再生沥青混合料的冻融劈裂强度和残留稳定度均呈现出先增大后减小的变化规律。

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[3] 罗志刚.高等级沥青路面水损害分析[D].长沙：长沙理工大学,2003.

[4] 郭乃胜.温拌再生沥青混合料耐久性能[J].中国公路学报,2008(8)：68-69.

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★:青岛市2013年建设科技计划项目“温再生沥青混合料应用研究”(项目编号：2013-K4-23)

李 斌(1988- )，男，助理工程师; 蔡 伟(1987- )，男，助理工程师； 刘 康(1984- )，男，硕士，助理工程师； 董建勋(1985- )，男，硕士，助理工程师

TU535

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