某山区就地热再生材料组成设计及高温性能评价

■胡兵华，管朝鹏 ■重庆交通大学(土木建筑学院)，重庆 400074

1 旧料分析及再生料级配

抽提前，为了将芯样上面层与中下面层分离开来，同时尽量减小对上面层级配的破坏，采用了如下方法:首先将芯样整体放入120℃烘箱中保温，直到将芯样烘软，此时层间粘结带成为最薄弱部分，用钢尺沿上中面层粘结带及上面层与微表处粘结带将上面层剥落，就可以得到较为完整的上面层芯样。对上面层芯样进行抽提筛分，得到其级配和油石比［1］。

从筛分结果来看，9．5mm、4．75mm 和2．36mm 三个筛孔的通过率都明显小于《公路沥青路面施工技术规范》中规定的AC－16型密级配沥青混合料的级配中值，因此可见，原路面上面层混合料级配相对较粗，细料含量较少，经过多年路用后也没有发生较大的细化现象。考虑到道路所处山区雨水较多，路面表层渗水性和抗水损害能力要求高，故设计再生混合料中新料的级配采用规范中的AC－16级配中值，根据就地热再生工程的实际特点和需要，设计新料的添加量为再生混合料质量的12%。新料的油石比设计为4．7%，采用重交普通沥青。设计的再 生 料 后 经 16mm，13．2mm，9．5mm，4．75mm，2．36mm，1．18mm，0．6mm，0．3mm，0．15mm 及 0．075mm 过筛率依次为 93．2%，84．2%，65．5% ，44．0%，30．8%，24．8%，18．6%，13．9% ，10．7 及 6．4%。

2 沥青的再生试验及材料组成设计

由于回收得到的旧沥青数量较少，只够用于性能的检测，所以只能通过室内模拟老化得到老化沥青，然后进行沥青的再生试验，本研究采用PAV老化方法对普通沥青进行老化。检测模拟老化沥青的性能，并将检测结果与回收旧沥青的结果进行比较，发现二者较为接近，说明模拟老化沥青可以较好的替代原路旧沥青。

根据已有的研究成果和工程经验，再生剂可以较好的对普通沥青进行再生。故本方案中采用再生剂对模拟老化普通沥青进行再生，再生剂的用量分别采用2%和4%。将再生后的沥青分别进行性能检测［2］，得到的实验结果。

结果添加再生剂后，老化沥青的各项性能指标都得到了一定程度的恢复，沥青的针入度和延度都得到了提高，而粘度、软化点和车辙因子G*/sinδ都降低了。当再生剂的用量从2%增长到4%时，沥青各项指标的恢复程度相比添加2%时变小。考虑到再生剂的组成成分含有较大比例的沥青质，加入到混合料中后一定程度上与沥青的作用相同，如果再生剂的用量过大，则混合料中沥青含量会偏大，将导致混合料强度降低，而且过高的轻质油分也会使再生路面偏软，路用性能也会下降。所以，综合考虑上述因素，并结合已有的工程经验，将再生剂的用量确定为旧沥青质量的2%。

通过以上的分析，确定再生沥青混合料的材料组成方案如下:

再生混合料由旧料、新料和再生剂三部分组成。旧料所占比例分别为为88%，新料的添加比例为12%，新料和再生料的设计级配如表1所示，新料的油石比为4．7%。再生剂的用量为旧料中沥青质量的2%。

3 再生料的马歇尔试验

根据以上材料组成方案，在室内采用马歇尔双面击实75次成型再生混合料试件，对其进行马歇尔稳定度及浸水马歇尔试验，试验结果显示，再生混合料旧料:新料为88：12条件下，密度为2．522g/cm3，空隙率为3．7%，稳定度13．2KN，流值则为3．26mm。

可见，再生混合料试件的空隙率和马歇尔稳定度试验结果都满足要求。

4 再生料的高温性能评价

动态蠕变实验作为研究沥青混合料高温变形特性的重要实验之一，主要基于沥青混合料的粘弹特性。在高温条件下，沥青路面在车辆荷载的作用下，作为响应的变形随时间的增加而不断增大，在荷载经过之后变形随时间的增长而逐渐恢复，然而有一部分变形会永久保持，这是粘弹性材料的典型力学行为。沥青路面的车辙或永久变形就是沥青及沥青混合料粘弹性特性的直接反映。沥青混合料的变形特性可以采用各种与荷载、变形、温度有关的试验方法来测定，而蠕变试验就是用于研究沥青混合料高温变形特性的重要试验方法之一。

高温蠕变试验又可分为静载蠕变与动载蠕变，重复加载试验与动力试验都属于动载蠕变试验。有研究报告指出，重复荷载试验比单轴压缩蠕变更能反映沥青混合料的特性。本研究采用动态蠕变试验中的重复加载试验来评价路面沥青混合料高温性能，具体试验过程参照美国规范中的动态蠕变试验及NCHRP(National Cooperative Highway Research Program)推荐的Simple Performance Test中的重复加载永久变形试验。

采用单轴动态蠕变试验来评价再生混合料的高温抗车辙性能。采用旋转压实仪成型直径100mm，高63．5mm的试件，试验温度采用60℃，轴向压力为700kPa。采用试验结果中得到的流变点Fn作为评价指标来评价试件的高温性能。已有研究表明，流变点Fn与车辙试验动稳定度有着良好的正相关性，能够较好的反映沥青混合料的高温抗车辙性能，经试验，试件一空隙率3．6%，第二阶段模型 y=3．6653x+19320，R2=0．998，Fn 值为4500;试件二试件一空隙率3．8%，第二阶段模型 y=5x+25477，R2=1，Fn 值为3000。

由试验结果所示，再生混合料试件动态蠕变曲线在试验中均进入了第三阶段，出现了流变点，分别为4500和3000。对于普通沥青混合料，在60℃高温试验条件下得到上述试验结果，说明再生混合料具有较好的高温抗车辙性能。

5 结论

(1)确立了再生混合料的组成设计方案。再生混合料由旧料、新料和再生剂三部分组成。旧料所占比例分别为为88%，新料的添加比例为12%，新料和再生料的设计级配如表2所示，新料的油石比为4．7%。再生剂的用量为旧料中沥青质量的2%。

(2)采用马歇尔试验和动态蠕变试验对再生混合料的体积参数和路用性能进行了评价。采用马歇尔击实方法得到的再生料试件的空隙率为3．7%，马歇尔稳定度和流值都满足设计要求。浸水稳定度试验和动态蠕变试验结果表明再生料具有良好的抗水损害性能和高温抗车辙性能。

［1］戴合理．就地热再生工艺处治沥青混凝土路面车辙的适应性探讨［J］．公路，2010，(6):219 －222．

［2］车法，将双全，现场热再生沥青混合料性能实验研究及评价［J］．武汉理工大学学报，2010，32(14):65 －68．