不同压实温度下温拌再生沥青混合料性能研究

梁胜超

(重庆交通大学，重庆　400074)



不同压实温度下温拌再生沥青混合料性能研究

梁胜超

(重庆交通大学，重庆400074)

文章采用Sasobit温拌剂拌制再生沥青混合料，并通过高温车辙试验、低温劈裂试验、冻融劈裂试验，对混合料在压实温度为130 ℃、120 ℃、110 ℃、100 ℃下的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性展开研究。试验结果表明：各温度下Sasobit温拌再生沥青混合料高温性能均表现良好；随着压实温度降低，低温性能不断增加。当温度下降到120℃及120℃以下，混合料的性能指标变化较少，同时混合料的水稳定性能呈现先上升后下降的趋势，其性能指标总体偏低。

温拌再生沥青混合料；压实温度；高温稳定性；低温抗裂性；水稳定性

0　引言

随着我国公路建设事业的飞速发展，20世纪90年代以后建成的高速公路已陆续进入大中修期[1]。传统的沥青路面再生方式主要为热拌再生和冷拌再生。热拌再生技术的性能比较好，但是严重危害生态环境，施工过程中产生的过高温度会加速沥青材料的老化与硬化，从而影响再生混合料的低温及抗疲劳性能，进一步严重影响沥青路面的使用寿命。冷拌再生技术一定程度上克服了此缺点，但较低的

施工温度使冷拌再生沥青混合料的性能相对较差，不能满足高等级路面的要求[2]。温拌技术通过添加温拌剂，能很大限度降低混合料的拌合温度，使其易于压实成形及在气温较低时施工。其不但能确保沥青混合料的路用性能，而且可以大幅度节省燃料、降低生产过程中的老化和减少排放[3]。目前，热拌和冷拌再生混合料的压实温度对混合料路用性能的研究较多[4-8]，但是有关压实温度对温拌再生沥青混合料路用性能的影响研究较少。因此本文选用Sasobit作为温拌剂，主要从高温性能、低温性能、水稳定性三方面展开压实温度对温拌再生沥青混合料路用性能影响的研究。

1　原材料的选择与性能检测

1.1集料

试验所用旧料来源于重庆某高速公路段上面层，原路面上面层为AC-13结构层。采用铣刨方式回收，回收后进行人工破碎。以4.75作为关键筛孔，将回收RAP分成<4.75和>4.75两档。利用抽提法分离出沥青和集料，旧集料为石灰岩，通过筛分各档级配见表1。新集料采用石灰岩，经测定，新旧集料各项技术主要指标见表2～3，经检验均满足规范[9]要求。

表1　抽提后旧料级配表

表2　旧集料主要技术指标表

表3　新集料主要技术指标表

1.2沥青

新沥青采用70#基质石油沥青，按规范测定新旧沥青的相关技术指标，结果如表4所示。

表4　新旧沥青技术指标表

1.3温拌剂

Sasobit温拌技术属于有机添加剂类降粘温拌技术。通过向沥青中加入Sasobit，起到降低沥青高温时的黏度和施工拌和温度的效果，达到增强路用性能的目的。本文选用重庆某技术公司提供的Sasobit温拌剂，其外观为2～4 mm大小的白色颗粒球状体，是一种合成直链脂肪族炭氢化合物。

2　温拌再生沥青混合料配合比设计

2.1级配设计

采用AC-20结构型，级配选择在中值的基础上作调整，使级配曲线呈接近S型。级配设计值见表5。

表5　AC-20型沥青混合料级配设计表

2.2试验条件及试件制备

混合料在拌制时，为避免RAP进一步老化，加热温度和加热时间不宜过长过大。加热温度保持在110 ℃左右，加热时间为2 h左右。先将RAP、粗细新集料装入预热的拌合机预拌30 s，然后添加新沥青拌合60 s，倒入加热的矿粉，继续拌合90 s，最后以120 ℃成型试件[10]。旧料掺配比例为20%。

2.3最佳沥青用量确定

初定3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%五种油石比，采取普通热拌沥青混合料的要求成型马歇尔试件，测定马歇尔试件的基本参数并进行马歇尔试验测定其稳定度和流值。其技术指标如表6所示。通过试验确定AC-20型沥青混合料的最佳油石比为4.6%。

表6　马歇尔试验技术指标表

3　温拌再生沥青混合料路用性能

3.1高温稳定性

国内用于评价高温性能的试验方法较多，主要有单轴无侧限加载试验、三轴试验、单轴无侧限蠕变[11]。车辙试验运用较广，用以评价混合料在规定的温度下，抵抗塑性流动变形的能力。本试验车辙试件分为四组，分别在对应100 ℃、110 ℃、120 ℃、130 ℃温度下压实成型。参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)进行车辙试验。其试验数据如表7所示。

表7　不同压实温度下车辙试验结果表

从表7分析可得，随着压实温度递减，温拌再生混合料的DS值先增大后减小，当压实温度为120 ℃时，到达最大值。原因在于刚开始130 ℃的压实温度比较高，再生混合料中的老化沥青进一步老化，沥青整体的黏附能力降低。而后降低到120 ℃，老化现象大大减弱，其动稳定度值增加。当温度持续降低，温拌改性沥青黏度下降，沥青与集料间的粘聚力降低，压实出的试件空隙率继续变大。集料间的嵌挤力下降，整体强度降低，其DS指标下降。但因为掺加RAP，RAP中老化沥青在高温下黏度较大且没有完全与新沥青混溶，使得温拌再生结合料的抗剪强度有所提高。因此总的来说，温拌再生结合料表现出较好的高温特性。

3.2低温抗裂性

低温劈裂试验是间接评价混合料低温性能的一种方法，本文选用其来评价结合料的低温性能。采用与高温性能相同的分组，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)，分别研究不同压实温度下的性能表现。其数据如表8所示。

表8　不同压实温度下低温劈裂试验结果表

从表8分析可得，随着压实温度从130 ℃降低到100 ℃，试件的劲度模量和劈裂强度指标总体不断下降，120 ℃及其以下温度时变化趋势较缓。原因在于随着压实温度持续降低，混合料VV和VMA不断增大，其试件呈现出作用更加明显的骨架结构。同时其矿料颗粒之间有充足的空间适应低温作用下的变形，使其低温应力松弛能力增强，低温抗开裂性能增加。当温度降低到120 ℃以下，此时集料间的相互作用效果变化不明显，导致混合料对应的劲度模量和劈裂强度变化平缓，不断趋于稳定。

3.3水稳定性

冻融劈裂试验具有比一般浸水试验条件更严格的要求，本文选用其来评价沥青混合料的水稳定性。仍将试件分成四组，每一温度下又分成两组。第一组在25℃下测定劈裂强度，第二组完成冻融循环。试验条件和方法参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)。不同压实温度下混合料的试验数据见表9。

表9　不同压实温度下冻融劈裂试验结果表

从表9分析可得，随着压实温度从130 ℃降低到120 ℃，冻融劈裂试件的冻融劈裂强度比略有上升趋势，但当温度从120 ℃下降至100 ℃时，其试件技术指标不断降低。除120 ℃具有较好的抗水损害能力外，其余温度均表现不佳，并且100 ℃时不满足规范要求。温拌再生结合料的水稳定性与空隙率有直接的关系，当压实温度下降至120 ℃以下时，其压实温度偏低，空隙率不断增加，沥青与集料间的黏结力不足，导致水分子浸入混合料内部置换包裹在集料周围的沥青，从而导致部分集料剥落和性能下降。再生混合料抗水损害能力普遍较低的原因主要是在混合料拌制过程中，RAP中的旧沥青与新沥青混溶不充分，导致新沥青与矿料间有部分旧沥青介质存在，其与矿料的接触界面变小。而在冻融过程中相比新沥青与矿料界面的黏结效果，新旧沥青的黏结效果更差，从而影响整体冻融性能。

4　结语

(1)在设定的压实温度下，温拌再生沥青混合料高温性能较好。随着压实温度递减，温拌再生混合料的DS值先增大后减小，当压实温度为120 ℃时，达到最大值。

(2)随着压实温度降低，沥青混合料空隙率增加，其劲度模量和劈裂强度下降。当温度下降到120 ℃及以下，混合料的模量和强度变化较小且不断趋于稳定。温拌再生沥青混合料在低温破坏时具有较好的应变能力，因此具有良好的低温抗裂性能。

(3)随着压实温度从130 ℃降低到120 ℃，冻融劈裂试件的冻融劈裂强度比略有上升趋势，但当温度从120 ℃下降至100 ℃时，其试件技术指标不断降低。除120 ℃具有较好的抗水损害能力外，其余温度均表现不佳，并且100 ℃时不满足规范要求。综合不同压实温度下的高温、低温和水稳定性能，推荐采用120 ℃的压实温度。同时温拌再生沥青混合料较普通热拌沥青混合料水稳定性能略差，为今后Sasobit温拌再生沥青混合料水稳定性的改进研究提供依据。

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Study on the Performance of Warm-mix Recycled Asphalt Mixture under Different Compaction Temperatures

LIANG Sheng-chao

(Chongqing Jiaotong University，Chongqing，400074)

This article used the Sasobit warm-mix agent to mix the recycled asphalt mixtures，and through high-temperature rutting test，low-temperature splitting test，and freeze-thaw test，it studied the high-temperature stability，low-temperature cracking resistance，and water stability of mixtures under the compaction temperature of 130℃，120℃，110℃ and 100℃.The results showed that：Sasobit warm-mix recycled asphalt mixture all showed the good high-temperature performance at each temperature；and with the decrease of compaction temperature，its low-temperature performance increased continually.When the temperature dropped to 120℃ and below，its performance index had less changes，while the water stability of mixtures showed the trend of increasing first and then decreasing，and its overall performance index was low.

Warm-mix recycled asphalt mixture；Compaction temperatures；High-temperature stability；Low-temperature cracking resistance；Water stability

U416.2

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.08.004

1673-4874(2016)08-0013-04

2016-06-08

梁胜超(1992—)，硕士研究生，主要从事路面结构分析与破坏机理研究工作。