大掺量RAP厂拌热再生沥青混合料路用性能研究

程 永，柴子钦，翟 勇，朱建勇，陈 龙

（1.贵州省融达公路桥梁工程有限责任公司，贵州 毕节 551700；2.重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400074）

大掺量RAP厂拌热再生沥青混合料路用性能研究

程 永1，柴子钦2，翟 勇1，朱建勇2，陈 龙2

（1.贵州省融达公路桥梁工程有限责任公司，贵州 毕节 551700；2.重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400074）

随着我国道路建设进程的持续推进及使用年限的逐年增长，我国沥青路面建设开始进入大、中修期。为了响应国家十二五节能减排战略，废旧沥青混合料应当循环利用［1］。在国内，沥青混合料再生技术的研究尚处于初级阶段且废旧沥青混合料利用率较低，为了在保证再生沥青混合料路用性能情况下提高废旧沥青混合料在再生沥青混合料的掺量，依托贵州省G326雨冲至凤山段公路改扩建工程，通过大量室内试验及铺筑试验路段，对RAP掺量为40%、50%、60%、70%的AC-20F再生沥青混合料目标配合比设计和路用性能进行研究分析。结果表明，随着RAP掺量的增加，再生沥青混合料的最佳油石比也不断增大，但新沥青用量不断减少。各RAP掺量的再生沥青混合料的路用性能均满足规范要求［2］，且随着RAP掺量的增加，高温稳定性持续增长、低温抗裂性不断减弱、水稳定性也逐渐降低且在RAP掺量40%为最高。

大掺量；RAP；热再生沥青混合料；配合比设计；路用性能

沥青路面由于具有表面平整、行车舒适、耐磨抗滑等诸多优势，因此在我国公路和城市道路建设中占据较大比重沥青路面在我国公路和城市道路中占有很大比重。在使用过程中，由于自然环境和外界荷载对沥青路面的老化作用，路面面层逐步出现车辙、裂缝、水损害等一系列结构性病害，以至于满足不了路用性能要求。而沥青混合料再生技术不仅可以解决沥青路面结构性病害问题，而且也是实现沥青路面可持续发展的有效途径［3-4］。目前，我国厂拌热再生沥青混合料RAP掺配率大多在20%～40%范围内，在保证厂拌热再生沥青混合料路用性能的基础上若能采取相应手段提高RAP的掺量和RAP的利用率，对于节省道路建设资金、加快建设资源节约型和环境友好型社会，有着十分重大的经济和社会意义。

1　原材料性能

1.1沥青

新沥青采用90#道路石油沥青，旧沥青通过对现场回收的沥青混合料进行抽提获得。经过前期试验对比分析，确定再生剂用量为旧沥青的7%时可明显改善路用性能且满足规范要求。新旧沥青主要技术指标如表1所示：

表1　新旧沥青主要性能指标

1.2集料

由于长期交通荷载和环境因素回收料RAP有集料细化现象，因此需要添加新集料以达到级配要求。新旧集料主要性能指标如表2所示：

表2　新旧集料主要性能指标

图1中RAP级配曲线已经超出规范级配上限，即通过率变大集料变细，这是由于路面在使用过程中由于荷载和环境共同作用导致集料磨损细化。

本研究再生沥青混合料合成级配类型为AC-20F，以RAP掺量为40%、50%、60%、70%分别进行配合比设计。矿料组成设计及不同RAP掺量下的再生沥青混合料合成级配见表3和图2。

图1　旧料RAP级配

表3　不同RAP掺量下的矿料组成设计

图2 不同RAP掺量下的AC-20F合成级配曲线

图2可知不同RAP掺量的再生沥青混合料的合成级配曲线都《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）要求的范围内。

1.3最佳油石比的确定

研究采用马歇尔试验方法确定最佳油石比OAC，选用5个级别的油石比分别为4.0%，4.5%，5.0%，5.5%，6.0%。

油石比制作试件进行马歇尔试验，根据马歇尔的性能指标和体积指标得到各掺量的最佳油石比［5-6］（见表4）。

表4　不同RAP掺量下再生混合料最佳油石比

由表4可知随着RAP掺量增加，最佳油石比逐渐上升，表明再生沥青混合料中随着RAP用量的增加所需胶结料用量明显增加，用油总量也增加了［7-8］，其它研究中也出现了类似的规律。出现上述情况的原因主要是因为：①旧沥青混合料中的旧沥青老化严重，使得再生沥青粘度变大；部分旧沥青被集料开口空隙吸附，出现了有些旧沥青起不到作用的情况；②在RAP中部分旧沥青老化严重，与集料粘结比较牢固，旧沥青没有发挥出作用，可视为集料［9-10］。因此，旧料掺量越大，最佳油石比随之增大。

2　热再生沥青混合料路用性能研究

为了研究不同RAP掺量对热再生沥青混合料路用性能的影响，不同RAP掺量的再生沥青混合料在上述目标级配下拌制并成型试件，分别进行车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂试验，分别用以评价再生沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性［11-12］

通过系列的实验得出以下的结论：①RAP掺量为40%～70%的再生混合料的动稳定度都远远大于规范要求，说明再生混合料具有较好的高温稳定性［13］。随RAP掺量由40%增加到70%过程中，再生混合料的动稳定度也在逐渐增大，最大值为2877（次/mm），由图2可知动稳定度随着RAP掺量增加呈线性增长。究其原因，主要是因为旧料中沥青老化严重，沥青变得硬、脆，旧料掺量越大，再生混合料中较硬较脆的沥青含量越多，从而使得再生混合料变硬，导致再生混合料动稳定度提高。这也可以表明RAP的掺入有利于提高混合料的高温稳定性；②随着RAP掺量的增加再生混合料抗弯拉强度和劲度模量呈线性增加，而弯拉应变逐渐降低，说明随着RAP掺量的增加混合料的低温抗裂性逐步降低，究其原因主要是由于理清老化导致其延展性降低，脆性变大，混合料低温抗裂性降低；③浸水残留稳定度和冻融劈裂强度比均大于规范要求的，表明大掺量再生混合料具有较好的水稳定性，且掺量40%时为最大值，究其原因主要是老化沥青与集料之间的粘结性减弱，因此随着RAP掺量的增加再生混合料的水稳定性逐渐减弱。

3　结论

①由于荷载和环境因素的共同作用RAP出现细化和沥青老化现象，但是添加新集料和新沥青以及再生剂能够达到设计要求；②随着RAP掺量的增加，混合料的最佳油石比也随之增加，而新沥青用量不断减少；③在目标配合比条件下，通过室内试验结果和现场试验道路的检测表明RAP掺量在40%～70%时在添加再生剂的情况下各路用性能均满足规范要求，且随着RAP的增加再生混合料的高温稳定性增加，低温抗裂型减低，水稳定性在40%为最大且随着RAP掺量增大逐渐降低。

［1］国务院办公厅.十二五节能减排综合性工作方案［R］.2011.

［2］黄颂昌，徐剑，董平如，等.公路沥青路面再生技术规范［S］JTG F41-2008.

［3］ Daranga C. Characterization of aged poIymer modified asphaIt cements for recycIing purposes ［D］. USA，Louisiana State University， 2005.

［4］蔡全辉.废旧沥青混合料厂拌热再生应用问题研究［D］.哈尔滨工业大学，2013.

［5］吕伟民.沥青再生原理与再生剂的技术要求［J］.石油沥青，2007，（6）：1-6.

［6］吕伟民，严家汲.沥青路面再生技术［M］.北京：人民交通出版社，1998.

［7］黄煜镔，吕伟民，周小平.沥青路面再生技术的原理与应用［J］.重庆建筑大学学报，2004，（6）：45-48.

［8］吕伟民.沥青混合料设计原理与方法［M］.上海：同济大学出版社，2001.

［9］邓晓青.厂拌热再生沥青混合料配比设计研究［D］.长安大学，2007.

［10］张辉.沥青路面热再生技术研究［D］.长安大学，2006.

［11］沈金安.沥青及沥青混合料路用性能［M］.北京：人民交通出版社，2001.

TQ522.65

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1671-3818（2016）09-0019-02