沥青路面热再生技术探讨

文/贾玉、刘娅欣

1 前言

本文主要介绍两种路面沥青混凝土热再生方法，这两种方法也是热再生技术中常用的方法，一种采用复拌再生技术，另一种采用加铺再生技术。使用相同方法对集料进行设计，得到最佳的配比曲线，然后经过确定级配、再生剂种类和剂量、再生剂最佳用量等确定方案。采用冻融劈裂试验、小梁弯曲试验间、接拉伸试验研究沥青混合料再生后的低温抗裂性、水稳定性和疲劳寿命期，最后通过指标数据变化对比，验证再生料作为沥青路面时具有较高的可靠性。

2 热再生沥青混合料设计

2.1 混合料设计方案

施工采用的沥青混合料热再生技术主要考虑沥青混合料的路用性能满足相关要求和最大限度利用路面旧沥青材料减少不必要的浪费；沥青路用性能通常考虑沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、耐久性等主要要求，同时还应该更好地适应施工，满足施工的和易性以及易于摊铺。现场主要通过调整混合料级配、明确沥青用量、再生剂使用的用量和种类、热再生沥青混合料的验算结果等方面，做好沥青路用性能指标试验[1]。

2．1．1 首先对旧集料进行试验，确定旧沥青混凝土路面类型，如果分析旧集料级配与沥青混凝土AC-16 的级配曲线接近，就将热再生后集料级配按照AC-16 进行配比调整。热再生沥青混凝土原则上是需要根据原有路面级配类型对再生路面进行配比调整，其中AC-13 的沥青采用AH-70#。

2．1．2 由工程所在地的地理区域划分，气候条件和交通等级等各方面因素确定所用沥青类型为PE 类III-D 和道路A 级50 号两种沥青。热再生沥青混凝土路面中再生剂掺量为20%时，沥青指标基本能够到PE类III-D 级标准和道路A 级50 号沥青的要求[2]。如果采用加铺再生工艺时，OP-900 和SB-1 分别达到25%和30%，热再生的沥青性能能够达到道路A 级50 号沥青的指标要求。通过换算确定再生剂的含量占旧路面沥青混合料质量的1．23%和1．45%。

2．1．3 根据不同的施工工艺需要调整相适应的沥青混合料的配比，在加铺再生技术中相对加入的沥青混合料比较少，而需要掺入的再生剂量较多，在采用复拌热再生沥青混合料的方法中通常加入新沥青混合料的量应不大于总量的30%。

若试验段选用复拌热再生沥青混凝土再生的施工工艺，初定新混合料掺比为5%、15%和25%，通过施工后检测试验结果确定混合料的最佳配合比。

2．1．4 再生料最佳沥青的确定同时应确定的材料有：旧沥青、再生剂、新料沥青。经验公式计算各组分含量：

式中：Pb为再生料中沥青的含量（%)；A、B、C 分别代表2．36mm 筛孔筛余集料所占比例、0．075～2．36mm 筛孔间集料所占比例（%）、0．075mm 筛孔通过率（%）；m 为系数，C=11%～15%，m=0．15；C=6%～10%，m=0．18；C≤5%，m=0．2；F 为常数，取决于集料比重与吸水率，其值为0～2，缺乏数据时取0．7。

通过公式计算初步得到沥青混合料各组分别用量，然后由马歇尔试验法确定沥青含量，根据混合料路用性能评价混合料性能，依据成型马歇尔试件测定试件的各项指标进行优化设计，得到混合料的最佳沥青用量。

3 沥青混合料常规试验分析

3.1 高温稳定性分析

本文高温稳定性的研究主要通过车辙试验实现，评价指标选用动稳定度（DS），试验方法及过程根据沥青混合料试验规程相关方法确定，得到原始试验数据，通过下列公式进行拟合：

式中：y 代表新混合料的动稳定度，单位为次/mm；x 代表新沥青混合料掺量，单位为%；a、b、c 为系数。试验结果见表1 所示。

试验数据表明：再生剂掺量满足要求的前提下，再生剂掺量越多，沥青再生料试件的稳定度越低，高温稳定性也随再生剂的增加而降低，容易产生变形破坏[3]。但是数据表明再生沥青混合料的高温稳定性要比新拌制的沥青混合料高，原沥青混合料中掺配率与动稳定度成正比，说明RAP 再生材料提高了高温的稳定性。

表1

3.2 低温抗裂性

混合料的抗拉强度和变形能力最主要受低温影响。由表图1 可见，加入的再生剂不管是SB 类型还是OP 类型的再生剂，PE 改性沥青混合料和普通沥青混合料的低温抗弯拉强度以及弯拉应变两个指标均大于旧料，而低温弯曲劲度模量的数值则比旧料低。通过数值变化可以发现规律：再生沥青混合料的RB和εB随着旧料掺加比例增大时，再生沥青混合料的RB和εB也随之增大，而SB呈现反比变化。这说明再生料低温抗裂性能与旧料掺配率成反比。

热再生沥青混合料中新沥青混合料掺量为5%时，试件的极限抗弯拉应变值增大57．4%（OP-1100）、96．3%（SB-2）、189%（OP-900）、293%（SB-1）；而旧普通沥青再生料的极限弯拉应变值比旧混合料提高到206%（OP-900）、234%（SB-1）。通过上述数据分析表明该再生混合料在符合要求范围内增加再生剂剂量，使沥青混合料低温抗裂指标明显增加，很好地改善了再生沥青混合料的低温抗裂性能。依据下表数据对比不难发现：掺加SB-2 再生剂混合料的低温抗裂性要比掺加OP-1100 再生剂的混合料低温抗裂性能好，同理可得，掺加OP-900 的低温抗裂性要比掺加SB-1的差[4]。

图1 不同再生剂下低温指标图

3.3 水稳定性

本节为研究再生沥青混合料的水稳定性，通过冻融劈裂试验，试验操作依据沥青混合料试验规程，原始数据经过拟合得到下式：

式中：y 代表再生沥青混合料TSR，单位为%；x 代表新沥青混合料掺量，单位为%；a、b、c 代表系数。

通过对数据进行公式拟合可以得出结论：再生沥青混合料水稳定性能较强。较好的再生剂能改善再生料的水稳定性能。TSR 随着旧料掺配量的增加而减小，这种现象说明：再生料水稳定性的好坏受旧料作用的影响较大。

4 沥青混合料疲劳寿命分析

本节通过对试验方案设计进行间接拉伸疲劳试验，得到实验数据依据以下公式进行拟合。

式中Nf代表材料的疲劳寿命；si 代表不同的应力比；K、n 代表试验确定的回归系数。

拟合数据结果见表2 所示。

表2 疲劳试验数据

由上述数据得出，如果应力值不相同时，那么再生的沥青混合料要比旧混合料的疲劳寿命高；再生剂的掺入种类不同所形成的新混合料疲劳寿命也不一样，根据上述数据变化分析得出：掺有SB-2 混合料的疲劳寿命不如OP-1100 混合料的疲劳寿命高。

5 结语

本文通过对沥青混合料加铺再生技术和复拌热再生技术的简单分析介绍，发现加入不同再生剂和新沥青使沥青混合料的路用性能满足使用的相关要求。

对热再生沥青混合料的高温稳定性检测发现要比新拌制的沥青混合料高，若旧沥青混合料动稳定度和掺配率成正比，那么RAP 再生材料的高温稳定性提高了[5]。

对再生沥青混合料低温抗裂性分析发现：再生沥青混合料的RB和εB随着旧料掺加比例增大时，再生沥青混合料的RB和εB也随之增大，而SB则呈现反比变化。这说明再生料低温抗裂性能与旧料掺配率成反比。

对热再生沥青混合料水稳定性分析发现：热再生沥青混合料的水稳定性受旧料作用的影响较大。