不同掺量RAP对沥青混合料性能影响的研究

刘研

摘 要：本文结合国道改造项目，研究不同RAP掺量（5%、10%、15%、20%、25%、30%）对沥青混合料路用性能的影响。研究发现：RAP沥青掺量的增加，有助于改善混合料抗车辙性能，但是低温抗裂性和抗水损害性能呈相反趋势。进一步提出RAP旧料掺量不宜大于15%，针对RAP沥青混合料性能的变化，建议采用木质纤维、生石灰或抗剥落剂改善混合料的性能参数，延长使用寿命。

关键词：道路工程;再生沥青混合料;路用性能;寿命周期

0 引言

公路作为城市、乡镇之间的经济连接纽带，在乡村振兴、经济发展中扮演着重要角色。虽然我国公路建设行业得到快速发展，里程数不断增长，但在使用过程中，因交通量过大、车辆超载等原因，导致其使用寿命远小于规划设计的寿命周期。因此，已经进入大中修阶段，随着产生的就是大量的旧混合料，为落实绿色发展的建设理念，如何最大化的利用改扩建项目中的废弃沥青混合料，是当前道路领域研究重点。

1 工程概况

G205国道改扩建项目位于安徽省黄山市谭家桥镇区，道路改造长度4.6 km，设计宽度为24 m，设计时速40 km/h，路面结构采用上面层AC-13（4 cm）+下面层AC-20（6 cm）结构。

2 RAP沥青混合料级配设计

因旧G205国道道路路面外观质量较好，满足目前路用性能需求，因此在改扩建过程中，考虑将旧沥青混合料回收再利用，不仅节约成本，同时为G205国道二期改造项目提供经验和技术支撑。本文进一步研究不同RAP掺量对沥青混合料路用性能的影响。

结合项目，本文采用的AC-20型沥青混合料级配要求如下：

目前因受再生剂使用效果、RAP储存及性能差异等影响，国内的RAP掺量不高于25%～30%。基于此，选取RAP掺量为0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%条件下的沥青混合料性能。再生剂的掺量为旧沥青掺量的6.5%。根据马歇尔试验方法确定不同掺量的最佳油石比分别为：4.6%、4.6%、4.7%、5.0%、5.2%、5.5%、5.7%。

3 沥青混合料性能研究

部分旧沥青紧密裹覆在集料表面，对混合料的高温稳定性和抗水损性能理论上一定改善作用，但是再生剂降低高温稳定性能，同时根据国内外研究表明，不同掺量下沥青混合料的低温抗裂性能效果不同。综上，本文通过抗车辙试验、小梁弯曲试验、冻融劈裂试验研究不同RAP沥青混合料的性能，同时为后期项目的改扩建提供参考[1-6]。

3.1 高温稳定性

道路车辙是沥青路面高温稳定性的直观体现，本文通过抗车辙试验模拟荷载作用下，试件的车辙深度，试验结果如下。

试验结果，随着旧料掺量的增加，沥青混合料的动稳定度参数逐渐增加，且当掺量为0%～10%时，DSR值增长趋势较快，随着掺量的增加，趋势变缓。这是因为旧沥青老化后，其沥青软化点升高，改善了混合料的高温稳定性，但是随着再生剂的加入，导致沥青软化点升高趋势减弱，从而导致RAP沥青混合料DSR指标增长趋势趋于平缓。

3.2 低温抗裂性

沥青路面开裂主要是温度变化引起的，一是温度冷暖交替循环，二是温度骤降引起的材料收缩，从而导致路面开裂。本文通过小梁弯曲试验测定RAP沥青混合料的抗弯拉强度、最大弯拉应变和弯曲劲度模来研究RAP沥青混合料的低温性能。

随着RAP掺量的增加，抗弯拉强度、最大弯拉应变、劲度模量参数呈下降趋势，且当掺量为30%时，RAP沥青混合料的最大弯拉应变不满足规范要求。这是因为旧料中沥青老化严重，导致沥青四组分含量变化，从而导致低温抗裂性下降，这也与车辙试验结果一致。

3.3 抗水损性

沥青路面水损害的直观体现就是坑槽。路面在水分侵蚀下，通过车辆荷载的耦合作用，导致沥青与集料粘附性降低，从而出现松散、剥落、坑槽病害。本文通过冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验研究RAP沥青混合料的抗水损性能，试验结果如下：

由试验结果可知，随着RAP掺量的增加，沥青混合料的MS0和TSR值均直线下降，且当掺量大于15%时，MS0值不满足规范要求;当掺量大于20%时，TSR值不满足规范要求。这是由于新旧沥青没有混合均匀，且粘结性能较差，从而导致水分侵入新旧沥青间，破坏二者的粘结性，从而破坏沥青与集料之间的黏附性，导致抗水损害性能下降。

综上所述，RAP沥青掺量的增加，有助于改善混合料抗车辙性能，但是低温抗裂性和抗水损害性能呈相反趋势。根据试验数据和规范要求，本项目所采用的RAP旧料掺量不宜大于15%。针对RAP沥青混合料性能的变化，建议采用木质纤维、生石灰或抗剥落剂改善混合料的性能参数，延长使用寿命。

4 结语

RAP沥青回收再利用符合建设资源节约型、环境友好型的绿色道路理念，对于道路大中修改造项目有着举足轻重的研究意义。本文仅研究掺量单一变量对沥青混合料性能的影响，并提出掺量不宜大于15%，通过添加木质纤维、生石灰或抗剥落剂等外掺剂改善混合料的路用性能，研究不够深入，还可从集料不同级配设计及设计方法、再生剂和温拌技术结合、以及施工工艺等角度研究RAP沥青混合料的性能。

参考文献：

[1]王玄同.高RAP掺量下温拌再生沥青混合料性能研究[D].大连理工大学，2020.

[2]劉自若.温拌再生沥青混合料路用性能研究[D].长安大学，2019.

[3]王彦玺.基于RAP变异特性的厂拌热再生沥青混合料路用性能研究[D].长安大学，2018.

[4]陈雅雯.厂拌热再生沥青混合料性能及应用研究[D].浙江大学，2018.

[5]柴子钦.大掺量RAP厂拌热再生沥青混合料路用性能研究[D].重庆交通大学，2017.

[6]李东升.高比例RAP厂拌热再生沥青混合料应用技术研究[D].华南理工大学，2012.