温拌再生沥青的性能研究与试验

林勇文， 彭馨彦， 洪 晶

(广州市市维新材料科技有限公司， 广州 510450)

随着中国道路建设进入“建养并重”时代，在对旧沥青道路的养护和改造中，一方面会产生大量的废旧沥青混合料，这些废旧材料的处理，目前许多地方仍以掩埋或者废弃的方法，既浪费资源也会对土地资源造成不必要的浪费。另一方面，新的路面材料包括石料、沥青，需要重新开采，会产生新的环境污染问题。沥青混合料再生技术是解决上述问题的有效途径，该技术对于中国实现构建节约资源、生态环保的和谐交通具有重大意义。

再生技术中，厂拌再生因其质量稳定，是沥青混合料再生技术应用较多的途径和方式，而如何提高再生料中RAP的掺量是目前厂拌再生沥青混合料主要研究方向之一[1]。目前厂拌热再生混合料RAP掺量一般在30%左右，如果继续提高RAP掺量，容易造成几个问题：一是新骨料温度必须提高，而这容易加剧再生混合料老化；二是新骨料与RAP温度差距大造成温度离析严重；三是新旧骨料更加难以搅拌均匀。

温拌再生技术是将温拌技术引入沥青路面材料再生中的一种再生工艺，使用温拌再生沥青混合料减少老化和温度离析。本文使用项目组研制的分散型再生剂，结合温拌技术，对温拌再生沥青进行性能研究和试验。

1 再生剂的试验和掺量选择

近年来的研究表明，沥青路面的老化一方面由轻质组分(主要是芳香烃类物质)的老化，另外一方面，沥青各组分在长期的车辆荷载和气候作用下发生团聚也是沥青模量增加、变形性能下降的重要原因。中国的沥青路面的大中修年限普遍较西方国家短，沥青的性能劣化主要是由后者引起的。

采用项目组研制的分散型再生剂。该再生剂以多种天然高分子化合物为基础制备的表面活性剂混合而成，在再生沥青混合料拌和过程中，再生剂能加速老化沥青的大分子胶团的分散，并促使其与新沥青有效融合，从而提高再生沥青混合料的性能。并且适用于高掺量旧料的再生沥青混合料。

对废旧沥青混合料中提取的老化70#沥青，使用再生剂与老化沥青按照6%、8%、10%的比例混合均匀后进行沥青三大指标试验，检测结果见表1。

表1 沥青指标试验结果

表1表明，老化后的沥青针入度和延度明显下降，软化点有明显提高。项目组制备的再生剂主要针对老化沥青的分散及其与新沥青的有效混合，因此单纯掺加再生剂至老化沥青对其性能没有显著的还原作用，且随掺量变化不大，选用8%的含量用于下一步试验。

2 温拌剂的试验和掺量选择

温拌剂使用最为广泛的有机物降黏剂和化学活性剂的温拌技术。本项目温拌剂选择3个：有机物降黏剂Sasobit、温拌剂DT(表面活性剂有机物复合类)、化学活性剂Evotherm M1。

取用厦门华特70#沥青作为基质沥青，把沥青加热到155 ℃，按照建议掺量把温拌剂与沥青用搅拌器搅拌15 min混合均匀，混合好的沥青样品用于测试温拌沥青指标及温拌沥青混合料指标。

2.1 温拌沥青的黏-温曲线的实验结果分析

为了比较不同温拌剂在不同的温度下对基质沥青的降黏效果，采用布氏旋转运动黏度测试方法测定基质沥青在添加不同温拌剂剂量后在不同温度下的黏度。试验的测试结果见表2。根据表2制作黏温曲线，如图1～图3所示。

表2 温拌曲线试验结果 单位：Pa·s

2.1.1 Sasobit对温拌沥青黏度的影响

从图1可以看出，在基质沥青中分别加入3种掺量的Sasobit温拌剂后，在相同温度下，沥青的黏度随着掺量的增加而降低。说明掺量越大，降黏效果越好。且同一种掺量的温拌沥青，其黏度都随着温度的升高而下降，这与基质沥青的物理特性受温度的影响是一致的。由表2可看到，在120 ℃以上，各掺量温拌剂降黏的效果差别逐渐减小。当温度85 ℃以下时，沥青的黏度随着掺量的增加而增加。说明Sasobit温拌剂在此温度下有效地改善了沥青的高温性能。在温度低于降黏剂熔点时，添加剂会在沥青中形成网状的晶格结构，增加沥青的高温稳定性。同时显示同一温度下，当掺量大于2%之后各掺量的降黏效果差别接近，即更多的掺量对降低沥青的黏度作用不大。因此，从经济性和降黏效果两个角度综合考虑，Sasobit温拌剂对基质沥青较合理的掺量约为2%。

图1 Sasobit 对沥青黏度的影响

2.1.2 DT对温拌沥青黏度的影响

由图2可以看出，在基质沥青中分别加入不同掺量的温拌剂DT，在相同温度下，沥青的黏度都随着掺量的增加而降低。说明掺量越大，降黏效果越好。且同一种掺量的温拌沥青，其黏度都随着温度的升高而下降，这与基质沥青的物理特性受温度的影响是一致的。由图中还可看到，130 ℃以下，温拌剂降黏效果比较明显，130 ℃以上，各掺量DT温拌剂降黏的效果差别逐渐减小。同时显示同一温度下，当掺量越大，降黏效果越好，6%掺量对于基质沥青有较大的降幅，6%～8%的降幅差距不太大，因此，从经济性和降黏效果两个角度综合考虑，DT温拌剂对基质沥青较合理的掺量为6%。

图2 DT对沥青黏度的影响

2.1.3 Evotherm对温拌沥青黏度的影响

由图3可以看出，在基质沥青中分别加入不同掺量的温拌剂Evotherm，在相同温度下，沥青的黏度随着掺量的增加而降低。说明掺量越大，降黏效果越好。且同一种掺量的温拌沥青，其黏度都随着温度的升高而下降，这与基质沥青的物理特性受温度的影响是一致的。由图中还可看到，130 ℃以下，温拌剂降黏效果比较明显，130 ℃以上，各掺量Evotherm温拌剂降黏的效果差别逐渐减小。同时显示同一温度下，当掺量越大，降黏效果越明显，0.5%～1.5%的降幅差距不大，因此，从经济性和降黏效果两个角度综合考虑，Evotherm温拌剂对基质沥青较合理的掺量可为0.5%。

图3 Evotherm对沥青黏度的影响

2.1.4 3种温拌剂对比分析

不同掺加量的Sasobit、 DT和 Evotherm温拌沥青的黏温关系曲线的对比情况可以看出，在经济合理掺量下(Sasobit掺量2%、 DT掺量6%、 Evo-therm掺量0.5%)，在100 ℃以上温度下，3种添加剂均具有降黏作用，DT比Sasobit具有更好的降黏效果，Sasobit比Evotherm具有更好的降黏效果，当温度低于85 ℃，Sasobit具有增黏作用。温拌剂对布氏黏的降低效果为DT> Sasobit> Evotherm。

根据规范施工的建议，适宜于拌和的沥青黏度为0.17±0.2 Pa·s，适宜于压实的沥青黏度为0.28±0.3 Pa·s[3]。通过图1～图3可以看出，从黏度指标来看，温拌剂Sasobit拌和温度下降了3～5 ℃，压实温度下降了3～5 ℃；温拌剂DT拌和温度下降了6～8 ℃，碾压温度下降了5～7 ℃；温拌剂Evotherm拌和温度下降了2～4 ℃，碾压温度下降了1～2 ℃。在具体应用时还应结合具体工程实践确定拌合温度和压实温度。

由于温拌沥青与其混合料的降黏机理并不完全相同，表面活性剂类温拌剂靠微乳化效果起到与石料的润滑作用，从而减低拌和及施工温度[4]。有机物类温拌剂降低了沥青混合物的黏度，适宜在较低的温度下击实[5]。

2.2 温拌沥青的高温性能

基于广州地区的气候特点，夏炎冬温多雨。考虑到沥青的低温性能不是影响沥青路用性能的主要因素，而其高温性能对沥青路用性能有着重要的影响，软化点是大多数国家用来评价沥青高温性能的指标之一，本次试验仅着重测定温拌沥青的软化点。试验结果见表3。

表3 掺加温拌剂对沥青软化点的影响 单位：℃

从表3可以看出，在基质沥青中添加Sasobit会增大沥青的软化点。且随着温拌剂添加量的增加而增加，说明温拌剂能够一定程度改善原沥青的高温性能。添加DT会降低沥青的软化点，且随着温拌剂添加量的增加而幅度加大，说明温拌剂降低了原沥青的高温性能。添加Evotherm对沥青的软化点影响比较轻微，随着温拌剂添加量的增加降幅不明显，温拌剂对原沥青的高温性能基本没影响。

3 温拌再生沥青混合料性能检验

3.1 再生沥青混合料级配和油量确定

首先按照再生规范热拌和混合料配合比设计方法，采用马歇尔试验，确定矿料级配最佳沥青用量[6]，作为温拌再生沥青混合料的级配和油量。

选用级配见表4，级配曲线如图4所示。采用改性沥青作胶结材料，选用180 ℃拌和，170 ℃击实,经标准马歇尔试验，确定最佳沥青用量，最佳油石比。最佳油石比各项指标试验结果见表5，其中分散型再生剂按回收料老化沥青含量的8%计入油石比内。

图4 再生AC-20级配曲线

表4 再生AC-20矿料级配

表5 马歇尔试验结果

3.2 温拌再生沥青混合料性能试验

温拌再生沥青混合料再生剂采用上述分散型再生剂，用量为回收料沥青含量的8%，温拌剂采用Evotherm温拌剂时用量为沥青含量(包括新沥青和旧沥青)的0.5%，Sasobit温拌剂的掺量为2%，DT温拌剂的掺量为6% 温拌剂含量等量替换新沥青用量，采用前述级配比例和确定的最佳沥青用量，配制温拌再生沥青混合料，按照出料温度140 ℃、成型温度130 ℃进行混合料生产和试件制作温度控制。以击实试件密度表征其击实效果及耐久性能，以动稳定度试验检验其耐高温性能、以残留稳定度表征其耐水稳定性，温拌再生AC-20C性能测试试验结果见表6。

表6 温拌再生AC-20沥青混合料(RAP含量60%)性能测试结果

表6显示，在RAP含量达到60%以上时，使用了分散型再生剂，未添加温拌剂，当成型温度为130 ℃时，温拌AC-20试件空隙率和残留稳定度指标未能达到热拌沥青混合料技术要求，添加了3种温拌剂的温拌AC-20各项指标均能达到或超过热拌改性新沥青混合料技术要求。按击实效果排序，DT 6%> Evotherm 0.5%> Sasobit 2%>未添加温拌剂；按耐高温性能排序， Evotherm 0.5% >Sasobit 2% > DT 6% >未添加温拌剂；按耐水稳定性排序，DT 6%>Evotherm 0.5%> Sasobit 2%>未添加温拌剂。

在施工实践中，压实条件好的工况，首选各项性能指标较均衡的Evotherm作为温拌添加剂；而在压实条件比较恶劣条件下，可选用击实效果最好的DT作为温拌添加剂。

4 结论

1)厂拌温拌再生沥青混合料合理掺加添加剂后，材料在水稳定性、抗高温性能、耐久性等方面均达到新沥青混合料指标水平，路用性能均能够满足规范的要求。采用温再生技术再生混合料中的RAP掺量可提高到60%以上。

2)采用分散性再生剂结合本文中3种温拌剂的温拌再生技术再生混合料，压实条件好的工况，首选各项性能指标较均衡的Evotherm作为温拌添加剂，而在压实条件比较恶劣条件下，推荐选用击实效果最好的DT作为温拌添加剂。