热再生沥青混合料稳定性能试验研究

张　艳

(新疆交通建设集团股份有限公司，新疆　乌鲁木齐　830016)

热再生沥青混合料稳定性能试验研究

张艳

(新疆交通建设集团股份有限公司，新疆乌鲁木齐830016)

张艳(1982—)，工程师，研究方向：公路工程。

摘要：为了保护环境、提高资源利用程度和降低工程建设成本，文章将热再生沥青混合料的水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性与旧料掺入量、级配等因素的关系作为沥青路面再生技术的研究重点，进行了室内试验研究。结果表明：随着旧料掺配率的增加，再生沥青混合料的水稳定性和低温抗裂性降低，高温稳定性先增大后减小，掺配率40%时，高温稳定性最大；再生沥青混合料的路用性能均满足规范的规定。

关键词：沥青路面；旧料掺配率；再生沥青混合料；稳定性；试验研究

0引言

目前，我国以高速公路、国道、省道、城市道路及县乡道路等组成的公路交通体系已基本完善，新建的公路项目逐渐减少，公路的维修养护的项目逐渐增多[1]。为此，对沥青路面的再生技术的研究，在保护环境、减少资源消耗、提高利用率、降低成本等方面有着重要作用。G216线起点为新疆北部阿勒泰市，终点为巴仑台镇，是阿勒泰市通往乌鲁木齐的交通要道，为二级公路，主要承担矿产资源的运输和客运任务，交通量较大，重载超载车辆较多，现有路面损坏严重，主要病害为纵横向裂缝、车辙、沉陷、龟裂和局部泛油等，迫切需要进行大中修。G216线吉木萨尔县火烧山至阜康市大黄山幸福岔口段(K500+000~K541+400)养护大中修工程第一合同段桩号为K500+000~K522+000，采用复拌就地热再生施工方案，全长约22 km，路基宽12 m。复拌就地热再生工艺，是指利用复拌就地热再生机组对原路面进行加热、翻松，根据需要加入再生剂或(和)热沥青以及特定级配的新沥青混合料，充分拌和后摊铺碾压成型的一种工艺[2]。通过对再生剂、热沥青和新沥青混合料合理的配比、设计，可以使路面的强度、刚度、抗老化性能、水稳定性和抵抗车辆荷载的能力达到甚至超过普通路面的性能。本次对热再生沥青混合料的耐抗老化性能、水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性与旧料掺入量、级配等因素的关系，进行了室内试验研究。

1热再生混合料稳定性分析

1.1　高温稳定性

再生混合料主要由回收原路面的沥青混合料、新集料、新结合料及再生剂组成。由于原路面混合料时间较长，导致沥青老化，黏度较大、劲度高，这对再生混合料高温稳定性能是有利的[3]。但是，新集料、新沥青及再生剂的黏度都不大，与回收的混合料拌和后，其性能较难确定，受拌和的均匀程度、掺入量和级配影响较大，性质往往差别较大。常见的沥青混合料高温稳定性室内试验主要有单轴压缩试验、马歇尔试验、三轴试验、车辙试验、静动态蠕变试验及环道试验等[4]。单轴试验设备简单，可测得劲度模量，但不能得到抗车辙能力；马歇尔试验有一定局限性；车辙和环道试验设备复杂、周期长、经济性差。单一的试验手段往往不能准确反映混合料的高温性能，因此根据规范和实际工作经验，决定采用马歇尔试验和车辙试验进行评价。

1.2　低温抗裂性

低温抗裂性是指低温环境下沥青路面抵抗收缩裂缝的能力。低温条件下，含有老混合料的再生混合料中的沥青的劲度模量和粘度均增大，延度降低，低温性能也大幅降低[5]。沥青混合料低温抗裂性能的试验主要有直接和间接拉伸试验、单轴压缩试验、弯曲试验、受限时间的温度应力试验、弯曲蠕变试验、应力松弛试验及切口小梁试件的弯曲试验等。这些试验各有特点，试验设备和难度各异，所得参数也各有区别。沥青混合料的低温抗裂性取决于其变形能力和强度，变形能力好、强度大的混合料抗裂性能均很好。通过低温弯曲试验可以对其低温抗裂性进行评价。

1.3　水稳定性

水稳定性也是评价沥青路面耐久性的关键指标[6-7]。由于再生沥青混合料中含有老化的沥青，导致其抗水侵害能力降低，水稳定性变差，因此需对其影响进行试验。常见的试验方法有浸水马歇尔试验、浸水车辙试验、真空饱水冻融循环试验后劈裂试验及真空饱和后浸水马歇尔试验等[8-9]。本次采用浸水马歇尔试验和真空饱水冻融循环后劈裂试验，进行再生混合料的水稳定性评价。

2旧料掺加量对稳定性的影响

由上述分析可知，沥青混合料稳定性主要从高温稳定性、低温稳定性和水稳定性三个方面评价。本章主要研究不同的旧料掺配率(掺加量)对再生沥青混合料稳定性能的影响规律，选择残留稳定度、残劈裂强度、动稳定度和弯拉应变作为试验测量指标。动稳定度由车辙试验得到，用于评价高温稳定性；弯拉应变由低温弯曲试验得到，用于评价低温稳定性；残留劈裂强度和残留稳定度用于评价水稳定性。分别按照掺配率0%、20%、30%、40%、50%、60%和70%进行马歇尔试验。选择与旧料中相同的石灰岩作为新料，新沥青选择克拉玛依粘稠70#A级道路石油沥青，再生剂选择英达RAF0020。马歇尔试验结果见表1，路用性能试验结果见表2。

表1　马歇尔试验结果表

由表1可知，随着旧料掺配率的增大，稳定度逐渐增大，其他指标变化很小。

表2　不同掺配率再生沥青混合料路用性能试验汇总表

将表2中的结果，分别做旧料掺配率与残留稳定度、残劈裂强度、动稳定度和弯拉应变的关系曲线，分别见图1~4。

图1　旧料掺配率与残留稳定度的关系示意图

图2　旧料掺配率与残劈裂强度的关系示意图

由表2和图1、图2可知：随着旧料掺配率的提高，浸水马歇尔残留劈裂强度和残留稳定度都逐渐减小，两者变化趋势相似，表明随着旧料掺量的增加，其粘附性降低，导致再生沥青混合料的水稳定性逐渐降低。

图3　旧料掺配率与动稳定度的关系示意图

由表1和图3可知，再生沥青混合料的动稳定度均>800，符合规范的规定，随着旧料掺配率的增大，动稳定性先增大后减小，呈单驼峰状，在掺配率为40%时，其值最大。分析造成此种变化特点的原因是旧料中老化的沥青黏度较大，随着掺配率的增加，对混合料高温稳定性能有明显的改善作用，动稳定性也增加，变形变小，当掺配率达到一定程度后，掺量的增加对混合料粘聚性能影响开始显现，导致粘聚性能迅速减小，其高温稳定性变差。

图4　旧料掺配率与弯拉应变的关系曲线图

由表1和图4可知，随着旧料掺配率的增加，弯拉应变逐渐减小，低温性能逐渐变差，主要是由于沥青在日照、温度和车辆载荷等影响下，变硬变脆，逐渐老化导致的。

3再生剂对稳定性的影响

旧料掺配率(掺加量)对再生沥青混合料稳定性能有重要影响，此外再生剂对热再生沥青混合料稳定性能也具有较大影响。试验方法与上一章类似，试验测量指标仍为残留稳定度、残劈裂强度、动稳定度和弯拉应变。本章研究再生剂对再生沥青混合料的影响，选择旧料掺配率为0%、20%、30%、40%和100%，进行加再生剂和不加再生剂的对比试验。试验结果见表3。

表3　再生沥青混合料路用性能试验结果表

根据表3试验结果，分别做不同旧料掺配率下掺和不掺再生剂的残留稳定度、残劈裂强度、动稳定度和弯拉应变的变化曲线，分别见图5~8。

图5　掺加再生剂与不掺再生剂残留稳定度曲线图

图6　掺加再生剂与不掺再生剂劈裂强度曲线图

图7　掺加再生剂与不掺再生剂动稳定度曲线图

图8　掺加再生剂与不掺再生剂弯拉应变曲线图

从表3和图5~8可知：掺加11%再生剂后，其残留稳定度、冻融劈裂强度、弯拉应变均好于未掺加再生剂的再生混合料；掺加再生剂后的再生混合料动稳定性小于未掺加；掺加再生剂可以调节旧料中沥青的胶体结构，使其黏度降低，流变性增加，能提高再生沥青混合料的水稳定性和低温稳定性，但是也使其高温稳定性有一定的降低。

沥青选择克拉玛依70#A级道路石油沥青，再生剂选择英达RAF0020，再生剂用量为11%，旧料掺配率采用30%，最佳油石比为4.1%。按照次配

比进行再生沥青混合料的拌和，待稳定后进行取样，并进行室内试验，其结果均能满足施工规范的要求。

4结语

再生沥青混合料的马歇尔试验均满足规范的规定，随着旧料掺配率的增大，稳定度变大，其他指标变化很小；随着旧料掺配率的提高，浸水马歇尔残留劈裂强度和残留稳定度都逐渐减小；再生沥青混合料的动稳定均>800，符合规范的规定，随着旧料掺配率的增大，动稳定性先增大后减小，呈单驼峰状，在掺配率为40%时，其值最大；随着旧料掺配率的增加，弯拉应变逐渐减小，低温性能逐渐变差，主要是由于沥青在日照、温度和车辆载荷等影响下，变硬变脆，逐渐老化导致的。

参考文献

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Experimental Study on the Stability Performance of Thermal Recycled Asphalt Mixture

ZHANG Yan

(Xinjiang Communications Construction Group Co.，Ltd.，Urumqi，Xinjiang，830016)

Abstract：In order to protect the environment，improve the degree of resource utilization and reduce the construction costs，and with the relationship among water stability，high-temperature stability，low-tem-perature crack resistance，old-material blending amount，grading and other factors of thermal recycled asphalt mixture as the research focus of asphalt pavement recycling technology，this article conducted the indoor experimental study.The results showed that：with the increase of old-material blending ratio，the water stability and low-temperature cracking resistance of recycled asphalt mixture decreased，the high-temperature stability firstly increased and then decreased，and when the blending ratio was 40%，the high-temperature stability reached the maximum；and the road performance of recycled asphalt mixture can meet the requirements of specifications.

Keywords：Asphalt pavement；Old-material blending ratio；Recycled asphalt mixture；Stability；Experi-mental study

文章编号：1673-4874(2015)12-0019-05

中图分类号：U416.26

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.12.004

作者简介

收稿日期：2015-11-25