温再生沥青混合料路用性能的试验研究

张德豪　刘岩

【摘要】温再生沥青混合料是一种基于温拌沥青技术的新型再生沥青混合料，实现了旧沥青混合料（RAP）循环利用和节能减排的双重目标。本文通过与热再生沥青混合料的对比试验，研究了不同旧料掺量下温再生沥青混合料的路用性能。结果表明：温再生沥青混合料各项指标均已接近或达到了热再生沥青混合料的性能，而且旧料的掺配率可以提高10%左右；旧料掺量为20～30%时，温再生混合料的性能良好，可用于城市道路沥青路面的建设。

【关键词】温再生沥青混合料；热再生沥青混合料；路用性能；掺量

Abstract：Warm-recycled asphalt mixture is a new type of pavement material that can realize the RAP recycling and energy saving and emission reduction. Trough the comparative test of hot-recycled asphalt mixture， the article studied the comprehensive pavement performance of warm- recycled asphalt mixture with the addition of different reclaimed asphalt pavement（RAP） admixture amount. The results showed that： all indicators of the warm- recycled asphalt mixture were close to or reached the performance of hot-recycled asphalt mixture，and the admixture amount of RAP can be improved about 10%. The RAP content should be among 20～30% when the WMA recycled mixture used in high grade highway construction.

Key Words：warm- recycled asphalt mixture， hot-recycled asphalt mixture，performance evaluation，admixture amount

0引言

随着合肥市经济的快速发展和城市定位的大幅提升，既有的城市道路已经无法满足城市发展的需要。近年来，合肥市对老城区的多条市政道路进行了大规模的改扩建，并通过“畅通一环，打通中环，改造二环”工程的实施，全面提升城市交通服务水平。在城市道路改扩建中，产生了大量的废旧沥青混合料，这些废旧沥青混合料如不加以利用，不仅会造成资源的大量浪费，而且因为需要堆放场地，还会造成空间浪费和环境污染。因此，沥青路面再生技术逐渐引起研究与工程人员的广泛关注。在我国，广泛应用的沥青路面再生技术主要是厂拌冷再生技术 [4]，厂拌热再生混合料具有较好的使用性能良好，但是存在能耗大、污染严重、旧料掺配比例低、成本高等缺点，而温再生沥青混合料技术可以极大地弥补这一缺陷，通过添加合适的温拌剂，可以降低热再生混合料的拌和温度、节能减排、减少沥青及再生剂的老化、提高旧料掺配率，势必带来巨大的社会效益和环境效益[5]。作为一门新兴技术，国内外对温再生混合料技术的研究和利用较少。

本文针对合肥市城市道路改扩建中产生的废旧沥青混合料再生利用，以同济大学道路材料实验室为依托，通过热再生沥青混合料的对比试验，对温再生沥青混合料的路用性能进行了评价分析。

1原材料

1.1温拌剂

本文选用Evotherm DAT-H5温拌添加剂进行温再生混合料研究。按照美德维实伟克公司温拌沥青的研究经验，在室内试验条件下，对于普通沥青混合料可将沥青：温拌剂按照9：1的比例关系进行拌和[6]。考虑到新旧沥青混溶以及温拌剂对旧沥青的作用较少，本文将沥青与温拌剂的比例调整为10：1。

1.2旧料

本研究选用的旧料（RAP）为某城市道路改建工程中生产的废旧沥青混合料，分成细档0-5mm和粗档5-15mm两档。各档旧料沥青含量见表1，旧沥青的三大指标见表2，抽提后旧料筛分结果见表1.3。

1.3其他材料

针对市政道路上面层，温再生混合料采用AC-13级配，新集料采用玄武岩，矿粉由石灰岩磨制而成，新沥青使用SBS改性沥青。SBS改性沥青的三大指标数据见表4。

2最佳沥青用量的确定

2.1级配设计

参照《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）中对热再生混合料级配设计的要求，本研究以RAP中的矿料和新矿料的合成级配作为级配设计依据进行相关级配设计。据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）[10]，设计不同RAP掺量下AC-13级配，见表5，<0.075mm矿料以矿粉代替，矿粉总量占集料总重量的3%。

2.2最佳沥青用量的确定

采用馬歇尔试验方法确定不同RAP掺量下，温再生及热再生沥青混合料的最佳沥青用量，如表6所列。

对比表6中的数据，可以看出：相同RAP掺量下，温再生混合料的最佳沥青用量大于热再生混合料，这是由于温再生混合料拌和温度较低，RAP中旧沥青未能充分融化，与新沥青的混合程度要差一些，为达到同样的空隙率，需要加入更多的新沥青。

3路用性能评价

为了检验和对比分析不同旧料掺量下温拌再生沥青混合料AC-13的路用性能，对分别加入了20%、30%和40%旧料的温再生沥青混合料进行了高温稳定性能、水稳定性能、低温抗裂性能等相关性能试验，并与热再生沥青混合料进行了对比分析。

3.1高温稳定性评价

沥青高温稳定性是指沥青路面在高温条件下抵抗流动变形的能力。目前，评价沥青混合料高温性能的试验方法很多，其中，车辙试验在我国应用最为广泛，它通过板块状试件与车轮间的往复相对运动，模拟沥青路面在行车荷载反复作用下产生的变形，该方法可以很好的反应车辙的形成和发展过程[11]。本研究的车辙试验结果见表7。

由表7中数据可知，同一RAP掺量下，温拌再生沥青混合料动稳定度略低于热再生沥青混合料，但远高于规范 2800次/mm以上的要求，说明温拌再生沥青混合料具有良好的高温稳定性能。而不管对于温拌再生还是热拌再生混合料，随着RAP掺量的增加，混合料的高温稳定性都在不断提高。

3.2水稳定性评价

温拌剂EVOTHERM中含有约30%的水分，由于温拌再生沥青混合料集料加热温度、拌和温度较低，且拌和时间较短，拌和过程中部分水分会残留在沥青混合料中，可能会降低温再生混合料的水稳定性能。本文采用冻融劈裂强度试验评价温拌再生沥青混合料的水稳定性。试验结果见表8：

由表8可知，RAP的掺入会降低温拌沥青混合料的水稳定性，相同RAP摻量下温再生沥青混合料水温性能要优于热再生混合料。RAP掺量为20%时，温再生沥青混合料残余强度比为87.5%，混合料水稳性能良好，但随着RAP掺量的增加，混合料的TSR逐渐降低，当RAP掺量为40%时，温再生混合料TSR已降至规范要求以下，而热再生混合料TSP在RAP掺配率30%时便已经不满足规范要求。因此，本研究中选用的旧料进行温再生利用时，从水稳定性的角度考虑，RAP的掺配率应小于40%，使用热再生技术时，RAP的掺配率不超过30%。

3.3低温抗裂性

沥青路面的抗裂性能很程度上取决于沥青材料的低温性质，温再生沥青混合料的拌和温度较低，旧料中沥青多处于熔融状态，与新沥青很难均匀搅拌，此外旧沥青的老化程度也较高，这些都会对沥青混合料的低温抗裂性能产生影响，本文采用低温小梁弯曲试验方法来评价温拌再生沥青混合料的低温抗裂性能。试验结果见表9。

试验结果表明，温再生混合料的低温性能优于热再生混合料，且随着RAP掺量增加，两种再生混合料的低温性能逐渐下降，在RAP掺量为40%时，温再生沥青混合料的最大弯拉应变人能满足规范的相关要求。而对于热再生混合料，由于其再生过程中，沥青老化程度要高于温再生混合料，40%掺量下的热再生混合料低温性能已经不能满足规范要求。

在不添加再生剂的情况下，旧料掺量20%时，温再生混合料的性能良好，可以应用于市政道路面层；旧料掺量30%时，温再生混合料的性能是有保障的，可以尝试使用；当旧料掺量40%时，虽然各主要性能指标尚可基本满足规范要求，但是根据试验中观察到现象，本文不建议把旧料掺量40%及以上的温再生混合料应用于市政道路上面层。但是旧料掺量40%甚至50%的温再生混合料有实际应用的潜力。

4结语

（1）考虑到温拌剂对旧沥青的作用较少，本文将沥青与温拌剂的比例调整为10：1以期取得更大的经济效益。

（2）随着旧料掺量的增加，温再生沥青混合料的高温性能得到改善，低温性能和水稳定性能逐渐降低；试验结果表明旧料掺量为20～30%时，温再生混合料的性能良好，可用于城市道路沥青面层的建设。

（3）使用同种旧料，在不添加再生剂的情况下，相比于热再生混合料，温再生混合料的新沥青用量要多一些；但是相同旧料掺量下，温再生混合料的水稳定性和低温性能优于热再生混合料，旧料的掺配率可以提高10%左右。

参考文献：

[1] 李振. 温拌再生沥青混合料性能评价研究[D]. 北京：北京建筑工程学院，2008.

[2] 章顺风. Evotherm 温拌再生沥青混合料技术研究[D]. 长沙：湖南大学，2010.

[3] 侯曙光. 热拌与温拌沥青混合料和易性试验[J]. 南京工业大学学报，2011，33（5）：36-39.

[4] 中华人名共和国行业标准. 公路沥青路面再生技术规范（JTG F41-2008）[S].北京：人民交通出版社，2008.

[5] 黄明，王鹏，李彦伟，黄卫东.温拌再生沥青混合料关键技术研究与性能评价[J].公路，2012，10：162-166.

[6] 张镇，刘黎萍，汤文.Evotherm温拌沥青混合料性能研究[J].建筑材料学报，2009，12（4）：438-441.

[7] 郭天惠，郭鹏. 温拌再生沥青混合料压实温度的确定[J].中外公路，2012，32（3）：291-294.

[8] 中华人名共和国行业标准.《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.

[9] 刘岩，黄琴龙.布敦岩沥青改性沥青混合料的路用性能研究[J]. 西部交通科技，2012，10：12-16.