再生沥青掺入量对沥青混合料性能影响分析

□文/刘 洋

再生沥青掺入量对沥青混合料性能影响分析

□文/刘 洋

主要研究不同再生沥青掺入量对沥青混合料高温抗车辙、低温抗缩裂以及抗水损害性能的影响。通过改变再生沥青混合料的掺入量，分别对其进行了马歇尔试验、高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性。结果表明：随着再生沥青掺入量的增加，混合料的马歇尔稳定度、高温稳定性、水稳定性有提高的趋势，低温抗裂性降低。

再生沥青；掺入量；混合料；性能

高等级公路大部分采用沥青作为路面材料。很多沥青路面由于自然环境的破坏以及使用年限的到达，需要进行维修或者翻修，随之产生很多沥青废料，沥青废料不仅会占用土地，同样会造成环境污染。为降低工程造价，同时保护环境，沥青废料的重复利用成为必然趋势。沥青路面的再生利用，就是将旧沥青路面经过翻挖、回收、破碎、筛分等方法处理后，与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌和成混合料，能够满足一定的路用性能并重新铺筑于路面的一整套工艺[1]。本文主要是研究再生沥青掺加量对沥青混合料性能影响。

1 沥青材料的选择及再生沥青掺入量的确定

选择天津市某高速公路表面层铣刨料，通过对原路面进行调查与取样分析，原沥青混合料级配为AC-20，原石料为石灰岩。再生沥青混合料选择AC-20密级配，新集料采用石灰岩，新沥青混合料为AC-20密级配，通过查找资料并根据我国沥青老化情况进行研究分析，试验选择某常用再生剂。

参照国内外各类场拌再生沥青试验数据（再生沥青的用量一般为10%～50%），采用平行试验，再生沥青混合料的掺入量分别为25%、40%，分别对其进行马歇尔试验、高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性试验，采用AC-20全新沥青混合料作为参照组对试验数据进行对比分析。试验过程中，除再生沥青掺入量有差别外，其他试验条件均相同。

2 不同再生沥青掺入量的沥青混合料试验

2.1 马歇尔试验对比分析

采用马歇尔稳定度试验，用标准方法将3种混合料（全新料、25%再生料、40%再生料）制成尺寸为φ（101.6±0.25）mm×（63.5±1.3）mm的试件，测定试件的尺寸满足要求后，按照规定的方法分别测定试件的毛体积密度、空隙率、矿料间隙率以及沥青饱和度，将恒温水浴调节至（60±1）℃，采用马歇尔试验仪，分别测得沥青混合料的稳定度和流值指标，见表1。

表1 沥青混合料马歇尔试验结果

由表1可知，各试验组的结果均满足马歇尔试验结果的技术标准要求。随着再生混合料掺入量的增加，沥青混合料的毛体积密度增大空隙率减小，马歇尔稳定度明显增大，其他指标变化不明显，可能由于老化沥青结构随着再生剂的掺入而发生了改变从而导致混合料变得越来越密实。

2.2 高温稳定性对比分析

为测定沥青混合料的高温稳定性，拟采用T0719—1993《沥青混合料车辙试验》试验方法制成300 mm× 300 mm×50 mm的车辙试模并分别对3种混合料进行车辙试验，采用CZ-4型车辙试样成型仪成型试件。为保证试验数据更精确，每个试验组分别制作3个相同试件，舍弃不合理的数据，取动稳定度的平均值，见表2。

表2 高温稳定性试验结果

由表2可知，随着再生沥青掺入量的增多，沥青混合料的平均动稳定度提高，混合料的高温稳定性增强。原因分析：旧料沥青粘度较大且由于旧沥青中矿粉较多（长时间的行车荷载作用下，骨料被磨细），随着沥青再生料掺入量的增加，混合料整体粘度增加，沥青和骨料之间的粘结力增大，导致沥青和骨料之间的粘滞阻力增加，使得整体抗剪切能力增强。

2.3 低温抗裂性对比分析

沥青混合料的低温抗裂性主要反映的就是路面的收缩裂缝，在较为寒冷的北方，沥青路面的开裂现象更为严重，采取何种配比来降低沥青路面开裂的速率成为越来越多的学者研究的重点。

为分析再生沥青混合料的掺入量对沥青低温抗裂性能的影响，采用MST-810试验设备并采用T 0715—1993《沥青混合料弯曲试验》方法，轮碾法成型试件，保证切割而成的小梁试件尺寸符合长（25±2）mm、宽（30±2）mm、高（35±2）mm的要求。在试验温度（-10± 0.5）℃、加载速率50 mm/min的条件下对3组试件进行低温弯曲试验，试验结果见表3。

表3 低温抗裂性试验结果

随着再生料掺入量的增加弯曲劲度模量增大，再生料的掺入量从0%增加到40%，弯曲劲度模量增加了近25%，再生料的掺量和弯曲劲度模量之间几乎呈线性关系。低温抗裂性能随着再生料掺入量的增加而降低。混合料变脆原因：沥青的老化，分子质量大的分子含量增多，轻质物含量减少，再生剂只能将老化沥青还原一部分，随着再生料掺入量的增加导致沥青混合料的低温抗裂性降低，从沥青低温抗裂性单方面考虑，应严格控制再生料的掺入量。

2.4 水稳定性对比分析

我国沥青路面的损坏大部分与水有关，水可以侵入沥青与集料的界面导致集料剥落，水通过沥青路面的缝隙进入到路面内部导致路基湿软，若不及时处理将会严重影响公路的整体稳定性，降低其使用寿命，南方等多雨地区水损害现象更为严重。

为分析再生沥青掺量对混合料水稳定性的影响，采用T0730—2000《沥青混合料渗水试验》方法使用渗水仪对3组试件进行渗水试验，试验结果见表4。

表4 水稳定性试验结果

由表4可知，随着再生料掺入量的增加，渗水系数有减小的趋势但减小量不明显，究其原因可能为再生料中沥青的裹覆力较强，使得混合料的整体密实性有所提高，孔隙率减小，从而阻止了水的进一步渗入。

3 试验结果分析

随着再生料掺入量的增加，混合料的高温稳定性有增大的趋势，可能由于原沥青老化导致的沥青质等大分子物质增多，另外掺入再生剂不能完全保证老化沥青恢复到原样，再生沥青具有较高的粘度。则沥青混合料随着再生沥青混合料掺入量的增加高温稳定性有所提高。

随着再生料掺入量的增加，混合料的低温抗裂性能减小，可能是由于沥青老化导致其劲度增大，沥青硬度增加，在外力作用下容易发生破坏，再生沥青的掺入影响了沥青混合料整体的低温抗裂性。

与全新料相比，掺入再生料的沥青混合料水稳定性有了明显的提高。原因：旧料中的沥青与集料之间有了较好的裹覆力，掺入再生剂并不能完全把旧料转移到新料中去，所以随着再生料掺入量的增加混合料整体密实，抗水能力增强。

4 结论

1）通过室内试验证明再生沥青的掺入量控制在45%以内，沥青混合料的高温稳定性低温抗裂性以及水稳定性等各项指标，均能满足技术要求。

2）随着再生沥青掺入量的增加，与全新沥青相比，混合料的马歇尔稳定度有了明显的提高，主要由于旧料的老化，提高了混合料的高温抗剪能力。

3）通过对3组试验数据进行分析，随着再生沥青的掺入量增加，与新沥青进行比较，抗高温性能有了很大提高，但是低温稳定性有些下降，应适当控制再生沥青的掺量，以保证沥青混合料的低温抗裂性满足要求。

4）再生剂并不能完全把老化沥青转移到新沥青中去以及沥青的复杂结构是影响老化沥青再生的根本原因，这些原因对沥青混合料的性能有了很大影响。

[1]JTGF 41—2008，公路沥青路面再生技术规范[S].

[2]张金喜，李 娟.我国废旧沥青混合料再生利用的现状和课题[J].市政技术，2005，23（6）：340-344.

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U414

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1008-3197（2016）06-63-02

10.3969/j.issn.1008-3197.2016.06.021

2016-06-08

刘 洋/女，1986年出生，工程师，天津市海河基础设施建设有限公司，从事工程技术管理工作。