不同新沥青混合料掺配比例现场热再生沥青混合料路用性能分析

黄育华，陈楚鹏，方 杨

(广东华路交通科技有限公司，广州 510420)

0 引言

目前，在我国已建成的高速公路中，沥青路面一般情况下只能使用10～15年，每年由于大修而产生大量的废旧沥青混合料，若不将这些旧料有效利用，不仅浪费资源而且还会造成环境污染[1-3]。现场热再生技术是指沥青路面就地热再生，即用就地热再生机组将旧沥青路面加热、翻松，添加再生剂、新沥青混合料，然后重新搅拌后摊铺、压实成型的路面维修工艺。对于沥青路面存在裂缝、车辙坑槽等病害但结构承载能力良好的公路，采用现场热再生技术可取得良好的效果。但是国内对现场热再生技术的应用研究较少，研究多集中在只采用再生剂再生的方式，尤其是新沥青混合料对再生沥青混合料的影响研究较少。

本文通过对比分析0%、5%、15%和25%新沥青混合料掺配比例下再生沥青混合料的路用性能，研究新沥青混合料对再生沥青混合料产生的影响。

1 原材料试验

1.1 新沥青

采用壳牌70#基质沥青并按照现行规程的试验方法对其进行测试，主要技术指标如表1所示，其主要用于新沥青混合料。

表1 壳牌70#沥青技术指标

1.2 旧沥青混合料

旧沥青混合料中旧改性沥青混合料是广惠高速公路路面养护工程中产生的废旧料，该路面工程经过多年使用后，沥青严重老化，但是经过检测后结构承载力较好，因此部分路段采用现场热再生技术再生。普通沥青来自于养护工程中多余的废旧材料，本文采用抽提法对RAP矿料进行筛分，分析RAP的级配，测定集料的级配，其结果如表2所示。测定各档混合料的沥青含量，旧SBS改性沥青混合料的沥青含量为5.0%，旧普通沥青混合料的沥青含量为4.9%。

表2 旧沥青混合料集料级配

1.3 新沥青混合料

一般情况下，沥青路面现场热再生工艺加入的新沥青混合料比例应控制在30%以内。旧料的沥青的性质、集料的级配状况以及再生料的用途和施工条件等决定了新沥青混合料的掺量。本文结合旧料的情况，确定新料掺配率分别为0%、5%、15%和25%，通过室内试验研究，确定再生沥青混合料中新沥青混合料的掺配比例。考虑旧料的级配情况，采用新沥青混合料的级配如表3所示，集料各项指标均符合规范规定。对于新沥青混合料的沥青用量，按照马歇尔设计方法确定AC-13的最佳沥青用量，新沥青混合料掺配率再生料主要是通过性能检测与分析来判断其用量是否合适，施工中重点控制的是再生剂掺量及新料掺量，因此新沥青混合料的沥青用量可在室内试验确定，本次新沥青混合料的油石比为5.3%。

表3 新料AC-13合成级配

2 试验方案设计

2.1 设计方法

马歇尔设计方法是我国常用的沥青混合料设计方法，其接受度广，简单易行，因此采用该方法设计现场热再生沥青混合料对于指导实际生产和推广现场热再生沥青路面施工工艺更有意义[4-6]。本文采用该方法对不同的新沥青混合料掺配比例现场热再生沥青混合料路用性能进行研究，并用该方法进行混合料配合比设计。

现场热再生由于旧料比例较大，一般旧料比例都在80%左右，因此旧料自身性能决定了路用性能。试验确定了新沥青混合料不同掺配比例下两种性质的再生沥青混合料的路用性能，从而为确定合适的新料掺配比例提供依据。

2.2 再生沥青混合料级配设计

对按照0%、5%、15%和25%新沥青混合料掺配比例下再生沥青混合料，不断调整级配，保证不同新沥青混合料掺配比例下AC-13型级配基本相同，级配设计如图1和图2所示。

图1 旧SBS改性沥青混合料级配

图2 旧普通沥青混合料级配

2.3 性能评价

性能试验包括高温稳定性(车辙试验)、低温抗裂性(弯曲试验)、水稳定性(浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂试验)。

3 结果与讨论

3.1 再生沥青混合料的水稳定性能

按照马歇尔设计方法的水稳定性评价标准，采用浸水马歇尔和冻融劈裂试验评价水稳定性，其结果如图3和图4所示。

图3 残留稳定度试验结果

图4 冻融劈裂试验结果

对于浸水残留稳定度指标而言，旧普通沥青混合料和旧SBS改性沥青混合料的再生沥青混合料的残留稳定度随着新沥青混合料的增加改变不显著，没有线性相关关系。旧普通沥青混合料和旧SBS改性沥青混合料的再生沥青混合料的冻融劈裂强度比随着新沥青混合料的增加而增大。对于旧普通沥青混合料，加入5%新沥青混合料时，冻融劈裂强度比增加9.5%，因此新沥青混合料可以显著改变再生沥青混合料的冻融劈裂强度比。加入新沥青混合料后，再生料的水稳定性均符合要求，这表明再生沥青混合料经过合适的新沥青混合料掺配，可以具有良好的抗水损害能力，适用于实际生产。

3.2 再生沥青混合料的高温性能

本文采用目前广泛使用的规范规定的车辙动稳定度来评价再生料的高温性能，试验结果如图5 所示。

图5 动稳定度试验结果

从图5可以看出，随着新沥青混合料的加入，无论是旧改性沥青混合料还是旧普通沥青混合料都随着新料掺量的增大，动稳定度指标逐渐减小。其中旧普通沥青混合料随着新沥青混合料的增加呈线性下降，具有很好的线性下降趋势；对于旧改性沥青混合料加入5%新沥青混合料时其动稳定度下降约45%，然后随着新沥青混合料掺量的增加，不再表现出明显的下降趋势。废旧沥青混合料经过长期使用后，沥青中轻质油份大部分都挥发，因此高温性能较好。加入新沥青混合料后，再生沥青混合料的动稳定度下降，但是均远远大于规范的要求。

3.3 再生沥青混合料的低温性能

从试验可操作性、技术难度和可推广性考虑，采用现行规范规定的沥青混合料弯曲试验来评价再生沥青混合料的低温性能。其成型条件和试验条件均严格按照规范要求进行，试验结果如图6所示。

图6 低温弯曲试验结果

无论是旧改性沥青混合料还是旧普通沥青混合料，再生后混合料的低温抗弯拉应变均远远大于旧沥青混合料，再生沥青混合料的低温抗弯拉应变随着新沥青混合料的掺配比例增加而增大，这说明再生沥青混合料随着新沥青混合料掺配比例增大而逐渐变好。掺加5%新沥青混合料后旧改性再生沥青混合料和旧普通再生沥青混合料的极限弯拉应变均得到较大提升。试验结果表明，当不掺加新沥青混合料时，旧改性沥青混合料的低温抗弯拉极限应变刚好符合规范的要求，但旧普通沥青混合料的低温性能不能满足，加入新沥青混合料后可改善旧普通沥青再生混合料的性能，从而使得其低温性能满足规范规定。

4 工程应用

广惠高速公路是交通部规划的国家高速公路网第十五横汕尾至云南清水河公路的重要路段，也是广东省规划的干线公路中的重要组成部分。通车多年后，桥面出现了裂缝、坑槽等病害，2017年在广惠高速公路西福河大桥及萝峰寺大桥桥面采用就地热再生工艺进行了养护，在桥面旧料中加入5%新沥青混合料进行现场热再生，施工过程中，在现场进行混合料取样检测，其各项指标均符合规范要求。

5 结论

对旧SBS沥青混合料和旧普通沥青混合料在不同新沥青混合料掺量下进行再生，开展了大量室内试验研究再生沥青混合料路用性能，得到以下主要结论：

(1)旧SBS改性沥青混合料和普通沥青混合料经再生后均具有较好的高温稳定性，水稳定性能基本符合，但低温性能下降，不能满足规范要求。对于北方低温地区，需要加入新沥青混合料提升其低温性能。对于南方湿热地区，可以考虑适当放宽低温性能，不掺加新沥青混合料，从而提高其高温性能。

(2)随着新沥青混合料掺量的增加，再生沥青混合料高温稳定性逐渐下降，低温性能逐渐提升；掺入5%的新沥青混合料即可大幅提升再生沥青混合料的低温性能。

(3)随着新沥青混合料掺量的增加，再生沥青混合料的残留稳定度没有明显改变，冻融劈裂强度比逐渐增加，建议采用冻融劈裂比评价再生沥青混合料的水稳定性能。