RAP掺量对Sasobit 温拌再生沥青混合料性能的影响分析

林荣团 邓国忠

摘要：为研究RAP掺量对Sasobit温拌再生沥青混合料路用性能的影响，文章在Sasobit掺量为3%，RAP掺量分别为20%、30%、40%的条件下成型沥青混合料试件，测定了各项路用性能参数，对温拌再生沥青混合料的路用性能进行研究，并将不同的RAP掺量视为不同维度，采用各路用性能指标与RAP掺量为0时的欧几里得距离评价了Sasobit温拌再生沥青混合料性能对RAP掺量敏感性，提出了基于欧几里得距离的Sasobit温拌再生沥青混合料极限RAP掺量确定方法。结果表明：RAP的掺入增强了混合料的高温性能，降低了混合料的低温性能和水稳定性能，且当RAP掺量>20%时，混合料的动稳定度指标显著增大;当RAP掺量>30%时，浸水残留稳定度比衰减较大。由此，提出了采用欧几里得距离确定极限RAP掺量的方法，且当Sasobit用量为3%时，RAP的最大掺量宜≤24%。

关键词：温拌;再生沥青;路用性能;RAP掺量

0 引言

沥青路面再生技术可以实现对废弃沥青路面材料（RAP）的重复利用，减少了新道路建筑材料的使用量，减少了因石料开采对环境的破坏，同时也节约了道路建设成本[1-2]。对于沥青路面的再生方式，可根据拌和温度分为热再生和冷再生，而用作沥青面层，尤其是上面层材料多采用热再生技术[3-4]。然而，在热再生过程中，往往要求混合料具有更高的拌和温度，以保证新旧沥青材料的充分混合，而更高的拌和温度一方面易造成沥青在拌和过程中的过度老化，同时从安全和环保的角度也是不利的[5]。Sasobit温拌劑是一种沥青降粘剂，可以通过降低沥青的高温黏度的方法降低混合料的拌和温度，从而解决热再生技术拌和温度较高的问题[6]。

本文通过在Sasobit掺量为3%，RAP掺量为20%、30%、40%的条件下成型沥青混合料马歇尔试件、小梁试件和车辙试件，测定混合料试件的动稳定度、低温破坏应变、浸水残留稳定度比和冻融劈裂强度比，对温拌再生沥青混合料的性能进行研究，并提出采用欧几里得距离确定RAP掺量的方法对Sasobit温拌再生沥青混合料性能进行综合评价，也基于此提出了Sasobit温拌再生沥青混合料的极限RAP掺量确定方法。

1 原材料和混合料设计

实验所用沥青路面回收材料（RAP）由某高速公路沥青路面铣刨得到，通过燃烧法测得RAP中的油石比为4.1%，RAP中的集料颗粒组成如表1所示。试验用新沥青为KLMY90#沥青，技术指标如表2所示。粗集料为玄武岩，技术指标如表3所示。

2 RAP掺量对混合料性能的影响

在Sasobit掺量为3%，RAP掺配率分别为20%、30%和40%的条件下成型沥青混合料车辙试件、马歇尔试件和小梁试件，对不同RAP掺配率下温拌再生沥青混合料的路用性能进行了测定。

采用沥青混合料车辙试验仪对不同RAP掺配率下的温拌再生沥青混合料的动稳定度进行了测定，并以此对其高温性能进行评价。实验结果如表5和图1所示。

从表5和图1可以看出，当不掺RAP时，温拌沥青混合料的各项性能均能满足技术规范要求，而随着RAP掺量的增加，温拌再生沥青混合料出现动稳定度增大，浸水残留稳定度比、冻融劈裂强度比和低温破坏应变均出现下降，即RAP的掺入增强了混合料的高温性能，降低了混合料的低温性能和水稳定性能，且当RAP掺量超过20%时，混合料的动稳定度指标显著增大;当RAP掺量超过30%时，浸水残留稳定度比衰减较大。同时可以看出，温拌再生沥青混合料的高温性能和水稳定性能仍能满足规范要求，而低温性能则难以满足规范要求。

3 RAP适宜掺量的确定

在任意RAP掺量下，温拌再生沥青混合料的各项路用性能可视为不同维度，即此时混合料的性能是由多个维度共同决定的，任意维度都只能反映混合料性能的一个方面，所有维度的指标共同反映了混合料在该掺量下的路用性能。因此，为综合评价RAP掺量对各项性能的影响程度，本文采用了欧几里得距离对其RAP掺量对温拌再生沥青混合料路用性能的影响进行评定。

在数学中，欧几里得距离是一个通常采用的距离定义，它是在m维空间中两个点之间的真实距离，可用式（1）进行计算：

采用式（1）对不同RAP掺量下混合料性能与不掺RAP时混合料性能的欧几里得距离进行计算，结果如表6和图2所示。

从表6和图2可以看出，随着RAP掺量P的增加，混合料路用性能距离初始状态（P=0）的欧几里得距离D逐渐增大，即混合料的综合路用性能发生连续衰减，这与上节的结论一致。同时，欧几里得距离D与RAP的掺量P近似满足二次函数，如式（2）所示。

若将满足施工规范要求的路用性能临界值作为一个单独的点，则动稳定度、残留稳定度比、冻融劈裂强度比和低温破坏应变共同组成该点的四个维度。本文以夏炎热、冬冷、潮湿区为例，取气候分区为夏热，该点的四个维度分别为：动稳定度为800次/mm，浸水马歇尔试验残留稳定度比为80%，冻融劈裂强度比为75%，低温破坏应变为2000με，则该点到RAP掺量为0点的欧几里得距离D0通过计算为633，则将D0=633代入式（2）可得RAP的临界掺量为P0=24%。因此可以认为，从综合路用性能上讲，Sasobit温拌再生沥青混合料的RAP掺量应≤24%。

综上所述，本文给出了基于综合路用性能的再生沥青混合料RAP掺量控制方法，其步骤如下：

步骤1：通过室内试验得出不同RAP掺量下的混合料路用性能指标值，试验中RAP掺量应覆盖可能使用掺量的最高值;

步骤2：计算各RAP掺量时混合料路用性能与不掺加RAP时路用性能的欧几里得距离D;

步骤3：通过数据拟合得出欧几里得距离D与RAP掺量P的关系模型;

步骤4：计算道路所在地所对应沥青路面分区所要求的路用性能极限值与RAP掺量为0时混合料性能间的欧几里得距离D0;

步骤5：将D0代入步骤3所建立的关系模型中，求解所处临界的RAP掺量P0。

该方法综合表述了沥青混合料的各项性能，为RAP的最大掺量确定提供了新的依据。

此外，对该二次函数进行求导，可获得欧几里得距离D随RAP掺量P的衰减速度，如式（3）。

可以看出，欧几里得距离的衰减速度dD/dP与RAP掺量近似呈线性相关关系，在一定范围内，RAP掺量越大，混合料性能降低越快。

4 结语

（1）RAP的掺入增强了混合料的高温性能，降低了混合料的低温性能和水稳定性能，且当RAP掺量>20%时，混合料的动稳定度指标显著增大;当RAP掺量>30%时，浸水残留稳定度比衰减较大。

（2）本文提出了采用欧几里得距离确定极限RAP掺量的方法。

（3）当Sasobit用量为3%时，RAP的最大掺量宜≤24%。

参考文献：

[1]拾方治，马卫民.沥青路面再生技术手册[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2]李振海，王国峰，魏建明.再生剂制备技术及再生沥青的评价[J].中国石油大学学报（自然科学版）：2011（5）：152-156.

[3]于 玲，刁家栋，杨彦海，等.沥青路面厂拌热再生技术的使用性能评价与研究[J].中外公路，2014，34（2）：263-268.

[4]薛彦卿，黄晓明.厂拌热再生沥青混合料在含LSPM路面结构中的应用及评价[J].湖南大学学报（自然科学版），2011，38（10）：26-33.

[5]耿九光.沥青老化机理及再生技术研究[D].西安：长安大学，2009.

[6]肖燕武.Sasobit温拌沥青混合料的路用性能及节能减排效果[J].公路，2013（10）：208-211.