高剂量RAP再生温掺沥青复合料路用功效实验研究

文/肖宏宇、刘琦

1 前言

沥青复合料温掺再生工艺是一种综合温掺与热再生工艺双重优势的新技术，能够在降低施工操作温度同时，间接降低污染物排放，体现了路用建设技术材料循环利用与有效节能减排。本研究在试验室实验过程中，设计了3 种高剂量RAP 再生复合料，掺配回收料比率分别是65%、75%、85%，同时对高剂量再生沥青复合料温掺拌再生工艺实施进一步实验研究[1]。

2 温掺拌再生工艺实验方案

2.1 温掺剂材料

选择应用两款不同型式的变性剂，即Sasobit 温掺剂和Defuron 温掺剂。

2.1.1 Sasobit 温掺剂

Sasobit 变性作用一般体现在对高温功效和抗老化功效的改善上，其变性机理为复合料温度降低到90℃时，溶液析出沙索温掺剂，从而锁定了早先混溶沥青中饱和蜡类、油类组分，沥青即使在夏季高温环境下亦不会泛油发软，进而极大缓解沥青路面发生车辙病害。沥青发生老化是由于组分中利于路用功效的组分逐步流失所引发，Sasobit 变性剂利于锁定沥青中轻质蜡类、油类组分，进而提高沥青抗老化功效。该款温掺剂各项功效如表1具体所示[2]。

表1 变性剂各项功效指标参数

2.1.2 Defuron 温掺剂

Defuron温掺剂呈现为淡黄色液体，实际施工中可以跟沥青搅拌均匀后应用。该温掺剂属于表面活性型温掺剂，能够减少沥青混凝土施工温度。变性成分作用是提高抗落剥功能，该款温掺剂可用于各种橡胶沥青、变性沥青、基质沥青中，所需剂量亦比较少。冬季低温条件施工、隧洞施工剂量为沥青质量的0.4%～0.5%，养护施工、大比例热再生、山区施工剂量为沥青质量的0.3%～0.5%。

表2 变性剂Defuron 各项功效指标参数

2.2 实验方案

本研究中，对温掺技术的实验内容侧重于加进温掺剂以后，减少预热和搅拌温度对于再生沥青复合料路用功效的影响，如果还能保持良好的应用功效，就显示温掺技术可以与高剂量热再生技术结合，两者可以相辅相成发挥作用[3]。

选用AC-13 型级配沥青复合料，应用75%RAP剂量的再生沥青复合料，研究添加Sasobit 温掺剂、Defuron 温掺剂的再生复合料的路用功效，与无变性剂的再生复合料开展比较。这两种温掺剂从功效、应用方法上存在一定差异，Sasobit 温掺剂是固体颗粒，一般选用“干拌法”添加到沥青复合料中。在本研究中，沙索加进时机是在再生复合料与新骨料搅拌过程中，相关文献显示，Sasobit 温掺剂的剂量是沥青总量的3%。Defuron 温掺剂是一种液体变性剂，可以选取掺在新沥青亦或再生剂中，本研究中因为选用雾喷法开展再生剂的添加，因此将Defuron温掺剂掺入在再生剂里面，增强变性剂的扩散率，以达到更好的温掺功效。Defuron 温掺剂的剂量为沥青总量的0.5%，温掺与热掺拌工艺的温度设定见表3具体所示。温掺技术相比于热掺技术，沥青、矿料加热及搅拌温度降低了25℃。

表3 热掺拌、温掺拌再生复合料温度参数设定

3 温掺拌再生沥青复合料路用功效实验

温掺再生沥青复合料路用功效实验方法选用常规沥青复合料的实验方法，路用功效实验也包括高温车辙实验、水稳定性实验等。

3.1 高温车辙实验

动稳度是评价沥青复合料耐高温车辙能力的技术指标，动稳度越高，沥青复合料在高温条件下抵御外部形变的效能就越强；沥青再生复合料在车辙实验时，有些试样刚开始会构成车辙，45min 左右达3～4mm 深度，但在后面内车辙的加深速度很缓慢，导致在计算动稳度时该值太大，一组试验的三个试样变异常数太大，需要重新开展实验。温掺再生沥青复合料的车辙实验结果如表4具体所示。

表4 温掺拌再生沥青复合料车辙实验结果

表4数据揭示，两种温掺再生复合料高温功效都符合规范需求，相对于无温掺剂的剂量再生沥青复合料，温掺沥青复合料的高温功效要优于再生热掺拌沥青复合料，Defuron 温掺沥青复合料的动稳度与热掺拌沥青复合料的差异不大，动稳度介于65%RAP 剂量及85%RAP 剂量再生热掺拌沥青复合料间。温掺再生沥青复合料的高温功效满足规范需求，Sasobit 温掺剂有变性高温功效的功能，略大于热掺拌沥青复合料的高温功效，Defuron 温掺沥青复合料的高温功效与热掺拌沥青复合料的相近。

3.2 水稳定性实验

3.2.1 马歇尔浸水实验

马歇尔浸水实验是评价沥青复合料抵抗水损害的技术指标之一。制作两组标准马歇尔试样，反正面击实75 次，每组4 个试样；试验组在60℃恒温水浴箱浸泡24h 以后，测试稳定度MS1，比对组在60℃恒温水浴箱浸泡30～40min 以后测出稳定度MS，试验组与比对组的稳定度比值MS1/MS 为残留稳定度MS0，温掺再生复合料马歇尔浸水实验结果如表5具体所示。

表5 温掺拌再生沥青复合料马歇尔浸水实验结果

表5数据揭示，浸水前后温掺再生沥青复合料马歇尔稳定度均符合高出8kN 的规范需求，残留稳定度也满足高出8kN 的规范需求，表明再生后温掺沥青复合料在抗水损害性能上可以符合规范技术需求。

3.2.2 融冻劈裂实验

融冻劈裂实验制备试样与马歇尔实验在击实频次上存在差异，融冻劈裂实验需要反正面各击实50次，同样随机将试样分成2 组，各组4 个试样。试验组试样首先需要开展真空饱水实验，将试样放在满水盆中，置于97.3～98.7kPa 的真空箱中，保持15min；时间满足后即可恢复常压，并置放0.5h。取出试样放入密封塑料袋并加进10ml 水，在-18～±2℃的恒温冰箱中冰冻16h，冰冻时间到了以后，除去塑料膜，试样放入60℃恒温浴水箱浸泡24h，这就实现了一次融冻循环过程。对照组无须做其他处理，将试验组、对照组试样在劈裂试验开始之前，浸入恒温25℃的水箱中不低于2h，取出后即科开始劈裂实验。加荷速度是50mm/min，获得实验的最大载荷。

融冻劈裂实验相较马歇尔浸水实验，经历了一次融冻循环，可较好地模拟自然环境条件下沥青路面随环境温度变化而发生的温度应力变化，能够更加综合地评估再生复合料的水稳功效。在试验中，记录未经融冻循环过程实验的比对组劈裂强度，通过融冻循环过程实验的试验组劈裂强度为RT2，则融冻劈裂强度比为RT2/RT1，再生沥青复合料的融冻劈裂实验结果如表6具体所示。

表6 温掺再生沥青复合料融冻劈裂实验结果

掺Defuron 变性剂的再生复合料劈裂强度要大于掺Sasobit 的，并且Defuron 温掺再生沥青复合料与热掺拌再生复合料功效类似。另外，融冻劈裂强度规律明显，Sasobit 的劈裂强度比Defuron 和热掺拌再生沥青复合料的均要低。尽管增强了沥青复合料的压密度，降低了间隙率，一定程度强化了沥青复合料的劈抗拉强度，但其自身成分即为蜡，在融冻循环过程过程中，对沥青再生复合料劈抗拉强度会产生负面影响。

4 结语

基于Sasobit 和Defuron 掺加剂，75%的RAP 掺拌量所形成的再生沥青复合料，其路用功效实验揭示：温掺再生沥青复合料的施工温度降低25℃，其路用功效依然完好。除此之外，温掺再生沥青复合料能够减少生产过程中的有害气体排放，控制缓解沥青二次老化问题。虽然温掺沥青复合料的其他功效略低于热掺再生沥青复合料，但仍符合路用规范需求。