仲小玲，張銀博

（新疆交通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

1 引言

在過去的十幾年中，國內(nèi)外對(duì)提高瀝青路面的廢舊料回收利用進(jìn)行了廣泛的試驗(yàn)研究。常用的方法是用新瀝青和再生劑恢復(fù)舊瀝青混合物的性能，并達(dá)到新瀝青混合料的性能指標(biāo)。大量研究表明，隨著纖維作為SMA 路面結(jié)構(gòu)添加劑的引入，添加纖維可以改善瀝青混合料的道路性能。但從近些年來的研究趨勢(shì)來看，將纖維作為外摻劑加到廢舊瀝青混合料將其再生的研究并不多見。本文結(jié)合新疆工程項(xiàng)目建設(shè)情況，將于同比例、同級(jí)配下不同種類的纖維加入熱再生瀝青混合料中，與普通瀝青混合料、添加再生劑的高RAP摻量再生瀝青混合料對(duì)比，分析不同纖維對(duì)高RAP 摻量瀝青混合料路用性能的影響。

2 原材料

研究所用的廢舊瀝青混合料來自新疆某高速公路建設(shè)項(xiàng)目。銑刨前，原路面面層分為上下兩層，上面層為4cm 厚AC-16C 型瀝青混凝土，下面層為6cm 厚AC-20C型瀝青混凝土，路面新建采用重交道路石油瀝青。

2.1 新、舊瀝青指標(biāo)

研究選擇旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器法回收廢舊瀝青混合料中的瀝青。在瀝青回收過程中，瀝青本身的老化在所難免。

依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）測(cè)定回收瀝青的三大指標(biāo)與60℃動(dòng)力黏度，將回收瀝青指標(biāo)與克拉瑪依90#新瀝青指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表1。

由表1可知，回收瀝青針入度、延度指標(biāo)降低嚴(yán)重，軟化點(diǎn)、動(dòng)力黏度指標(biāo)顯著升高。從瀝青組分對(duì)比看，瀝青老化后飽和分、芳香分輕質(zhì)組分減少，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)重組分增加，瀝青的老化使瀝青的黏度增大?？擅黠@判斷舊瀝青老化較嚴(yán)重。舊瀝青各項(xiàng)基本指標(biāo)已無法滿足規(guī)范要求，若想將該舊瀝青重新利用，須對(duì)舊瀝青進(jìn)行再生[1]。

表1 新、舊瀝青對(duì)比指標(biāo)

2.2 回收集料性能分析

路面經(jīng)過多年的使用，舊瀝青混合料中的集料受行車、雨雪天氣等長(zhǎng)期的綜合作用，其技術(shù)指標(biāo)定會(huì)發(fā)生一些變化，因此對(duì)集料的抗壓能力、耐久性等常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果見表2。

由表2可知，雖然經(jīng)過多年車輛荷載、氣候、雨雪等因素的綜合作用[2]，但是粗、細(xì)集料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)仍滿足規(guī)范要求，說明該集料的性能較穩(wěn)定，外界因素對(duì)該路面集料的性能影響較小。

2.3 新集料性能

盡管RAP 中的礦料性能滿足規(guī)范的要求，但各項(xiàng)性能均有不同程度的下降[3]，這就要求摻配堅(jiān)硬、棱角分明、潔凈、不含雜質(zhì)的集料來改善混合料的性質(zhì)?？紤]實(shí)際情況，采用的集料為安山巖。粗集料分為23mm～30mm、18mm～23mm、10mm～18mm、5mm～10mm 4種規(guī)格，細(xì)集料為0～5mm；新瀝青為克拉瑪依90#A級(jí)道路石油瀝青；瀝青混合料的礦粉采用石灰?guī)r磨細(xì)而成。根據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)范要求進(jìn)行試驗(yàn)，材料性質(zhì)均滿足規(guī)范要求。

表2 廢舊瀝青混合料的集料性能

2.4 再生劑指標(biāo)

老化瀝青的再生過程實(shí)質(zhì)上就是要恢復(fù)瀝青的基本性能，在工程建設(shè)中常采用再生劑或高標(biāo)號(hào)的瀝青恢復(fù)已老化瀝青的路用性能[3-4]。對(duì)于普通RAP摻量的熱再生混合料，高標(biāo)號(hào)的新瀝青摻入使用效果較好，但是舊料的摻量過大，瀝青的恢復(fù)性能無法滿足工程要求，該情況下常用的是添加再生劑的方法。本試驗(yàn)選取HR-1325型再生劑作為研究樣本，其性能指標(biāo)見表3。

2.5 纖維技術(shù)指標(biāo)

用于瀝青混合料纖維的種類很多，本文初步選擇聚酯纖維、玄武巖纖維、木質(zhì)素纖維和鋼纖維四種纖維進(jìn)行研究，纖維長(zhǎng)度均為3mm。其技術(shù)性能如表4～表6所示。

3 配合比設(shè)計(jì)

3.1 級(jí)配的確定

表3 再生劑的基本性能指標(biāo)

表4 聚酯纖維和玄武巖纖維技術(shù)性能

表5 木質(zhì)素纖維技術(shù)性能

表6 鋼纖維技術(shù)性能

表7 高RAP摻量混合料合成級(jí)配配比比例

結(jié)合新疆工程項(xiàng)目，研究混合料類型為AC-25C，選擇的再生瀝青混合料摻量為45%和50%，為了滿足在同等條件下對(duì)比普通熱拌瀝青混合料性能的需要，將新集料篩分成單檔然后回配，再進(jìn)行普通熱拌瀝青混合料AC-25C型的配合比設(shè)計(jì)，其合成級(jí)配分別與45%RAP 和50%RAP 的合成級(jí)配相同，本研究中將該類型混合料稱為45%RAP 對(duì)比普通瀝青混合料和50%RAP對(duì)比普通瀝青混合料。

高RAP摻量混合料合成級(jí)配比例見表7。

為了與添加再生劑的再生瀝青混合料性能進(jìn)行對(duì)比研究[5]，在上述同配比條件下，進(jìn)行只添加再生劑HR-1325 的再生瀝青混合料，再生劑的用量為廢舊瀝青混合料中瀝青質(zhì)量的10%。本研究中將該類型混合料稱為45%RAP 對(duì)比再生劑瀝青混合料和50%RAP 對(duì)比再生劑瀝青混合料。

3.2 高RAP摻量再生混合料的體積性能指標(biāo)

依據(jù)經(jīng)驗(yàn)性做法，試驗(yàn)研究過程中四種纖維摻量均為0.3%。按照設(shè)計(jì)級(jí)配，在最佳油石比條件下，四種

纖維再生瀝青混合料、對(duì)比普通瀝青混合料拌瀝青混合料以及對(duì)比再生劑瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)見表8。

從試驗(yàn)結(jié)果來看，在同等試驗(yàn)條件下，兩種RAP摻量下，添加纖維的再生瀝青混合料的油石比和穩(wěn)定度明顯大于對(duì)比普通瀝青混合料和對(duì)比再生劑瀝青混合料，該結(jié)果一方面體現(xiàn)了纖維的吸油能力，另一方面也體現(xiàn)了其較好的水穩(wěn)定性。

表8 高RAP摻量再生混合料馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)

表9 高RAP摻量再生混合料馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)

不同的纖維種類，相同比例摻量條件下，最佳油石比相差很小，但是纖維的吸油能力還是存在一定的差異性，木質(zhì)素纖維吸油力最大，鋼纖維吸油不明顯。

4 不同纖維高RAP摻量再生混合料路用性能試驗(yàn)

4.1 高溫性能試驗(yàn)

通過車轍試驗(yàn)對(duì)各再生瀝青混合料的高溫性能進(jìn)行研究，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

從試驗(yàn)結(jié)果分析可得，45%RAP的再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度明顯低于50%RAP的再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度。隨著廢舊瀝青混合料摻量的增加[6]，動(dòng)穩(wěn)定度呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，高RAP 摻量再生瀝青混合料的高溫性能較好。與普通瀝青混合料相比，摻再生劑與纖維的再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度顯著提高[7]。

聚酯纖維稍優(yōu)于玄武巖纖維，木質(zhì)素纖維和鋼纖維高溫性能明顯低于聚酯和玄武巖纖維兩種纖維，這可能是木質(zhì)素纖維和鋼纖維對(duì)促進(jìn)新舊瀝青的有效接觸融合能力較低導(dǎo)致。從提升高溫性能的能力來看，各纖維材料再生混合料高溫性排序?yàn)椋壕埘ダw維、玄武巖纖維、鋼纖維、木質(zhì)素纖維能再生瀝青混合料。

4.2 水穩(wěn)定性能試驗(yàn)

通過凍融劈裂試驗(yàn)對(duì)各再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性能進(jìn)行研究，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

從試驗(yàn)結(jié)果分析可得，45%RAP的再生瀝青混合料比50%RAP 的再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性有明顯的優(yōu)越性。

在同等條件下，聚酯纖維和玄武巖纖維提高再生瀝青混合料水穩(wěn)定性的能力均高于摻木質(zhì)素纖維和鋼纖維。

在試驗(yàn)過程中，添加再生劑的兩種高RAP 摻量再生瀝青混合料成型的馬歇爾試件在60℃水浴箱7h～9h后全部散落，無法滿足規(guī)范要求。結(jié)果說明再生劑可以一定程度上恢復(fù)舊瀝青的使用性能，但再生后瀝青的使用性能仍與新瀝青有較大的差別[8]。

各再生混合料水穩(wěn)定性為指標(biāo)由高到低排序依次為：聚酯纖維、玄武巖纖維、對(duì)比普通瀝青、木質(zhì)素纖維、鋼纖維、添加再生劑的再生瀝青混合料。

4.3 低溫性能試驗(yàn)

對(duì)各再生瀝青混合料的低溫性能進(jìn)行研究，低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果見表11。

表10 高RAP摻量再生混合料馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)

表11 高RAP摻量再生混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果分析可得，45%RAP摻量再生瀝青混合料的低溫抗裂性能稍高于50%RAP摻量的再生瀝青混合料。普通熱拌瀝青混合料與摻加纖維的再生瀝青混合料的低溫抗裂性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于摻再生劑的再生瀝青混合料。

在同條件下，對(duì)添加四種纖維的RAP 摻量再生混合料低溫性能進(jìn)行對(duì)比，摻加聚酯纖維再生瀝青混合料的低溫抗裂性最好[9]，鋼纖維的最差，可能是鋼纖維無吸油能力原因所導(dǎo)致的。

以提升混合料低溫抗裂性能的能力為指標(biāo)排序，各纖維材料再生混合抗裂能力依次為：聚酯纖維、玄武巖纖維、鋼纖維、木質(zhì)料素纖維的再生瀝青混合料。

5 結(jié)語

①兩種高RAP 摻量，不同纖維、同種摻量下，對(duì)比分析可知本研究中四種纖維瀝青混合料的最佳油石比相差很小，但按照吸油能力大小來看，木質(zhì)素纖維吸油力最大，鋼纖維吸油不明顯。

②采用添加HR-1325型再生劑的方式可提升RAP摻量的用量，但其不適用于高RAP 摻量的再生瀝青混合料，具有明顯的局限性。

③綜合對(duì)比聚酯纖維、玄武巖纖維、鋼纖維、木質(zhì)素纖維高RAP摻量瀝青混合料高溫、低溫和水穩(wěn)定性，聚酯纖維改善高RAP摻量再生瀝青混合料路用性能的效果顯著。

④在實(shí)際工程建設(shè)過程中可優(yōu)先選擇聚酯纖維，可有效改善熱再生瀝青路面的使用性能。