盧輝

（邢臺路橋建設集團有限公司，河北邢臺 054000）

0 引言

20世紀90年代末，我國道路建設迅速發(fā)展，高等級公路、國省道干線路、城市道路等逐年遞增。瀝青面層是路面結構的重要組成部分，壽命一般為10～15年[1]，但因重載交通和自然環(huán)境等因素的影響，大量瀝青路面在運營不到10年就會出現(xiàn)較嚴重的車轍、裂縫和坑槽等病害，需要維護、翻修或改擴建[2]。改建、維修過程中會產(chǎn)生大量廢舊瀝青混合料（RAP），因此，合理、高效地利用RAP，將其變廢為寶，可大幅降低建設成本，對節(jié)約資源、保護環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[3]。

廢舊瀝青再生利用技術主要分為：廠拌熱再生、就地熱再生、廠拌冷再生和就地冷再生四種。冷再生技術是將廢棄的瀝青混合料作為骨架或填充物，再通過添加其他材料直接重復利用；熱再生技術是通過添加再生劑改善廢舊瀝青混合料的黏結性能，恢復其膠結作用，從而實現(xiàn)再生利用，其中廠拌熱再生技術所制備的再生混合料質(zhì)量可控，性能穩(wěn)定，適用范圍廣泛[4-5]。本文以實際工程回收的RAP為研究基礎，利用廠拌熱再生技術對其進行再生利用。

1 材料性能

1.1 廢舊瀝青混合料（RAP）

本研究使用的RAP為襄建產(chǎn)業(yè)園區(qū)對某城市主干道路面層銑刨產(chǎn)生的廢料。將RAP經(jīng)過二次破碎、篩分，最終分為0～9mm、9～16mm和16～25mm三種規(guī)格，如圖1所示。

對回收的RAP進行隨機取樣，通過燃燒法測定舊瀝青含量平均值為4.8%。

RAP的級配組成對于設計再生瀝青混合料的級配尤為重要，在級配設計前對三種規(guī)格的RAP進行篩分。測得各檔通過率如表1所示：

圖1 三種規(guī)格的RAP圖

表1 RAP篩分數(shù)據(jù)

由表1可知，整體RAP偏細。這是因為瀝青面層在車輛長期碾壓下出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，并且在銑刨過程中可能會存在集料受力破碎的現(xiàn)象，導致整體RAP細化。由于RAP中細料含量較多，導致平均瀝青含量略高于當?shù)谹C-20瀝青混合料配合比設計的最佳瀝青含量。再生混合料配合比設計時，以測得的舊料中平均瀝青含量為基礎，將三種舊料搭配使用。

1.2 再生劑

瀝青的老化是由于輕質(zhì)油分的揮發(fā)、低分子化合物的轉(zhuǎn)變使得瀝青化學成分之間的比例平衡被打破，引起膠體溶液結構改變，最終導致瀝青的多種性能不能滿足路面使用要求[6]。因此再生劑的作用是利用自身油分和良好的滲透性來提高老化瀝青流變指數(shù)，改善其結構形態(tài)，使老化瀝青性能得到恢復，從而改善再生瀝青混合料的路用性能。

本研究采用的再生劑為北京新路時代交通科技有限公司提供的RTM-HR1型再生劑，該再生劑室溫下為透明、淡黃色黏性液體；不含瀝青質(zhì)，富含芳香分，對老化瀝青具有很強的擴散、滲透能力，可有效補充老化瀝青中缺失的成分。再生劑的基本參數(shù)如表2所示：

表2 再生劑R-H的基本參數(shù)

1.3 新集料

本試驗擬設計AC-20型瀝青混合料，RAP整體偏細，粒徑在5mm以下的料含量較多。因此，為了能夠設計出合理的級配，增加粒徑為10～20 mm、10～15mm和少量5～10 mm的新集料。新集料采用石灰?guī)r，對新集料的性能指標進行檢測，試驗結果如表3所示：

表3 新集料性能指標監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總表

由表3可知，新集料各項性能指標均滿足《公路瀝青路面再生技術規(guī)范》（JTG/T 5521—2019）的技術要求，可用于再生混合料中。

1.4 老化瀝青、新瀝青及再生瀝青

瀝青因日照、雨淋等自然環(huán)境因素下發(fā)生老化，各項性能指標均會出現(xiàn)不同程度的下降。因此，在進行RAP再生前，需對老化瀝青的性能指標進行測試。分析再生劑使用前后，老化瀝青性能指標變化，及與新瀝青相比，數(shù)據(jù)的差異性。本試驗采用抽提法對RAP中的舊瀝青進行提取回收，對回收后的老化瀝青進行針入度、軟化點、延度三大指標檢測分析。

本試驗所用瀝青為70#基質(zhì)瀝青。根據(jù)再生劑廠家指導建議，再生劑摻加量為RAP中殘留瀝青含量的5%～10%，本次試驗按10%添加。試驗結果見表4：

表4 老化瀝青、新瀝青及再生瀝青三大指標檢驗結果

由表4可知，老化瀝青針入度和延度下降明顯，遠遠低于規(guī)范要求，但軟化點較高。說明瀝青質(zhì)含量增多，瀝青變硬，流變性能差，老化嚴重。新瀝青三大指標均在規(guī)范要求范圍內(nèi)。利用再生劑對老化瀝青進行再生后，針入度和延度顯著提升；軟化點下降，三大指標均在規(guī)范要求內(nèi)，反映出瀝青結構成分得到調(diào)節(jié)，流變性能得到改善，表明再生劑再生效果良好。

1.5 再生瀝青混合料級配設計

根據(jù)《公路瀝青路面再生技術規(guī)范》（JTG/T 5521—2019）和《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40—2004）中相應設計方法和技術要求進行再生混合料級配設計。

廢舊瀝青混合料具有表面不平整、黏附的老化瀝青較多、回收料的級配不均勻的特點，再加上再生劑的使用，使其結構形式更加復雜。因此，在RAP再生過程中，再生瀝青混合料的級配設計對再生性能影響極大。通過增加級配中粗集料的用量使混合料中的粗集料形成穩(wěn)定的骨架結構，使合成級配曲線的調(diào)整再生瀝青混合料級配要求，優(yōu)良的集料級配可以使瀝青混合料各組分的位置分布和相互作用更加合理，達到提高瀝青混合料路用性能的效果。

再生劑A摻量為RAP中殘留瀝青含量的10%。設計RAP摻量分別為30%、35%、40%和45%的AC-20型瀝青混合料，合成的級配曲線如圖2～圖5所示：

圖2 RAP—30%合成級配曲線圖

圖3 RAP—35%合成級配曲線圖

圖4 RAP—40%合成級配曲線圖

圖5 RAP—45%合成級配曲線圖

采用馬歇爾擊實法確定不同RAP摻量下的最佳油石比，再生根據(jù)相關規(guī)范中的算法計算出最佳油石比，最終根據(jù)實際情況，選擇最合適的油石比。

2 結果與分析

探究不同RAP摻量對再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性、高溫性能、低溫抗裂性能的影響。

2.1 水穩(wěn)定性能

分別制備RAP摻量為30%、35%、40%和45%的再生混合料馬歇爾試件，探究其穩(wěn)定度和水穩(wěn)定性。結果如表5：

表5 試驗數(shù)據(jù)匯總表

由表5可知，五種混合料的穩(wěn)定度均符合相關規(guī)范要求。同摻量下，摻加再生劑A的再生混合料性能較優(yōu)，殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比分別提高了4.58%和5.52%。隨著RAP摻量增加，再生瀝青混合料殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度逐漸降低，RAP摻量為45%時，試驗數(shù)據(jù)均低于規(guī)范要求。

2.2 高溫性能

通過瀝青混合料車轍試驗，探究RAP摻量為30%、35%、40%和45%的再生瀝青混合料高溫性能，結果如表6所示：

表6 高溫性能數(shù)據(jù)匯總表

由表6可知，五種混合料的動穩(wěn)定度均符合規(guī)范要求。隨著RAP摻量增加，再生瀝青混合料的動穩(wěn)定次數(shù)增大，當RAP摻量為45%時，動穩(wěn)定度顯著提升。

RAP摻量增加，即混合料中老化瀝青含量增多，造成軟化點升高，黏度和硬度分別增大，所以高溫性能提升。

2.3 低溫抗裂性能

通過瀝青混合料小梁彎曲試驗，探究RAP摻量為30%、35%、40%和45%的再生瀝青混合料低溫抗裂性能，結果如表7所示：

表7 低溫抗裂性能數(shù)據(jù)匯總表

由表7可知，不摻加再生劑的低溫破壞應變遠小于規(guī)范要求；隨著RAP摻量增加，再生瀝青混合料的低溫破壞應變降低，當RAP摻量為45%時，低溫破壞應變顯著下降，低于規(guī)范要求。

RAP摻量增加，即混合料中老化瀝青含量增多，老化瀝青油分降低，瀝青質(zhì)含量高，脆而易斷裂，所以再生瀝青混合料低溫性能隨RAP的增加而降低。

3 結論

利用廠拌熱再生的方式對RAP進行再生過程中，再生混合料配合比設計、加料順序、拌和溫度及拌和時間等因素對再生性能的影響至關重要。本文針對上述關鍵因素設計出合理的試驗方案，通過試驗結果得出以下結論：

（1）本次研究，摻加RTM-HR1型再生劑情況下，RAP摻加量為35%時，穩(wěn)定度為17.79kN，殘留穩(wěn)定度為90.68%，凍融劈裂強度比為88.12%，動穩(wěn)定度為1 784次/mm，低溫破壞應變?yōu)? 019με，上述試驗數(shù)據(jù)均符合相關規(guī)范要求。

（2）RTM-HR1型再生劑可恢復老化瀝青的部分路用性能，具有良好的再生性。

（3）老化基質(zhì)瀝青經(jīng)再生后，高溫抗車轍性能和穩(wěn)定度得到適當提升，流變性能變差，低溫性出現(xiàn)明顯下降，且摻量越大，影響越顯著。因此，設計RAP摻量及再生劑用量時，應重點關注對再生瀝青混合料低溫性能的評價。