温拌再生沥青混合料与沥青性能研究

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　　摘要：随着我国从上世纪八九十年代开始不断加大修筑的高速公路网络如今逐渐步入使用寿命期限，许多地区的高速公路、国省道开始慢慢进入大中修阶段，而这些工程产生了很多的废旧沥青，而如此大的需求体量催促了沥青再生混合料的研发。而且随着国家对环保理念的不断加深，再生沥青的研究渐渐步入发展期，目前，热再生技术较为成熟，温拌再生的研究还处在开始阶段。温拌再生沥青混合料是一种结合再生技术和温拌技术的新型沥青混合料。一方面，温拌的较低搅拌碾压温度较好地避免了再生沥青中旧沥青的二次老化。温拌剂的加入也很好地使得新旧沥青能够快速地进行混融。另一方面，较低的温度也使得沥青作业的能耗和污染问题得到较好的改善，符合目前国家的战略布局要求。但是现在温拌再生沥青较多进行沥青或沥混单方面的研究。研究了掺入旧沥青的改性沥青的性能，确定了混融再生沥青的变化趋势。实验研究了再生剂和表面活性剂型温拌剂的掺入对于混融再生沥青的影响。分析了温拌再生沥青混合料的马歇尔试验特性。
　　关键词：温拌;再生沥青混合料;沥青;性能
　　中图分类号：  U416        文献标识码：A
　　1 配合比设计步骤
　　温拌再生沥青混合料的目标配合比设计可以按以下步骤进行：（ 1） 分析旧沥青混合料的性能，确定 RAP 中的油石比和矿质混合料级配;（ 2） 根据工程实践和试验研究确定 RAP 掺配比例，确定工程设计级配范围;（ 3） 选择合适的新集料，进行矿质混合料配合比设计，使混合后的矿质混合料级配满足工程设计级配范围的要求;（ 4） 选择新沥青和再生剂，并确定它们的用量;（ 5） 选择合适的温拌剂，并确定其用量;（ 6） 确定最佳油石比;（ 7） 检测温拌再生沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等路用性能。
　　2再生料变压实特性
　　本文采用密实度 - 击实温度类比原理作为温拌再生沥青混合料温度控制的方法。郭天惠等对于温拌再生沥青温度确定的研究，发现通过变温击实可以很好的获得与路用情况相符合的温再生沥青混合料的搅拌压实温度。所以，本文采用即变温下等毛体积密度马歇尔试件的击实实验来获取 sasobit 温拌剂的搅拌压实温度。根据变温击实试验，本文对于文中采用 165℃作为的热拌再生沥青混合料的搅拌压实温度，采用 145℃作为 sasobit 型温再生沥青混合料的搅拌压实温度。根据 2 节的实验原理，本文对不同旧料掺量下的热拌再生沥青混合料和温拌再生沥青混合料进行了变击实试验，具体的实验数据可以见下表 。通过马歇尔变击实实验，可以看出，掺入了旧料的再生沥青混合料的压实特性和未掺入旧料的压实特性发生了明显的变化。为了消除不同掺量下再生混合料由于理论密度带来的压实特性影响，选取同击实次数下的马歇尔试件空隙率来分析：掺入了旧料的再生沥青混合料的空隙率较为掺入旧料的全新沥青混合料较小，且随着旧料掺量的不断加大，这种现象更加的显著。这说明了旧料的加入改变了混合料的压实特性，使得沥青混合料趋于容易压实的状态。同时，根据上表也可以看出，温拌再生沥青混合料的变击实状态下，空隙率的变化大于热拌再生沥青混合料，也说明了温拌再生沥青混合料是易于压实的。
　　从评价数值可以看出，同比同击实次数下，掺入了旧料的热拌再生沥青混合料的评价系数不断的下降，下降的幅度大概在 5%。其中在击实次数在 80 次之前，掺入旧料的再生沥青混合料的评价数值较新料有较大的下降;而在擊实次数在 80 次之后，这种变化的数值差值趋于平缓，说明了 80 次击实功之前，旧料的压实较新料更容易压实。因为规范里的马歇尔试件作用功为双面75 下击实，所以也可以认为在施工不超压实状态下，掺入旧料的再生沥青混合料较新料更易于压实。而对比温拌再生沥青混合料和热拌再生沥青混合料的评价数值，
　　可以发现在 80 次压实前后，温拌再生沥青混合料的数值均较低，即温拌再生沥青混合料在施工压实全过程的易压实程度均高于热拌再生沥青混合料。且易于压实的程度可以达到 10%～50%这个幅值。热拌再生沥青混合料和温拌再生沥青混合料表现出来的压实特性，猜想可能由于以下的原因造成。第一，由于本文采用的新沥青为壳牌改性沥青，它的沥青黏度较高，而本文使用的回收旧料中的旧沥青的 135℃运动黏度是低于改性沥青的，所以在一定的程度可以认为是旧沥青在一定的程度上为再生沥青混合料的沥青起到降黏作用。其二，本文采用分档后刨铣旧料作为掺入原料，而刨铣料的一大特点是旧集料和旧沥青是粘附在一起形成一个整体的。新沥青混合料压实过程中压实功的耗散可以分为沥青和集料的粘附作用的耗能和集料和集料嵌挤作用的耗能，而再生沥青混合料的原料中由于有旧料的掺入，部分沥青和集料的耗能被节约了，从而使得再生沥青混合料表现出易于压实的特性。而温拌再生沥青混合料较好的压实特性则可以从沥青的降黏来说明，较低的沥青黏度使得沥青和集料的粘附作用耗能降低，同时集料和集料由于低粘度沥青的作用，集料间的嵌挤耗能也有极大的下降，所以表现出相对于热拌再生沥青混合料更优越的压实特性。
　　3  水稳定性
　　采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验验证沥青混合料的水稳定性。 浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验是评价沥青混合料水稳定性的主要试验方法。残留稳定度和冻融劈裂强度比是 2 个关键指标。试验结果表明：3种不同温拌再生沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比均随旧料掺量的增加而降低。当旧料掺 量达到 60%时，2 个评价指标均达到沥青路面施工技术规范的基本要求。此外，3 种温拌再生方法的残余稳定性和冻融劈裂强度相近。因此，再生沥青混合料的水稳定性能受 3 种温拌方式的影响波动不显著。温拌再生沥青混合料经水浴和冻融等水损害后，其性能呈现一定衰减，泡沫沥青温拌再生沥青混合料中本身就存贮一定水分，在拌和成型过程中水分会迁移;在掺有机温拌剂和活性温拌剂的再生沥青混合料中，温拌剂本身具有亲水成分，在一定程度上会损伤混合料的水稳定性能。
　　结束语
　　通过对温拌再生沥青混合料和热拌再生沥青混合料的马歇尔变击实实验的研究，可以发现温拌再生沥青混合料具有以下的压实特点：⑴掺入旧料的热拌再生沥青混合料的压实特性较新料的压实特性优越，掺入旧料的再生沥青混合料较新料易于压实。⑵在施工不超压的情况下，再生沥青混合料的压实程度好于新料，但是在超压之后，再生沥青混合料的压实特性和新沥青混合料相差无几。⑶采用数值对压实特性进行分析，发现温拌再生沥青混合料的全过程压实特性均优于热拌再生沥青混合料，温拌再生沥青混合料可以使得全施工再生沥青路面材料压实情况变的优秀，压实提高度可以达到 10%～50%。
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