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摘 要

設(shè)計四種RAP摻量的廠拌熱再生瀝青混合料，研究了其高溫穩(wěn)定性能、水穩(wěn)定性能和壓實規(guī)律。結(jié)果表明，廠拌熱再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能隨著RAP摻量增加而增強(qiáng)，水穩(wěn)定性能未呈現(xiàn)明顯規(guī)律。廠拌熱再生混合料比非再生混合料容易壓實，RAP摻量越大越容易壓實瀝青網(wǎng)sinoasphalt.com。

關(guān)鍵詞

道路工程 | 廠拌熱再生 | 試驗研究 | 性能 | 壓實

0、引言

隨著綠色環(huán)保理念日益推廣，瀝青路面廠拌熱再生技術(shù)成為道路工程中的研究熱點。RAP摻量方面，一般廠拌熱再生混合料中回收瀝青路面材料(RA)用量不超過30%。美國NCAT環(huán)道試驗最新研究認(rèn)為高RAP含量(45%)瀝青混合料也能提供優(yōu)良的抗車轍性能和耐久性能[1];西班牙韋斯卡省A-140高速公路維修甚至使用了RAP摻量高達(dá)60%的廠拌熱再生混合料[2];也有采用低標(biāo)號硬質(zhì)瀝青制備50%RAP摻量的熱再生混合料取得了較好的性能[3];國內(nèi)廣東省廣惠高速公路應(yīng)用了RAP摻量45%的廠拌熱再生混合料瀝青路面，使用良好[4]。我國的熱再生技術(shù)起步較晚，2008年頒布的《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》[5]仍建議RAP摻量在15%~30%。壓實特性方面研究較少，有不同研究[6，7]分別采用旋轉(zhuǎn)剪切試驗機(jī)(GTM)和旋轉(zhuǎn)壓實儀(SGC)得出廠拌熱再生混合料容易壓實的特性。本文依托廣東省S32高速公路養(yǎng)護(hù)工程，進(jìn)行了不同RAP摻量的廠拌熱再生瀝青混合料設(shè)計及性能研究。

1、配合比設(shè)計

研究所用集料采用廣東封開石場產(chǎn)閃長巖碎石;新瀝青采用東莞市南粵佳富儲運(yùn)有限公司提供的泰國IRPC-70號基質(zhì)瀝青;RAP材料采用廣東省S32高速公路瀝青路面銑刨回收材料。RAP中舊瀝青采用阿布森法回收并檢測指標(biāo)。新舊瀝青相關(guān)指標(biāo)見表1。采用馬歇爾方法進(jìn)行GAC-20型瀝青混合料的配合比設(shè)計，結(jié)果見表2。

從表1可以看出，RAP中舊瀝青老化嚴(yán)重，針入度低、軟化點高，粘度大。從表2可以看出，與非再生瀝青混合料相比，采用馬歇爾設(shè)計方法設(shè)計的廠拌熱再生瀝青混合料最佳油石比在合理范圍內(nèi)，各項體積指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

最佳油石比確定后，根據(jù)RAP比例計算熱再生混合料中新舊瀝青的比例，根據(jù)公式(1)和公式(2)分別計算混合瀝青的針入度和軟化點。

由表3可知，隨著RAP摻量提高，舊瀝青在混合瀝青中比例提高，混合瀝青針入度逐漸降低，軟化點逐漸升高，有利于改善混合料的高溫穩(wěn)定性能。

2、高溫穩(wěn)定性能

分別采用車轍試驗[8]、GTM旋轉(zhuǎn)壓實試驗[9，10]、單軸貫入試驗[11]驗證了廠拌熱再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能。試驗結(jié)果見表4。

車轍試驗按規(guī)程進(jìn)行，試驗溫度60℃，試樣尺寸為300mm×300mm×50mm。

GTM旋轉(zhuǎn)壓實試驗:GTM(GyratoryTestingMachine)是美國工程兵于上世紀(jì)60年代為解決空軍重型轟炸機(jī)機(jī)場跑道的設(shè)計而研究發(fā)明的試驗系統(tǒng)，并于1978年列入了美國ASTM規(guī)范。GTM設(shè)計方法的核心指標(biāo)是GSI和GSF。GSI又稱旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定系數(shù)，是表征試件受剪應(yīng)力作用的變形穩(wěn)定程度的參數(shù);GSF又稱抗剪安全系數(shù)，用來檢驗瀝青混合料被壓實到平衡狀態(tài)時的抗剪切強(qiáng)度是否達(dá)到瀝青路面所需的剪應(yīng)力。瀝青混合料合格標(biāo)準(zhǔn):GSI≤1.05，GSF≥1.3。本次驗證GTM試驗機(jī)設(shè)計壓強(qiáng)為0.7MPa，機(jī)器角為2°，試件尺寸為Φ100mm×100mm，瀝青混合料壓實至馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)密度時試驗終止。

單軸貫入試驗:單軸貫入試驗由同濟(jì)大學(xué)孫立軍教授等人提出。其認(rèn)為單軸貫入試驗受力模式與路面一致，試件內(nèi)部產(chǎn)生的剪切應(yīng)力分布與實際路面在荷載作用下產(chǎn)生的剪應(yīng)力分布相似，甚至可以重合。貫入壓頭直徑大大小于試件直徑，在加載過程中周邊的材料將形成對壓頭下圓柱體的側(cè)向約束，試件破壞意味著約束的破壞，能夠準(zhǔn)確反映瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的形成機(jī)理。與三軸試驗相比，貫入試驗?zāi)軌蛑苯訙y量瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度，試驗方法簡便易操作，數(shù)據(jù)直觀[7]。試驗設(shè)備為HYD-25型COOPER材料試驗機(jī)，加載速率為1mm/min，貫入壓頭直徑為28.5mm，試件尺寸為Φ100mm×100mm，試驗溫度為60℃。

車轍試驗表明，隨著RAP摻量增加，瀝青混合料抗車轍能力增強(qiáng)。GTM試驗中，各種混合料GSI指標(biāo)均≤1.00，說明混合料瀝青用量選擇合理;GSF總體上隨著RAP摻量增加而增大，表明抗剪能力在不斷提高。單軸貫入試驗結(jié)果表明，廠拌熱再生混合料抗剪強(qiáng)度隨著RAP摻量提高而增大。三種試驗方法均表明廠拌熱再生混合料高溫穩(wěn)定性能優(yōu)良。

3、水穩(wěn)定性能

分別采用浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗驗證了廠拌熱再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。試驗結(jié)果見表5。

結(jié)果表明廠拌熱再生混合料水穩(wěn)定性滿足規(guī)范[12]要求。但兩種試驗方法中，廠拌熱再生混合料水穩(wěn)定性隨著RAP摻量的增加而無規(guī)律變化，可能由于RAP材料變異、試驗方法本身缺陷等多因素導(dǎo)致。

4、壓實特性

GTM旋轉(zhuǎn)壓實試驗同樣可以用來研究混合料的壓實特性。與國內(nèi)相關(guān)研究計算壓實曲線斜率評價混合料壓實特性相比，本研究直接以熱再生混合料的旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)評價壓實特性，數(shù)據(jù)直觀，易于理解。以馬歇爾方法設(shè)計的混合料毛體積密度作為標(biāo)準(zhǔn)密度，采用GTM成型試件并實測其毛體積密度，以混合料達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)密度時所需的旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)評價混合料壓實速率。試驗結(jié)果見表6。

結(jié)果均表明，添加RAP的廠拌熱再生混合料比未添加RAP的非再生混合料達(dá)到相應(yīng)密度時所需壓實次數(shù)少，更容易壓實;隨著RAP摻量提高，廠拌熱再生混合料壓實速率逐漸提高，壓實變得越來越容易，越來越快。這與國內(nèi)已有研究結(jié)論一致。

5、結(jié)論

(1)三種試驗方法總體表明，廠拌熱再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能隨著RAP摻量提高而得到顯著改善。

(2)兩種試驗方法總體表明，廠拌熱再生瀝青混合料水穩(wěn)定性能滿足規(guī)范要求，但未呈現(xiàn)明顯規(guī)律。

(3)廠拌熱再生瀝青混合料壓實速率隨著RAP摻量提高而迅速加快，容易壓實。