AC-16型温拌再生沥青混合料性能及应用.pdf

-48-AC-16 型温拌再生沥青混合料性能及应用王利峰（山西交通控股集团有限公司运城南高速公路分公司，山西 运城 044000）摘要：基于 AC-16 级配，选用 Sasobit 温拌剂作为外加剂，对不同旧沥青混合料掺量下的性能进行了试验及应用研究。研究结果表明：随着旧料掺量的提高，温拌再生沥青混合料的水稳定性能及高温性能呈先增大后降低的趋势，分别在旧料掺量 30%、40%时达到最大值；低温抗裂性能与抗疲劳性能随旧料增加逐渐降低，旧料掺量达到 60%后，低温性能不能满足公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）的要求；温拌再生沥青混合料的实际应用性能优异，推广前景广阔，综合试验及应用研究，建议旧料的替代量取 30%40%。关键词：AC-16；温拌再生；路用性能；工程应用中图分类号：U414 文献标识码：APerformance and application of AC-16 warm mixed recycled asphalt mixtureWANG Lifeng（Shanxi Transportation Holding Group Co.,Ltd.,Yuncheng South Expressway Branch,Shanxi Yuncheng 044000 China）Abstract:Based on AC-16 gradation,Sasobit warm mix was selected as the additive,and the performance of different old asphalt mixtures was tested and applied.The results show that the water stability and high temperature performance of the warm mixed recycled asphalt mixture increase first and then decrease with the increase of the old material content,and reach the maximum value when the old material content is 30%and 40%,respectively.The low-temperature crack resistance and fatigue resistance gradually decrease with the increase of the old material.When the content of the old material reaches 60%,the low-temperature performance cannot meet the requirements of Technical Specification For Construction of Highway Asphalt Pavement（JTG F402004）.The practical application performance of warm mixed recycled asphalt mixture is excellent,and the promotion prospect is broad.Based on the comprehensive test and application research,it is suggested that the replacement amount of the old material should be 30%40%.Key words:AC-16;warm mixed recycled;road performance;engineering application引言沥青路面作为我国公路主要的路面结构形式被广泛应用，但早期修建的沥青路面目前大部分已进入养护维护期，由此将会产生大量废弃沥青混合料1-2。因此，废弃沥青混合料再生利用显得尤为重要。目前主要有冷再生与热再生两种技术，前者是在废弃混合料中掺入一定量水泥以提高整体强度，但性能并不稳定3-4；后者是在 150 高温下在新拌和沥青混合料中掺入一定量的废弃沥青混合料，但再生温度难以达到，并由此将产生大量废气将污染环境5。温拌再生利用技术可以有效地解决两者的缺点，基于 AC-16 级配，对不同掺量下废弃沥青混合料的性能进行试验研究，并在具体工程应用中对其实际应用效果进行检验。1 原材料1.1 Sasobit 温拌剂Sasobit 作为一种聚烯烃类有机物可有效降低沥青黏度，实现拌和温度的降低。试验用温拌剂的相关性能见表 1。表 1 Sasobit 温拌剂性能指标密度/（gcm-3）135 黏度/（Pas）熔点/闪点/0.980.012 71042881.2 沥青采用 70#基质沥青（壳牌），主要性能指标见表 2。收稿日期：2022-09-13作者简介：王利峰（1982），男，山西静乐人，工程师。2023 年第 3 期山东交通科技-49-表 2 沥青的性能指标指标测值技术要求软化点/47.6 4725 针入度/（0.1 mm）68608015 延度/cm 100 1001.3 集料集料选用玄武岩，矿料选用石灰石粉末，性能检测结果见表 3。表 3 碎石集料的性能检测结果碎石种类指标检测结果规范标准细集料坚固性/%6.5 12矿料砂当量/%79 65粗集料压碎值/%13.8 26洛杉矶磨耗损失%11.1 28针片状含量/%8.3 15坚固性/%9.3 12磨光值 BPN62 421.4 再生沥青混合料试验所用材料来源于某高速公路养护维修工程项目现场，对旧料进行破碎并筛分，筛分结果见表 4，旧料中所含老化沥青为 4.4%，回收的老化沥青性能检测结果见表 5。表 4 再生沥青混合料筛分结果筛孔孔径/mm0.075 0.150.30.61.18 2.36 4.759.513.2通过率/%6.49.323.1 22.7 28.2 34.1 50.2 84.5100表 5 回收老化沥青的性能指标指标测值软化点/64.225 针入度/（0.1 mm）225 延度/cm2.9表 5 所示结果表明，现场回收旧料所含沥青老化严重，延度为 2.9 cm，但满足温拌再生沥青混合料的性能要求。2 配合比设计2.1 矿料级配选用 AC-16 沥青混合料，级配设计见表 6。表 6 温拌再生沥青混合料设计级配组成（AC-16）孔径/mm集料过筛孔（mm）质量百分率/%0.0750.150.30.61.182.364.759.513.21619级配范围/%485147189261336204834626080769290 100100合成级配/%5.79.612.717.725.033.748.172.386.196.31002.2 沥青用量确定旧料替代比例取 0%60%，参照已有相关研究，Sasobit 温拌剂掺入量取 5%6，制备不同旧料掺量下的马歇尔试件进行试验，试件拌和与击实的温度分别为 130、125，试验结果见表 7。表 7 马歇尔试验结果旧集料掺量/%新沥青含量/%沥青饱和度/%稳定度/kN间隙率/%空隙率/%最佳沥青用量/%04.5071.210.414.34.24.5104.1972.512.514.24.34.5203.9772.012.114.24.34.5303.2272.113.314.44.14.5402.7969.414.214.14.44.5502.3680.013.414.24.24.5601.9370.59.914.34.34.52.3 试验方案参照公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E202011）相关要求分别制备不同旧料替代量下的试件进行室内试验检验温拌再生沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性能及抗疲劳性能。具体试验方案见表 8。表 8 室内试验方案及条件名称试件尺寸检测 目的试验条件评价 指标高温车辙试验300 mm300 mm50 mm高温 稳定性温度 60，轴载0.7 MPa动稳定度小梁低温弯曲试验300 mm300 mm50 mm低温 抗裂性温度-10，加载速率 50 mm/min弯拉破坏应变冻融劈裂试验101.6 mm 63.5 mm水稳 定性一组 25 水浴养护2 h；一组-18 水浴养护 24 h 25 水浴养护 2 h冻融劈裂强度比弯曲疲劳试验38.1 cm 6.35 cm 5.06 cm 疲劳 性能四点加载、加载频率 10 Hz，温度15、应变控制疲劳寿命王利峰：AC-16 型温拌再生沥青混合料性能及应用-50-3 室内试验结果分析3.1 高温稳定性能车辙试验结果见图 1，掺入旧料后，动稳定度先增大后降低，当旧料替代量为 40%时，达到最大值4 808 次/mm，相比于 0%旧料替代量混合料，动稳定度增大了 42.8%，高温稳定性能得到了显著提升，这是因为旧料表面粗糙，与新集料之间可形成较大的摩擦力，两者所构成的骨架更为密实。但当旧料替代量 40%后，动稳定度出了大幅度降低。因此，就高温稳定性而言，在温拌再生沥青混合料中，旧料的替代量应适当，宜控制在 30%40%，此时高温稳定性能最好。动稳定度/（次mm-1）旧料掺入量/%0 10 20 30 40 50 605 0004 5004 0003 5003 0002 5002 000图 1 车辙试验结果3.2 低温抗裂性能小梁弯曲试验结果见图 2。弯拉破坏应变/3 4003 2003 0002 8002 6002 4002 2002 0000 10 20 30 40 50 60旧料掺入量/%图 2 小梁弯曲试验结果由图 2 可知，在旧料替代量的不断增加的情况下，弯拉破坏出现不同程度的降低。当旧料替代量为 30%时，弯拉破坏应变为 2 621，相比于 0%旧料替代量沥青混合料，降低了 27.67%；当旧料替代量为 60%时，弯拉破坏应变为 2 091，低温抗裂性能较差，已不满足路用要求。分析低温抗裂性能降低的原因可知：旧料中的沥青大部分已发生老化，黏度较低，而温拌剂的掺入进一步降低了黏度，使得低温抗裂性能出现降低。3.3 水稳定性能冻融劈裂试验结果见图 3。劈裂强度比/%0 10 20 30 40 50 608280787674727068旧料掺入量/%图 3 冻融劈裂试验结结果由图 3 可知，在旧料掺入量的不断增加的情况下，冻融劈裂强度比呈先增大后降低的趋势，当旧料掺量达到 30%时，劈裂强度比达到了 79.8%，相比于 0%旧料掺量，劈裂强度比提高了 2.31%，水稳定性能提升幅度不大，但当旧料掺量超过 30%后，水稳定性能大幅度降低。这是因为旧料里面老沥青与集料黏结时间长，黏结性能略好，一定量的旧料掺入后，可以适当提高水稳定性，但旧料掺入过多后，新的沥青所占比例会降低，不足以将新旧集料黏结在一起，缺乏完整的沥青薄膜抵抗水的破坏。因此，就水稳定性能而言，旧料掺量不宜超过 30%。3.4 疲劳性能不同应变水平下试件的疲劳试验结果见图 4 图 6。疲劳寿命/万次1201151101051009590858075700 10 20 30 40 50 60旧料掺入量/%图 4 疲劳试验结果（应变水平 20010-6）由图 4图 6 可知，在不同应变水平下，随着旧料掺量的增加，疲劳寿命出现不同程度的降低，且应变水平越大，下降幅度越大。在应变水平 20010-6下，当旧料掺量为 30%时，疲劳寿命相比于 0%旧料掺量的试件降低了 9.49%，降低幅度不大，但当应变水平增大后，疲劳寿命大幅度降低。因此，在实际再生利用中，应控制车载及交通量，延长道路寿命。2023 年第 3 期山东交通科技-51-疲劳寿命/百次1 0009008007006005004003002000 10 20 30 40 50 60旧料掺入量/%图 5 疲劳试验结果（应变水平 40010-6）疲劳寿命/百次2001801601401201008060400 10 20 30 40 50 60旧料掺入量/%图 6 疲劳试验结果（应变水平 80010-6）4 工程应用4.1 工程概况依托某高速公路养护维修工程开展温拌再生沥青混合料的应用研究，该高速公路原路面结构形式见图 7，于 2010 年 4 月建成通车，2020 年 5 月启动对该道路的养护维修。其中将 K32+456K33+456 作为试验路段，采取铣刨旧沥青路面上面层后加铺 4 cm 厚 AC-16 温拌再生沥青混合料的方式进行维修。现场温拌再生沥青混合料的配合比设计及相关材料同室内试验，旧料替代率取 30%。4 cm 厚 AC-16 上面层5 cm 厚 AC-20 中面层7 cm 厚 AC-25 下面层20 cm 厚 5%水泥稳定碎石基层20 cm 厚 4%水泥稳定碎石下基层20 cm 厚 4%水泥稳定碎石底基层图 7 原路面结构4.2 施工要点试验路段大致施工过程：旧路铣刨干拌新集料加入 70#基质沥青喷入温拌剂掺入 30%旧料搅拌出料运输摊铺碾压。干拌新沥青集料前应将矿料温度加热至 125，新沥青温度加热至 150，拌和时间宜为 90 s，出料温度控制在 135 左右，现场摊铺温度不低于 115，碾压速度控制在 1 m/min。4.3 施工检测与评价试验路段铺筑完成后，参照公路路基路面现场测试规程（JTG 34502019）对相关性能进行检测见表 9。表 9 温拌再生沥青路面性能检测结果检测项目检测结果设计值压实度/%98.7 98构造深度/mm1.05 0.8平整度标准差/mm0.57 1抗滑值 BPN94.7 92.7渗水系数/（mlmin-1）39 100层间黏结状况良好良好由表 9 可知，试验路段再生沥青路面的相关性能较好，检测结果均符合要求。该试验路段于 2020年 7 月完成养护维修，对其进行了持续 1 a 的观测，在通车 1 a 时间内该路段平整度较高，未出现龟裂、车辙等病害，表明温拌再生沥青混合料的实际应用效果优异。5 结语通过对 AC-16 型温拌再生沥青混合料的试验及应用研究，得到结论：（1）随着旧料掺量的提高，温拌再生沥青混合料的水稳定性能及高温性能呈先增大后降低趋势，分别在旧料掺量 30%、40%时达到最大值。（2）低温抗裂性能与抗疲劳性能随旧料增加逐渐降低，旧料掺量达到 60%后，低温性能不能满足要求；应变水平越大，疲劳寿命下降幅度越大，在实际再生利用中，应控制车载及交通量，延长道路寿命。（4）综合试验及应用研究，建议温拌再生沥青混合料中，旧料的替代率取 30%40%。参考文献：1 张玉军.温拌胶粉改性沥青混合料性能研究J.山西交通科技,2021（4）:42-44.2 王涛,肖飞鹏,侯向导.温拌沥青混合料技术简述J.交通科技,2018（2）:145-148.3 李玉磊.温拌沥青混合料应用技术研究D.西安:长安大学,2017.4 郭鹏,曹雪娟,唐伯明.温拌再生沥青混合料集料-沥青黏附特性研究J.建筑材料学报,2015,18（2）:312-315.5 李子豪.高RAP掺量温拌再生沥青混合料路用性能研究D.武汉:湖北工业大学,2017.6 郭平,祁峰,弥海晨.温拌沥青混合料的路用性能J.长安大学学报:自然科学版,2010,30（3）:10-13.