溫拌再生瀝青混合料研究綜述

(陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 渭南 714000)

溫拌再生瀝青混合料研究綜述

楊豐華

(陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 渭南 714000)

溫拌技術(shù)和再生技術(shù)在節(jié)能和環(huán)保領(lǐng)域都能做出很大貢獻(xiàn)，將兩者結(jié)合起來開發(fā)出的溫拌再生技術(shù)自然成為瀝青領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文針對溫拌再生瀝青混合料的路用性能和需要注意的問題進(jìn)行了說明。結(jié)果表明，溫拌再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性和抗疲勞性能比熱拌再生瀝青混合料好，低溫性能和水穩(wěn)定性能二者差別不大。溫拌再生技術(shù)理論上能降低成本，但目前國內(nèi)外發(fā)展都不太成熟，還沒有制定出相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，因而不宜大規(guī)模推廣使用。

溫拌瀝青技術(shù)；再生瀝青混合料；熱拌瀝青技術(shù)；RAP摻量

前言

為應(yīng)對全球變暖和能源消耗兩大問題，公路行業(yè)開發(fā)出溫拌瀝青技術(shù)(WMA)來替代熱拌瀝青技術(shù)(HMA)。就目前技術(shù)水平而言, 溫拌瀝青混合料的拌和溫度一般為110～120 ℃， 攤鋪和壓實(shí)溫度為80～110℃，相對于熱拌瀝青混合料溫度降低了約30 ℃以上[1]。

再生瀝青路面(RAP)也是公路行業(yè)發(fā)展資源節(jié)約型和環(huán)境友好型經(jīng)濟(jì)的又一選擇。現(xiàn)階段大部分路面再生都是選擇熱再生，由于老化瀝青硬化造成的影響，當(dāng)RAP摻量比例過大時會引發(fā)新舊混合料的相容問題，以及路面的疲勞和開裂問題[3]。為了得到路用性能滿足要求的混合料，RAP實(shí)際使用比例一般不超過25%，但理論上RAP摻入量可以更大而混合料路用性能仍然能滿足要求，因而低能耗、低排放、能保證混合料路用性能的溫拌再生技術(shù)將會得到很廣泛的應(yīng)用。

溫拌再生技術(shù)(WRMA)結(jié)合熱再生技術(shù)和溫拌技術(shù)兩種節(jié)能環(huán)保技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，使混合料拌和溫度和施工溫度比熱拌降低20℃以上，能提高RAP摻入比例，減輕再生過程中RAP所含瀝青的二次老化，節(jié)約燃料能源，減少有害氣體排放，并能保證再生混合料的路用性能，降低生產(chǎn)成本。

一、溫拌再生瀝青混合料的性能

(一)馬歇爾試驗(yàn)

溫拌瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度均小于熱拌時的值，但均滿足規(guī)范要求。當(dāng)摻入不同量的RAP時，溫拌瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度與溫拌全新料的穩(wěn)定度值無明顯變化[4]，但RAP摻入量要小于60%。

(二)壓實(shí)特性

不同RAP摻量和不同的成型溫度對溫拌再生瀝青混合料壓實(shí)特性的影響各不相同。在滿足空隙率要求條件下，選擇最小的拌和與壓實(shí)溫度能達(dá)到節(jié)能減排的目的[5]。

有研究表明溫拌混合料空隙率略大于熱拌瀝青混合料或二者相當(dāng)，隨著RAP摻入量增加，溫拌瀝青混合料的空隙率增大[4,6]。依據(jù)溫拌再生瀝青混合料空隙率指標(biāo)，拌和溫度推薦為135～145℃，壓實(shí)溫度120～140℃。李振在溫拌再生瀝青混合料壓實(shí)特性的研究中發(fā)現(xiàn)，在添加3% Sasobit條件下，當(dāng)RAP摻量為15%，最低壓實(shí)成型溫度為120℃，當(dāng)摻入量分別為30%、45%和60%時，最低壓實(shí)成型溫度分別為100℃、110℃和140℃[7]。但這一最低溫度只是針對壓實(shí)特性而言，并沒有考慮其他路用性能。

(三)高溫穩(wěn)定性

級配等條件均相同的條件下，溫拌瀝青混合料的動穩(wěn)定度略低于熱拌瀝青混合料的動穩(wěn)定度，導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因主要是熱拌瀝青混合料生產(chǎn)過程中加熱溫度高于溫拌瀝青混合料，其導(dǎo)致的瀝青的老化嚴(yán)重于溫拌過程，從而導(dǎo)致了其動穩(wěn)定度略高[8,9]。摻入RAP有利于提高溫拌瀝青混合料的動穩(wěn)定度，且動穩(wěn)定度的相對增加量與舊料摻量呈良好線性關(guān)系，可能原因是RAP中舊瀝青老化，黏度增加，瀝青變硬，抗高溫性能增強(qiáng)[8,10]。季節(jié)等研究發(fā)現(xiàn)，在相同RAP摻量條件下，溫拌混合料的動穩(wěn)定度比熱拌混合料提高近40%[11]?？梢? 溫拌再生瀝青混合料具有較高的抗車轍能力, 高溫穩(wěn)定性好。

(四)低溫抗裂性能

在溫拌條件下，瀝青混合料低溫性能隨RAP摻入量的增加而下降，原因可能是RAP中瀝青老化后不如新瀝青的低溫性能好，同時還有可能受溫拌劑的影響[4,11]。雖然摻入RAP后混合料的低溫性能均會下降，但溫拌再生混合料比熱拌再生混合料低溫性能好，這表明對于溫拌再生而言，低溫性能可能不是個大問題[11,12]。

(五)水穩(wěn)定性能

我國規(guī)范采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)來評價瀝青混合料的水穩(wěn)定性。有研究顯示，溫拌再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性能低于熱拌瀝青混合料，但相差不大(或者二者相當(dāng))，并且均滿足規(guī)范要求[4]。另一方面，混合料的水穩(wěn)定性先隨著RAP摻量增大而增加(RAP摻量不大于40%)，當(dāng)過了一定量后水穩(wěn)定性又隨之降低[2, 6]。

(六)抗疲勞性能

瀝青混合料在車輛荷載反復(fù)作用和自然氣候條件下，其材料性能逐漸衰減直到破壞，瀝青混合料的這種性能衰減就是瀝青混合料的疲勞特性[13]。楊麗英等試驗(yàn)表明，熱拌瀝青混合料的抗疲勞性能要優(yōu)于溫拌再生瀝青混合料和熱再生瀝青混合料，溫拌再生混合料的抗疲勞性能優(yōu)于熱再生瀝青混合料，且隨著應(yīng)變水平提高，混合料疲勞壽命差別逐漸增大[9,13]。從消耗能量的角度研究，Zhao等發(fā)現(xiàn)隨著RAP摻入量的增加，HMA抗疲勞性能逐漸下降，而WMA抗疲勞性能增加[2]，但當(dāng)RAP量超過30%時，RAP將對WMA抗疲勞性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

二、應(yīng)用

溫拌技術(shù)取得發(fā)展，將使摻有大比例RAP的混合料用于路面面層成為可能為了保證施工和易性，熱再生出料溫度接近改性瀝青，造成新瀝青比較嚴(yán)重的短期老化和舊瀝青的二次老化，為保持混合料性能，必須限制舊料比例[5]。廠拌熱再生瀝青混合料中RAP摻量難以突破25%，這成了熱再生技術(shù)的主要瓶頸，而溫拌再生技術(shù)要求舊料加熱溫度低甚至不加熱，從性能上允許更高比例的RAP摻入，降低生產(chǎn)成本。

三、總結(jié)

(1)摻量小于60%時，溫拌再生瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度滿足規(guī)范要求。當(dāng)RAP摻量為30%、45%和60%時，最低壓實(shí)溫度分別為100℃、110℃和140℃。

(2)溫拌再生瀝青混合料高溫抗車轍性能比溫拌再生混合料的好，且高溫性能隨RAP量增大而增強(qiáng)。

(3)摻入RAP后混合料的低溫性能均下降，但溫拌再生混合料比熱拌再生混合料的低溫性能好。

(4)溫拌再生混合料的抗疲勞性能優(yōu)于熱再生瀝青混合料，且隨著應(yīng)變水平提高，混合料疲勞壽命差別逐漸增大。

四、研究前景

溫拌再生技術(shù)在研究及推廣應(yīng)用過程中仍存在一些需要解決的技術(shù)問題：

(1)由于溫拌再生的拌和溫度較低，并不能保證混合料的完全干燥，而殘留在混合料中的水分將會影響其水穩(wěn)定性能，如何提高和保持溫拌再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性是一個難題。

(2)熱拌再生技術(shù)一般添加RAP量不超過25%，而溫拌再生這一比例可能會超過40%，這可能會引起低溫穩(wěn)定性和抗疲勞性能的問題，新舊混合料的相容問題也不能忽視。

(3)目前國內(nèi)外缺乏針對溫拌再生瀝青混合料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，溫拌再生混合料完全照搬熱拌瀝青混合料的標(biāo)準(zhǔn)，這在很多方面會造成浪費(fèi)和損失。

[1]劉至飛，吳少鵬，陳美祝，等. 溫拌瀝青混合料現(xiàn)狀及存在問題[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報. 2009, 31(4): 170-173.

[2]Sheng Zhao, Baoshan Huang, xiang Shu etc. Comparative evaluation of warm mix asphalt containing high percentages of reclaimed asphalt pavement[J]. Construction and Building Materials. 2013,44 : 92-100.

[3]Mcdaniel R, Anderson RM. Recommended use of reclaimed asphalt pavement in the Superpave mix design method: Technician’s Manual. NCHRP Report 452, Transportation Research Board, National Research Council, Washington (DC)。2001.

[4]孫吉書，肖田，楊春風(fēng)，等. 溫拌再生瀝青混合料的路用性能研究[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版. 2011,30 (2):250-253.

[5]喬英娟. 溫拌再生瀝青混合料關(guān)鍵技術(shù)研究[J].城市道路與防洪. 2011, (4):183-186.

[6]劉唐志，朱洪洲，李佳坤，等. 溫拌再生瀝青混合料水穩(wěn)定性研究[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報. 2013,35(3)：54-58.

[7]李振，徐世法，羅曉輝，等. 溫拌再生瀝青混合料壓實(shí)特性評價[J]. 北京建筑工程學(xué)院學(xué)報. 2010, 26 (1):14-19.

[8]李佳坤，孔令云，陳先勇等．Evotherm 溫拌再生瀝青混合料路用性能研究[J]．重慶交通大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版. 2013，32( 5) : 958-661．

[9]季節(jié)，孫立軍，徐世法．瀝青兩次老化規(guī)律的對比分析[J]．同濟(jì)大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版，2009，37( 5) : 643-646．

[10]馬濤，黃曉明，張久鵬．基于材料復(fù)合理論的老化瀝青再生規(guī)律[J]．東南大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版.2008，38 (3) : 520-524．

[11]季節(jié)，索智，許鷹，等．SMA溫拌再生瀝青混合料性能試驗(yàn)[J]．中國公路學(xué)報.2013，26 (5) : 28-33．

[12]S.D. Capitao , L.G. Picado-Santos , F. Martinho. Pavement engineering materials: Review on the use of warm-mix asphalt[J]. Construction and Building Materials. 2012(36):1016-1024.

[13]楊麗英，譚憶秋，董雨明，等．溫拌再生瀝青混合料的疲勞性能[J]．公路交通科技.2012，29(10)：7-11.

楊豐華(1989-)，女，甘肅，助教，碩士研究生，陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向道路工程。