溫拌再生新舊瀝青的融合性試驗(yàn)研究

張飛龍

（中建八局第一建設(shè)有限公司 山東濟(jì)南 250100）

1 概述

隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，相關(guān)部門和社會各界越發(fā)重視公路工程建設(shè)中瀝青路面材料的回收再生處理技術(shù)。由技術(shù)應(yīng)用角度綜合考量，常拌溫新舊瀝青混合技術(shù)工藝通常所回收瀝青摻入比例較低。國家相關(guān)規(guī)定內(nèi)明確標(biāo)示摻配比例為15～30%范圍內(nèi)，一般而言實(shí)際摻量比例會在20%以下。常拌溫再生技術(shù)需要對溫度進(jìn)行有效管控，通常情況下新料需要加熱200℃，回收舊料的加熱溫度為110℃，然后通過單獨(dú)烘干模式將二者摻入瀝青混合料拌合鍋內(nèi)。實(shí)際操作過程中需要十分嚴(yán)格的管控回收舊料的加熱溫度，如果加熱溫度過高會使得舊料瀝青出現(xiàn)老化的情況，其碳化情況加劇且與提升機(jī)粘結(jié)幾率增加，對正常作業(yè)造成十分嚴(yán)重的影響。

2 常拌熱再生與溫拌熱再生工藝研究現(xiàn)狀

在溫拌熱再生工藝中可借助表面活性劑將原本30%的舊料摻入比例進(jìn)行突破，初步估算可將其提升到40～50%左右。有部分相關(guān)工作者認(rèn)為隨著舊料摻入量的不斷提升混合料的動穩(wěn)定性會相應(yīng)的降低，但是于凍融劈裂強(qiáng)度而言卻可以達(dá)到常規(guī)熱拌性能的水平。但是也具有一定的不足，主要表現(xiàn)在評價(jià)性能指標(biāo)方面，僅對常規(guī)溫拌再生混合料進(jìn)行考慮，對于新舊瀝青的融合性則是過多忽略。有人利用相容性理論研究溫拌新舊混合料，借助濃度梯度深入研究拌和過程中摻入量不同所造成的不同擴(kuò)散作用，并利用溫拌劑對其粘結(jié)度進(jìn)行降低，進(jìn)而瀝青老化的擴(kuò)散得到降低。但是此種理論也有一定的弊端，即無法明確表面活性劑的應(yīng)用和瀝青粘結(jié)度二者之間的關(guān)系。綜合考量當(dāng)前階段國內(nèi)常拌溫再生以及溫拌熱再生的相關(guān)研究，仍舊處于初期探索階段，目前尚未突破回收舊料摻入量的具體限制，而且無法明確新舊瀝青融合性。

3 溫拌再生新舊瀝青混合料融合性具體研究方案

本次研究主要對新舊瀝青混合料的融合性進(jìn)行深入探究，將常規(guī)溫再生混合料作為對比基礎(chǔ)，以瀝青混合料的路用性能作為突破口展開研究。此外，于完全融合的新舊瀝青而言，利用抽提以及蒸餾進(jìn)行回收，然后依據(jù)相關(guān)技術(shù)的具體比例對其進(jìn)行加熱并保證混合均衡。對于各混合料的具體用量而言，常規(guī)溫再生和完全融合的工況基本一致。

3.1 原材料、瀝青配比

本次研究中的瀝青是道路使用的70#A級石油瀝青；溫拌添加劑則對工程驗(yàn)證后的表面活性劑溫拌劑進(jìn)行使用；10～20mm玄武巖、3～5mm石灰?guī)r、0～3mm石灰?guī)r以及5～10mm玄武巖是本次研究選用的集料。依據(jù)現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范應(yīng)用公路工程中十分普遍的AC-16型級配比例。需要特別注意的是，需要盡最大努力拉近回收舊料瀝青的含量與相關(guān)設(shè)定值。

3.2 溫拌技術(shù)的具體應(yīng)用

為了將技術(shù)實(shí)施的可行性進(jìn)行提升，在溫拌技術(shù)中使溫拌瀝青對熱瀝青進(jìn)行替代，并進(jìn)行相應(yīng)的拌和混合料，并借助表面活性劑來對拌和溫度進(jìn)行有效控制。于常規(guī)溫拌技術(shù)而言，首先將回收舊料加入拌和鍋使其與新集料進(jìn)行預(yù)拌，然后對其進(jìn)行加熱，并在加熱后使其和溫拌混合料進(jìn)行拌和。本次研究中對常規(guī)溫拌供給溫度進(jìn)行控制，舊料摻入量控制在30%左右，新集料溫度控制在170℃左右；如新集料溫度控制在175℃左右，那么舊料摻入量提升至40%左右；控制新集料溫度在180℃左右，則舊料摻入量隨之提升至最高值，也就是50%左右。舊料溫度可以將其歸為兩個(gè)等級，一個(gè)等級為135℃，另外一個(gè)等級為100℃。進(jìn)一步分析新舊瀝青的完全融合工況，首先將舊料和新集料分開進(jìn)行配比，將其進(jìn)行混合并將溫拌添加劑加入，對加熱溫度進(jìn)行控制，其中需要控制溫拌瀝青溫度在135℃左右，集料的溫度則需要控制在150℃左右。

表1 新集料控制溫度和舊料摻入量二者關(guān)系

3.3 控制預(yù)拌時(shí)間

本次實(shí)驗(yàn)的場地為實(shí)驗(yàn)室，溫再生混合料在具體拌制以前先在拌和鍋內(nèi)進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間控制在15～25s，然后優(yōu)化處理舊料中的固結(jié)問題，此操作有利于舊料與新料二者在預(yù)拌階段混合均勻性的提升。所以說，后續(xù)實(shí)驗(yàn)的推進(jìn)過程中仍舊需要對舊料和新集料進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)拌處理，預(yù)拌時(shí)間控制在25s以下，預(yù)拌完成之后再進(jìn)行后續(xù)的溫再生拌制。

3.4 選擇試驗(yàn)方法

將錄用瀝青混合料試驗(yàn)的實(shí)際狀況作為根本依據(jù)，利用間接拉伸試驗(yàn)方法對其融合性進(jìn)行研究和分析，具體指標(biāo)包含：①干濕劈裂強(qiáng)度和凍融劈裂強(qiáng)度值；②混合料的劈裂實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度值。實(shí)施具體的劈裂試驗(yàn)時(shí)，將實(shí)驗(yàn)方法作為依據(jù)對圓柱體試件進(jìn)行制作，不同寬度的圓弧壓條作用至試件完成劈裂破壞試驗(yàn)。間接拉伸勁度模量實(shí)驗(yàn)可以將CEN歐洲標(biāo)準(zhǔn)作為參考，借助相應(yīng)的試驗(yàn)機(jī)將半正矢量處理應(yīng)用在荷載波。在進(jìn)行具體的試驗(yàn)之前借助保溫箱做好試驗(yàn)準(zhǔn)備，保溫箱溫度設(shè)置為15℃，保溫時(shí)長為4h，控制應(yīng)力水平于250KPA，并對試件預(yù)先進(jìn)行相應(yīng)的脈沖荷載，進(jìn)而可獲取勁度模量。

4 結(jié)果分析

4.1 分析劈裂強(qiáng)度和浸水劈裂強(qiáng)度

于溫再生和完全融合條件下溫再生劈裂強(qiáng)度的相關(guān)實(shí)驗(yàn)而言，將舊料不同摻入量比例作為依據(jù)，對比分析常規(guī)條件下溫再生瀝青混合料和完全融合溫再生瀝青混合料的具體浸水劈裂強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度。對比結(jié)果顯示，如溫再生混合料中舊瀝青摻入量在30%左右，那么其浸水劈裂強(qiáng)度值與劈裂強(qiáng)度值都比完全融合瀝青混合料要大。如將舊料摻入量提升至40%或者50%，強(qiáng)度值對比結(jié)果仍舊具有一致性。所以說，對于溫再生瀝青混合料而言，雖然二者應(yīng)用瀝青混合總量一致，但是常規(guī)溫再生工藝的拌和初期對熱拌和方式進(jìn)行應(yīng)用，所以說舊料和集料的溫度都相對較高，通常情況下會大于溫拌再生溫度，因此，此部分舊料的吸收百分率也相對較高，其融合性能隨之提升，獲取相對滿意的結(jié)果。對于完全融合工藝而言，因其新集料抽提在與舊料充分融合以后處于溫再生的模式下，分別將二者溫度控制在150℃左右，拌和溫度則需要控制于125℃上下，相比熱拌和來說其溫度相對較低。因此，可以說溫度較低的條件直接影響舊料與新集料的拌和作用和吸收百分率，而且可降低二者的融合性能。

4.2 凍融劈裂分析

分析凍融劈裂強(qiáng)度時(shí)，需要對不同舊料摻入比例的混合料由完全融合溫再生工藝和常溫溫再生工藝的角度分別進(jìn)行相同凍融條件的劈裂試驗(yàn)，并對其試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析。試驗(yàn)結(jié)果顯示，如混合料中舊料瀝青的摻入量在30%左右，那么溫再生凍融實(shí)驗(yàn)值以及常規(guī)溫再生劈裂值均比完全融合下的凍融劈裂值強(qiáng)度更高，但是二者強(qiáng)度值比較相近。將混合料中的舊料瀝青摻入量提升至40%、50%，對比其未凍融前的劈裂強(qiáng)度值和凍融之后的劈裂強(qiáng)度值都是常規(guī)溫再生測試結(jié)果更加理想，與完全融合的測試值對比優(yōu)勢明顯。此外，需要注意舊料參入量提升至50%時(shí)，借助常規(guī)溫再生瀝青混合料的新舊融合性能不會發(fā)生降低情況。

5 結(jié)束語

本次研究分別對溫拌瀝青工藝下的不同舊料摻入量的具體融合性能進(jìn)行了試驗(yàn)對比，得出結(jié)果溫再生工藝下的瀝青混合料試件各項(xiàng)值均會隨著舊料摻入量的提升而增加，比如未凍融劈裂強(qiáng)度、浸水劈裂強(qiáng)度、凍融劈裂強(qiáng)度以及劈裂強(qiáng)度等。對于完全融合條件下的相關(guān)性能值而言，常規(guī)溫再生工藝下的融合指標(biāo)均比完全融合條件下的試件性能更高一些。