增溶型再生瀝青混合料路用性能的試驗(yàn)研究

樊旭英 杜毓成 李章珍 閆剛龍

(1.河北建筑工程學(xué)院 土木工程學(xué)院，河北 張家口 075000；2.河北省瀝青路面工程固廢綜合利用技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 張家口 075000)

0 引 言

近年來(lái)，我國(guó)公路建設(shè)取得了巨大的進(jìn)步.由于自然環(huán)境及其自身性質(zhì)的局限性，我國(guó)瀝青路面面臨著嚴(yán)重的考驗(yàn)，對(duì)于出現(xiàn)問(wèn)題或者即將出現(xiàn)問(wèn)題的路面需要提前進(jìn)行養(yǎng)護(hù)甚至翻修，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)伴隨著道路面層廢棄混合料的出現(xiàn)，廢舊材料的再生利用不僅減少了土地空間的占用問(wèn)題，而且對(duì)于道路建設(shè)成本也是大大降低[1].因而，再生劑對(duì)廢舊瀝青混合料的再生利用起到關(guān)鍵作用.

再生主要是指通過(guò)向廢舊瀝青混合料中摻加再生劑，新集料等[2]，使其最大限度的恢復(fù)廢舊瀝青混合料原有的性質(zhì)，達(dá)到路面通車使用要求.在這些廢舊混合料自身性能的提升過(guò)程中，再生劑起到了關(guān)鍵作用.通過(guò)添加再生劑，可有效提高瀝青與集料之間的充分接觸性，提高自身的穩(wěn)定性能，從而達(dá)到使用要求[3].

本文主要基于112國(guó)道宣化路段的翻修改造工程，通過(guò)探究我們分析出，向普通型再生劑中加入增溶劑配制成增溶型再生劑，可進(jìn)一步提高新舊瀝青內(nèi)部材料組合的結(jié)合度.增溶型再生劑中的增溶物質(zhì)能形成團(tuán)狀顆粒并吸附在瀝青質(zhì)顆粒周圍，起到粘結(jié)作用.從而使新舊瀝青組分相互結(jié)合在一起，使得整個(gè)瀝青結(jié)合平面體更加牢固，提高了瀝青膠態(tài)體系的穩(wěn)定性[4].

1 試驗(yàn)試劑的制備與選取

按照一定比例稱取增溶劑，在一定條件下與普通的再生劑邊攪拌邊混合[5]，等兩者混合均勻后，得到了試驗(yàn)所需要的再生劑.為了便于表述，把普通型再生劑記為RA，摻有10%質(zhì)量增溶型的再生劑記為RAA，摻有20%質(zhì)量增溶型的再生劑記為RAB，摻有30%質(zhì)量增溶型的再生劑記為RAC，然后進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn).

2 增溶劑對(duì)再生瀝青的性能影響

向含有11%的普通再生劑的再生瀝青中，分別加入RA、RAA、RAB、RAC四種類型的增溶劑，充分?jǐn)嚢韬?，進(jìn)行如下試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示.

表1 再生瀝青的性能指標(biāo)

(a)軟化點(diǎn) (b)25℃針入度

(c)15℃延度

結(jié)果表明：隨著橫坐標(biāo)的增大，針入度和延度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，對(duì)比0%摻量的增溶劑來(lái)說(shuō)分別增加了1.8%、3.0%、4.7%、0.3%、1.8%、2.5%，而軟化點(diǎn)與其它兩種指標(biāo)呈現(xiàn)出相反的趨勢(shì).綜上所述,10%摻量的增溶劑為最優(yōu)摻量.

3 瀝青混合料的路用性能研究

3.1 高溫穩(wěn)定性能

分別對(duì)含有0%、10%、20%、30%含量的增溶劑型再生劑進(jìn)行高溫車轍試驗(yàn).每種摻量下的增溶劑分為四組試驗(yàn)：把摻有20%含量的廢舊瀝青混合料記作PA、把摻有30%含量的廢舊瀝青混合料記作PB、把摻有40%含量的廢舊瀝青混合料記作PC、把摻有50%摻量的廢舊瀝青混合料記作PD.將已經(jīng)攪拌好的增溶劑加熱到一定溫度之后，均勻的撒在恒溫至1200C的廢舊瀝青混合料上攪拌30S，靜置1天，之后將準(zhǔn)備好的所有的混合料在一定溫度下進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁缓髮⒒旌狭戏殖刹煌慕M分別裝入車轍模板中碾壓成型，然后把試件放入恒溫室中，6h后進(jìn)行車轍試驗(yàn)[6-9]并記錄下數(shù)據(jù)如表2所示.

表2 不同摻量下瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度值

圖2 動(dòng)穩(wěn)定度隨廢舊瀝青混合料摻量變化圖 圖3 動(dòng)穩(wěn)定度隨增溶劑摻量變化曲線

通過(guò)分析可知：廢舊瀝青混合料的摻量怎么變化，動(dòng)穩(wěn)定度都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；當(dāng)廢舊瀝青混合料摻量為PA時(shí)，縱坐標(biāo)下降了21%；四種不同含量的增溶劑在動(dòng)穩(wěn)定度上相差不大，最大下降了5.4%.當(dāng)增溶劑摻量從10%調(diào)整到20%時(shí)，不同類型下混合料的動(dòng)穩(wěn)定度依次降低了3%、2.2%、6.4%、8.6%；從20%摻量調(diào)整到30%時(shí)，對(duì)應(yīng)的PD、PC、PB、PA的動(dòng)穩(wěn)定度分別降低了1.6%、2.3%、2.1%、11.1%;這是因?yàn)殡S著增溶劑摻量的增加，一定程度上溶解了舊瀝青表面的瀝青質(zhì)[10-11]，使得再生劑與舊瀝青，新瀝青相融合的更加充分，但是增溶劑本身粘度降低，它們之間的粘結(jié)作用下降，從而使瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能降低.

3.2 水穩(wěn)定性能

選取上述試驗(yàn)所用到的四種類型下的瀝青混合料與不同摻量的再生劑進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，結(jié)果如表3、4所示.

表3 各摻量下瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度

圖4 不同摻量下殘留穩(wěn)定度變化曲線 圖5 不同摻量下劈裂強(qiáng)度變化曲線

試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著增溶劑摻量的增加，對(duì)應(yīng)的殘留穩(wěn)定度比都呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)[12]；當(dāng)增溶劑摻量從10%調(diào)整到20%時(shí)，PA、PB、PC、PD四種類型的瀝青混合料所對(duì)應(yīng)的豎坐標(biāo)增加了1.5%、2.3%、1.3%、2.7%；從20%的摻量調(diào)整到30%時(shí)，對(duì)應(yīng)的四種類型的殘留穩(wěn)定度增加了2.6%、1.6%、2.2%、3.2%；但是隨著橫坐標(biāo)增加，四種類型的殘留穩(wěn)定度都會(huì)出現(xiàn)緩慢上升，直至平穩(wěn).當(dāng)增溶劑摻量低于20%時(shí)，其對(duì)應(yīng)的劈裂強(qiáng)度比呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；當(dāng)增溶劑摻量高于20%時(shí)，其對(duì)應(yīng)的凍融劈裂強(qiáng)度比出現(xiàn)下降.這是由于增溶劑本身是低粘性物質(zhì)，隨著增溶劑使用比例的提高，各集料之間的黏附能力下降，再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性能下降.從圖可以看出：當(dāng)增溶劑摻量在一定范圍時(shí)，再生瀝青混合料的抵抗水破壞自身結(jié)構(gòu)的能力比較好，但是當(dāng)增溶劑摻量超過(guò)20%時(shí)，其自身的抵抗破壞的能力下降.

3.3 低溫性能

通過(guò)上述試驗(yàn)所用到的再生瀝青混合料與不同摻量的再生劑混合進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表5所示.

表5 不同摻量下彎拉應(yīng)變數(shù)值

圖6 彎拉應(yīng)變下的柱狀圖 圖7 彎拉應(yīng)下的折線圖

通過(guò)圖6、7可知：隨著增溶劑摻量的增加，對(duì)應(yīng)的彎拉應(yīng)變值逐漸上升，從20%摻量往后，四種類型所對(duì)應(yīng)的彎拉應(yīng)變值出現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)、逐漸水平的趨勢(shì)，摻量從0%調(diào)整到10%四種類型所對(duì)應(yīng)的彎拉應(yīng)變值分別增加了0.31%、0.68%、0.57%、1.2%；摻量從10%提高到20%時(shí)，四種類型的彎拉應(yīng)變值增加了0.62%、0.73%、1.3%、0.77%；隨著增溶劑摻量的增加，瀝青混合料的彎拉應(yīng)變值提高，路面抵抗破壞的能力增強(qiáng)，但是增加的幅度不大，大部分都在1%以下，增溶型再生劑可以在一定程度提高再生瀝青混合料抵抗低溫破壞的能力[13].當(dāng)增溶劑摻量在10%-20%之間時(shí)，混合料在低溫狀態(tài)下，抵抗變形的能力較為明顯.

4 結(jié) 論

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)分析得出，瀝青混合料在四種不同類型下抵抗高溫變形的能力呈現(xiàn)下降趨勢(shì),但是降低幅度很小.水穩(wěn)定性能隨著增溶劑摻量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但20%之后上升趨于平緩；從低溫性能試驗(yàn)得出，當(dāng)增溶劑摻量低20%時(shí)，其對(duì)應(yīng)的劈裂強(qiáng)度比呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；當(dāng)增溶劑摻量高于20%時(shí)，其對(duì)應(yīng)的凍融劈裂強(qiáng)度比出現(xiàn)下降；總體來(lái)看，增溶劑摻量會(huì)影響瀝青混合料的再生效果，從而直接影響其路用性能，當(dāng)增溶劑摻量在10%-20%之間時(shí)，會(huì)提高再生瀝青混合料的路用性能.