行業(yè)資訊
RAP摻量對(duì)再生瀝青及再生瀝青混合料性能的影響
一、引言
我國(guó)早期建設(shè)的道路大部分已經(jīng)進(jìn)入修補(bǔ)階段，由此產(chǎn)生了大量的廢舊路面材料。在“走可持續(xù)發(fā)展道路，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的政策下，隨著人們對(duì)環(huán)保、社會(huì)效益的關(guān)注，以及技術(shù)的進(jìn)步，瀝青路面再生利用技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。瀝青路面的再生利用，就是將舊瀝青路面經(jīng)過(guò)一系列回收方法的處理后，按照一定的比例摻加新的瀝青，新的集料等，再重新拌和形成具有一定路用價(jià)值的瀝青混合料，然后應(yīng)用于路面工程。瀝青路面再生與傳統(tǒng)的瀝青路面維修方式相比，能夠節(jié)約大量的瀝青、砂石等原材料，節(jié)省工程投資，同時(shí)有利于處理廢料、保護(hù)環(huán)境，因而具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)、環(huán)境效益。汪托、郝培文等利用路面環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)壽命周期評(píng)估工具PaLATE，通過(guò)熱拌瀝青設(shè)備提供的能耗數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)了使用RAP料的環(huán)境效益，認(rèn)為生產(chǎn)30%的RAP僅需要生產(chǎn)新混合料84%的能耗和產(chǎn)生80%的CO2排放量。
在1915年，美國(guó)首先開(kāi)始對(duì)瀝青路面再生利用技術(shù)進(jìn)行研究。但直到1973年石油危機(jī)爆發(fā)后美國(guó)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)才引起足夠的重視。目前，美國(guó)再生瀝青混合料的用量幾乎為全部路用瀝青混合料的一半，80%的廢棄瀝青混合料得到再生利用。對(duì)基層而言，RAP的允許用量為15%～100%，在美國(guó)約有27．1%的州允許使用50%的RAP，有22．9%的州對(duì)RAP的用量沒(méi)有限制。而磨耗層RAP的允許用量為0～100%，22．9%的州不允許使用RAP，16．6%的州對(duì)RAP的用量無(wú)限制。我國(guó)對(duì)瀝青路面再生技術(shù)的研究始于20世紀(jì)50年代。1983年建設(shè)部下達(dá)了“廢舊瀝青混合料再生利用”的研究項(xiàng)目。在3a的時(shí)間內(nèi)鋪筑了30000m2以上的試驗(yàn)路。2003年底，廣佛高速公路在大修期間采用了廠拌熱再生技術(shù)，并取得了不錯(cuò)的效果。喬志勇等通過(guò)研究建議，廠拌熱再生RAP的摻量不宜超過(guò)50%，同時(shí)應(yīng)采取相關(guān)措施(如再生劑)，以提高再生瀝青混合料的低溫抗裂性能。
瀝青結(jié)合料的性能對(duì)于再生瀝青混合料的性能具有至關(guān)重要的影響，然而，以往研究主要集中在對(duì)于RAP料對(duì)于再生瀝青混合料性能的影響，較少針對(duì)再生瀝青結(jié)合料性能進(jìn)行研究。筆者通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)研究了不同摻量回收瀝青對(duì)再生瀝青結(jié)合料延度、針入度、軟化點(diǎn)、粘度的影響，大致確定回收瀝青的合理?yè)搅?，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了不同RAP材料摻量的再生瀝青混合料，進(jìn)而對(duì)再生瀝青混合料高溫性能、低溫性能、水穩(wěn)定性能和抗疲勞性能的影響，通過(guò)綜合比較分析，得出RAP材料的適宜摻量，為實(shí)際生產(chǎn)提供指導(dǎo)。
二、試驗(yàn)原材料
瀝青
瀝青為江蘇地區(qū)常用的70#道路石油瀝青。
回收瀝青通過(guò)室內(nèi)對(duì)銑刨料進(jìn)行抽提，然后采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器法對(duì)原路面老化瀝青進(jìn)行回收獲得。將回收瀝青按不同比例摻加到70號(hào)道路石油瀝青中后進(jìn)行試驗(yàn)，回收瀝青的5種摻量為0～50%(回收瀝青占新舊瀝青總質(zhì)量的百分比，依次間隔10%)。將70號(hào)道路石油瀝青與回收瀝青分別在上述比例下進(jìn)行高溫?cái)嚢枞诤?，然后?40℃烘箱內(nèi)高溫老化2h后進(jìn)行相應(yīng)的性能指標(biāo)試驗(yàn)，以模擬實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的拌合、運(yùn)輸以及攤鋪、碾壓過(guò)程。
集料
試驗(yàn)所用集料為石灰?guī)r石料。
再生瀝青結(jié)合料性能
為了研究回收瀝青對(duì)再生瀝青結(jié)合料性能的影響，采用針入度、延度、軟化點(diǎn)和粘度四個(gè)指標(biāo)對(duì)不同回收瀝青摻量下的再生瀝青的性能進(jìn)行研究。
可以看出:隨著回收瀝青摻量的增加，混合后的瀝青的針入度和延度逐漸降低，軟化點(diǎn)和粘度逐漸增加。當(dāng)回收瀝青摻量高于30%以后，混合后的再生瀝青針入度、延度值明顯下降，并且不能滿足70號(hào)道路石油瀝青的規(guī)范要求;而混合后的再生瀝青的軟化點(diǎn)和粘度顯著增加，可以滿足70號(hào)道路石油瀝青的規(guī)范要求。分析其原因，瀝青在使用中由于空氣、溫度和陽(yáng)光的作用發(fā)生老化變質(zhì)，其化學(xué)組成發(fā)生變化而使其膠體性質(zhì)變差，進(jìn)而變現(xiàn)為混合后的再生瀝青針入度降低、軟化點(diǎn)和粘度增高、延度減小。綜合混合后的再生瀝青性能，回收瀝青的摻量以不大于30%為宜。
三、再生瀝青混合料性能
為研究不同RAP材料比例摻量下的再生瀝青混合料的性能，以摻加30%RAP材料的AC—20型再生瀝青混合料級(jí)配為基準(zhǔn)，對(duì)新舊材料以不同比例摻量的再生瀝青混合料的性能進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。RAP材料的摻配比例分別為0%、10%、20%、30%、40%，50%，各種比例的混合料級(jí)配和總瀝青用量均基本相同。混合料的路用性能包括:高溫性能、低溫性能、抗水損害性能和疲勞性能，分別采用車(chē)轍試驗(yàn)、低溫小梁彎曲試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)和四點(diǎn)梁疲勞試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
按設(shè)計(jì)級(jí)配確定的配合比為1#:2#:3#:4#:礦粉:銑刨料=27．0:18．0:11．0:13．0:1．0:30，油石比為4.5%。
高溫性能
按照規(guī)范要求，采用車(chē)轍試驗(yàn)對(duì)不同RAP材料摻量的再生瀝青混合料的高溫性能進(jìn)行測(cè)試。
可以看出:隨著RAP材料摻量的增加，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度逐漸增加，抗車(chē)轍性能逐漸提高，現(xiàn)行規(guī)范(JTGF40－2004)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求70號(hào)道路石油瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度不小于1000次/mm?？梢钥闯?再生瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度滿足規(guī)范要求。當(dāng)RAP材料摻量為30%時(shí)，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度增加較為明顯，提高了68．3%，抗車(chē)轍性能明顯提高，這是由于RAP材料經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用之后，已經(jīng)老化變硬，而瀝青中瀝青質(zhì)的存在也可改善瀝青的高溫性能，最終表現(xiàn)為混合料的抗車(chē)轍性能提高。
低溫性能
為研究再生瀝青混合料的低溫性能，試驗(yàn)采用溫度為－10±0．5℃，加載速率為1mm/min，試件尺寸為長(zhǎng)250±2．0mm，寬30±2．0mm，高35±2．0mm的棱柱體小梁，跨徑為200±0．5mm。
可以看出:隨著RAP材料摻量的增加，瀝青混合料的破壞應(yīng)變值逐漸降低，低溫性能逐漸變差，按照(JTGF40—2004)規(guī)范，道路石油瀝青混合料在冬冷區(qū)和冬溫區(qū)的破壞應(yīng)變不宜低于2000με。從圖中可以看出，當(dāng)RAP材料的摻量在30%以上時(shí)，瀝青混合料的低溫性能已不能滿足規(guī)范要求。這是由于老化后的RAP材料變硬變脆，在低溫時(shí)容易脆裂。從瀝青混合料的低溫性能角度考慮，RAP材料的摻量應(yīng)小于30%。
抗水損害性能
研究采用室內(nèi)凍融劈裂試驗(yàn)對(duì)不同RAP材料摻量下再生瀝青混合料的抗水損害性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。
可知:摻加10%的RAP材料后，瀝青混合料的殘留強(qiáng)度比下降幅度明顯，隨著RAP材料摻量的增加，其殘留強(qiáng)度比逐漸降低，抗水損害性能逐漸變差。按照(JTGF40—2004)規(guī)范的要求，凍融劈裂試驗(yàn)的殘留強(qiáng)度比應(yīng)不小于75%?？梢钥闯?RAP材料摻量在40%以內(nèi)時(shí)，再生瀝青混合料的殘留強(qiáng)度比能夠滿足現(xiàn)行的規(guī)范要求。
抗疲勞性能
研究采用4點(diǎn)梁疲勞試驗(yàn)評(píng)價(jià)再生瀝青混合料的疲勞性能。疲勞試驗(yàn)采用應(yīng)變控制方式進(jìn)行，試驗(yàn)條件采用400με控制應(yīng)變，頻率為10Hz，在15℃±1℃的溫度下進(jìn)行，以小梁試件勁度模量下降至初始勁度模量的50%為疲勞破壞標(biāo)準(zhǔn)。其作用次數(shù)越大，則疲勞壽命越長(zhǎng)，表明小梁試件抵抗疲勞破壞的能力越強(qiáng)。
可知，隨著RAP材料摻量的增加，瀝青混合料的疲勞壽命逐漸減小，抗疲勞性能逐漸降低。當(dāng)RAP材料為0%時(shí)，瀝青混合料的疲勞壽命約為摻加30%時(shí)的2倍。從瀝青混合料的抗疲勞性能角度考慮，RAP材料的摻量越少越好。
四、結(jié)語(yǔ)
再生瀝青結(jié)合料性能對(duì)于再生瀝青混合料性能具有決定性的影響。針對(duì)既有關(guān)于回收瀝青再生混合料性能研究忽視對(duì)再生瀝青性能研究的不足，按照相關(guān)規(guī)范，對(duì)再生瀝青結(jié)合料性能和再生瀝青混合料性能進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)研究，得出各性能指標(biāo)隨不同RAP料摻量的變化規(guī)律，與前人研究成果基本吻合。但是，通過(guò)研究再生瀝青結(jié)合料性能，使得在確定RAP料最佳摻量時(shí)得到了充分論證。綜合再生瀝青及再生瀝青混合料的性能，建議RAP材料的合理?yè)搅繛?0%左右為宜。若想提高RAP材料的摻量，需要采用一定的改性措施，同時(shí)應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。
本文來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，如涉及版權(quán)問(wèn)題，煩請(qǐng)?jiān)髡呗?lián)系我們，我們會(huì)在48小時(shí)內(nèi)做刪除處理。國(guó)內(nèi)瀝青市場(chǎng)主流價(jià)格月對(duì)比情況。
