RAP摻量對Sasobit 溫拌再生瀝青混合料性能的影響分析

林榮團 鄧國忠

摘要：為研究RAP摻量對Sasobit溫拌再生瀝青混合料路用性能的影響，文章在Sasobit摻量為3%，RAP摻量分別為20%、30%、40%的條件下成型瀝青混合料試件，測定了各項路用性能參數(shù)，對溫拌再生瀝青混合料的路用性能進行研究，并將不同的RAP摻量視為不同維度，采用各路用性能指標與RAP摻量為0時的歐幾里得距離評價了Sasobit溫拌再生瀝青混合料性能對RAP摻量敏感性，提出了基于歐幾里得距離的Sasobit溫拌再生瀝青混合料極限RAP摻量確定方法。結(jié)果表明：RAP的摻入增強了混合料的高溫性能，降低了混合料的低溫性能和水穩(wěn)定性能，且當RAP摻量>20%時，混合料的動穩(wěn)定度指標顯著增大;當RAP摻量>30%時，浸水殘留穩(wěn)定度比衰減較大。由此，提出了采用歐幾里得距離確定極限RAP摻量的方法，且當Sasobit用量為3%時，RAP的最大摻量宜≤24%。

關(guān)鍵詞：溫拌;再生瀝青;路用性能;RAP摻量

0 引言

瀝青路面再生技術(shù)可以實現(xiàn)對廢棄瀝青路面材料（RAP）的重復(fù)利用，減少了新道路建筑材料的使用量，減少了因石料開采對環(huán)境的破壞，同時也節(jié)約了道路建設(shè)成本[1-2]。對于瀝青路面的再生方式，可根據(jù)拌和溫度分為熱再生和冷再生，而用作瀝青面層，尤其是上面層材料多采用熱再生技術(shù)[3-4]。然而，在熱再生過程中，往往要求混合料具有更高的拌和溫度，以保證新舊瀝青材料的充分混合，而更高的拌和溫度一方面易造成瀝青在拌和過程中的過度老化，同時從安全和環(huán)保的角度也是不利的[5]。Sasobit溫拌劑是一種瀝青降粘劑，可以通過降低瀝青的高溫黏度的方法降低混合料的拌和溫度，從而解決熱再生技術(shù)拌和溫度較高的問題[6]。

本文通過在Sasobit摻量為3%，RAP摻量為20%、30%、40%的條件下成型瀝青混合料馬歇爾試件、小梁試件和車轍試件，測定混合料試件的動穩(wěn)定度、低溫破壞應(yīng)變、浸水殘留穩(wěn)定度比和凍融劈裂強度比，對溫拌再生瀝青混合料的性能進行研究，并提出采用歐幾里得距離確定RAP摻量的方法對Sasobit溫拌再生瀝青混合料性能進行綜合評價，也基于此提出了Sasobit溫拌再生瀝青混合料的極限RAP摻量確定方法。

1 原材料和混合料設(shè)計

實驗所用瀝青路面回收材料（RAP）由某高速公路瀝青路面銑刨得到，通過燃燒法測得RAP中的油石比為4.1%，RAP中的集料顆粒組成如表1所示。試驗用新瀝青為KLMY90#瀝青，技術(shù)指標如表2所示。粗集料為玄武巖，技術(shù)指標如表3所示。

2 RAP摻量對混合料性能的影響

在Sasobit摻量為3%，RAP摻配率分別為20%、30%和40%的條件下成型瀝青混合料車轍試件、馬歇爾試件和小梁試件，對不同RAP摻配率下溫拌再生瀝青混合料的路用性能進行了測定。

采用瀝青混合料車轍試驗儀對不同RAP摻配率下的溫拌再生瀝青混合料的動穩(wěn)定度進行了測定，并以此對其高溫性能進行評價。實驗結(jié)果如表5和圖1所示。

從表5和圖1可以看出，當不摻RAP時，溫拌瀝青混合料的各項性能均能滿足技術(shù)規(guī)范要求，而隨著RAP摻量的增加，溫拌再生瀝青混合料出現(xiàn)動穩(wěn)定度增大，浸水殘留穩(wěn)定度比、凍融劈裂強度比和低溫破壞應(yīng)變均出現(xiàn)下降，即RAP的摻入增強了混合料的高溫性能，降低了混合料的低溫性能和水穩(wěn)定性能，且當RAP摻量超過20%時，混合料的動穩(wěn)定度指標顯著增大;當RAP摻量超過30%時，浸水殘留穩(wěn)定度比衰減較大。同時可以看出，溫拌再生瀝青混合料的高溫性能和水穩(wěn)定性能仍能滿足規(guī)范要求，而低溫性能則難以滿足規(guī)范要求。

3 RAP適宜摻量的確定

在任意RAP摻量下，溫拌再生瀝青混合料的各項路用性能可視為不同維度，即此時混合料的性能是由多個維度共同決定的，任意維度都只能反映混合料性能的一個方面，所有維度的指標共同反映了混合料在該摻量下的路用性能。因此，為綜合評價RAP摻量對各項性能的影響程度，本文采用了歐幾里得距離對其RAP摻量對溫拌再生瀝青混合料路用性能的影響進行評定。

在數(shù)學(xué)中，歐幾里得距離是一個通常采用的距離定義，它是在m維空間中兩個點之間的真實距離，可用式（1）進行計算：

采用式（1）對不同RAP摻量下混合料性能與不摻RAP時混合料性能的歐幾里得距離進行計算，結(jié)果如表6和圖2所示。

從表6和圖2可以看出，隨著RAP摻量P的增加，混合料路用性能距離初始狀態(tài)（P=0）的歐幾里得距離D逐漸增大，即混合料的綜合路用性能發(fā)生連續(xù)衰減，這與上節(jié)的結(jié)論一致。同時，歐幾里得距離D與RAP的摻量P近似滿足二次函數(shù)，如式（2）所示。

若將滿足施工規(guī)范要求的路用性能臨界值作為一個單獨的點，則動穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度比、凍融劈裂強度比和低溫破壞應(yīng)變共同組成該點的四個維度。本文以夏炎熱、冬冷、潮濕區(qū)為例，取氣候分區(qū)為夏熱，該點的四個維度分別為：動穩(wěn)定度為800次/mm，浸水馬歇爾試驗殘留穩(wěn)定度比為80%，凍融劈裂強度比為75%，低溫破壞應(yīng)變?yōu)?000με，則該點到RAP摻量為0點的歐幾里得距離D0通過計算為633，則將D0=633代入式（2）可得RAP的臨界摻量為P0=24%。因此可以認為，從綜合路用性能上講，Sasobit溫拌再生瀝青混合料的RAP摻量應(yīng)≤24%。

綜上所述，本文給出了基于綜合路用性能的再生瀝青混合料RAP摻量控制方法，其步驟如下：

步驟1：通過室內(nèi)試驗得出不同RAP摻量下的混合料路用性能指標值，試驗中RAP摻量應(yīng)覆蓋可能使用摻量的最高值;

步驟2：計算各RAP摻量時混合料路用性能與不摻加RAP時路用性能的歐幾里得距離D;

步驟3：通過數(shù)據(jù)擬合得出歐幾里得距離D與RAP摻量P的關(guān)系模型;

步驟4：計算道路所在地所對應(yīng)瀝青路面分區(qū)所要求的路用性能極限值與RAP摻量為0時混合料性能間的歐幾里得距離D0;

步驟5：將D0代入步驟3所建立的關(guān)系模型中，求解所處臨界的RAP摻量P0。

該方法綜合表述了瀝青混合料的各項性能，為RAP的最大摻量確定提供了新的依據(jù)。

此外，對該二次函數(shù)進行求導(dǎo)，可獲得歐幾里得距離D隨RAP摻量P的衰減速度，如式（3）。

可以看出，歐幾里得距離的衰減速度dD/dP與RAP摻量近似呈線性相關(guān)關(guān)系，在一定范圍內(nèi)，RAP摻量越大，混合料性能降低越快。

4 結(jié)語

（1）RAP的摻入增強了混合料的高溫性能，降低了混合料的低溫性能和水穩(wěn)定性能，且當RAP摻量>20%時，混合料的動穩(wěn)定度指標顯著增大;當RAP摻量>30%時，浸水殘留穩(wěn)定度比衰減較大。

（2）本文提出了采用歐幾里得距離確定極限RAP摻量的方法。

（3）當Sasobit用量為3%時，RAP的最大摻量宜≤24%。

參考文獻：

[1]拾方治，馬衛(wèi)民.瀝青路面再生技術(shù)手冊[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2]李振海，王國峰，魏建明.再生劑制備技術(shù)及再生瀝青的評價[J].中國石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）：2011（5）：152-156.

[3]于 玲，刁家棟，楊彥海，等.瀝青路面廠拌熱再生技術(shù)的使用性能評價與研究[J].中外公路，2014，34（2）：263-268.

[4]薛彥卿，黃曉明.廠拌熱再生瀝青混合料在含LSPM路面結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用及評價[J].湖南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，38（10）：26-33.

[5]耿九光.瀝青老化機理及再生技術(shù)研究[D].西安：長安大學(xué)，2009.

[6]肖燕武.Sasobit溫拌瀝青混合料的路用性能及節(jié)能減排效果[J].公路，2013（10）：208-211.