温拌再生沥青混合料与沥青性能研究

广东公路交通

摇摇

GuangdongHighwayCommunications

摇摇摇摇摇

Vol郾45No郾2Apr郾2019

文章编号:1671-7619(2019)02-0011-05DOI:10.19776/j.gdgljt.2019-02-0011-05

温拌再生沥青混合料与沥青性能研究

邱镜宇,吕建兵,许湛成,潘懿森

(广东工业大学,广州510006)

摘要:研究了掺入旧沥青的改性沥青的性能,确定了混融再生沥青的变化趋势。实验研究了再生剂和表面活性剂型温拌剂的掺入对于混融再生沥青的影响。分析了温拌再生沥青混合料的马歇尔试验特性。试验表明:温拌剂可以显著降低搅拌压实温度;同时再生剂可以很好地提高混融再生沥青的针入度和延度指标;在40%的旧料掺量下,温拌再生沥青混合料的压实特性不随旧料的提高而变化。关键词:温拌;再生沥青混合料;混融再生沥青;压实特性

中图分类号:U416.217摇摇摇文献标志码:A

0摇引言

随着我国从上世纪十年始不断加大

sasobit的温拌再生沥青的路用性能,根据室内实验得出温拌再生沥青具有良好高温性能,且废旧沥青的掺入在一定范围内可以提高动稳定性[6];黄的掺入对比,发现温拌再生沥青的短期老化和长期老化均比热拌再生沥青优越,且其中的气体排放检测有大幅下降[7]。

以上的研究均从沥青或者沥青混合料一个维度明等人通过不同温拌剂的掺入和不同的新旧沥青

修筑的高速公路网络如今逐渐步入使用寿命期限,许多地区的高速公路、国省道开始慢慢进入大中修阶段,而这些工程产生了很多的废旧沥青,而如此大的需求体量催促了沥青再生混合料的研发。而且随着国家对环保理念的不断加深,再生沥青的研究渐渐步入发展期[1]。

沥青由于受到光、热、力等多种外界因素的作

进行温拌沥青混合料的评估,没有过多地涉及两者的关系。且目前对此研究较少,本文将对两者进行对比试验,探讨温拌再生沥青两者的变化关系和原因。

本试验中,主要的材料由四部分组成:外加

用,它的老化是一种自然进程,而沥青再生是一种采用一定手段使得旧沥青混合料恢复可用性的技术,即沥青逆老化过程。这种逆老化的恢复性包括旧沥青混合料中沥青的恢复和集料的恢复,较多的文章均对两者单独进行了研究[2-4]。

目前,热再生技术较为成熟,温拌再生的研究

1摇试验材料性质

剂、旧沥青混合料、新集料、改性沥青。在试验过程中,采用的旧沥青混合料RAP来自汕昆高速公路某路段全面层刨铣施工。为了稳定全层刨铣的旧沥混级配性质,实验室将RAP进行分档处理,RAP被分解为9.5mm上下两档,本试验采用9.5mm以上档位RAP进行试验。本文有关RAP中沥青和集料的相关数值是采自9.5mm以上RAP。外加剂中温拌剂采用益路3g,是一种表面活性剂型的温拌剂,类似Evotherm型温拌剂,主要是通过不同的极型分子在沥青混合料搅拌过程中引入空气中的水分,降低沥青的搅拌温度,从而达到温拌的效果。新沥青采用改性沥青(玉-D),新集料来自搅拌站,性质均符合《公路沥青路面施工技术规

还处在开始阶段。温拌再生沥青混合料是一种结合再生技术和温拌技术的新型沥青混合料。一方面,温拌的较低搅拌碾压温度较好地避免了再生沥青中旧沥青的二次老化。温拌剂的加入也很好地使得新旧沥青能够快速地进行混融。另一方面,较低的温度也使得沥青作业的能耗和污染问题得到较好的改善,符合目前国家的战略布局要求。但是现在温拌再生沥青较多进行沥青或沥混单方面的研究。李佳坤等研究了掺入了Evotherm下温拌再生沥青的路用性能,发现其与热再生沥青这方面性质基本一致[5];孙吉书等研究掺入了

基金项目:国家级大学生创新创业训练计划项目(项目编号:201811845021)。

作者简介:邱镜宇(1998.02-),男,在读大学本科,研究方向:道路桥梁,E-mail:1017275991@qq.com。

·11·

2019年第2期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇广东公路交通摇摇摇摇摇摇摇摇摇范》[8]。采用全自动抽提仪和阿布森法处理后,

项目

针入度(25益,100g,5s)/0.1mm

软化点(环球法)/益延度(5cm/min,15益)/cm

135益运动黏度(布氏旋转黏度)/(Pa·s)

表2摇RAP中集料级配

RAP中矿料通过筛孔(mm)的质量百分率/(%)

4.7522.4

2.3617.9

1.1813.3

摇摇摇摇总第161期

RAP中旧沥青和集料的部分性质见表1。

测值13695.31.81

表1摇RAP中沥青性质

100

19

96.8

1613.281.4

42.3

9.5

11.1

0.60.38

0.156.1

0.07.7

2摇外加剂掺入对再生沥青的影响

性质发生衰弱,同时存在一个掺量的折点,在此掺2.2摇不同再生剂对再生沥青的影响量下混融沥青的性质会发生较大的变化。

以20%和30%混融再生沥青为基准,分别单

本实验中沥青试样模拟再生完全混融情况下

的沥青,主要分为掺入20%、30%、40%RAP旧沥青的改性沥青。按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE-20-2011)[9],采用全自动沥青采用高速沥青剪切机使混合的新旧沥青达到完全2.1摇不同RAP沥青掺量对再生沥青的影响混融的状态。

抽提仪和阿布森法回收仪,回收RAP中老化沥青,

独掺入3%、5%和7%再生剂,按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE-20-2011)进行三大指标的实验测试,实验结果见表4。

表4摇不同再生剂对再生沥青三大指标

旧沥青掺入量/(%)

温拌剂掺入量/(%)03570

30

357

(25益)/0.1mm38.739.043.244.931.837.241.349.1针入度

软化点/益76.070.575.076.968.665.6.5.8

延度

分别在改性沥青中掺入20%、30%、40%RAP

旧沥青,按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE-20-2011)进行三大指标的实验测试(表3)。

表3摇不同RAP沥青掺量下沥青三大指标RAP旧沥青

0

(25益)/0.1mm42.438.731.826.6针入度

延度(5益)/

cm

(5益)/cm24.527.228.228.813.314.422.422.3

20

掺入量/(%)

软化点/益84.076.068.671.0

203040

25.024.513.39.4

从表3可以看出,掺入了旧沥青的改性沥青性质发生了很大的变化。随着旧沥青掺量的不断提高,混融再生沥青的针入度、延度和软化点明显30%的节点时,混融沥青的三大指标达到下降速率的峰值。这表明旧沥青的加入会使改性沥青的·12·

地呈下降的趋势。其中,在旧沥青掺入量达到

20%、30%旧沥青掺量下的混融再生沥青的针入度和延度都得到不同程度的上升;软化点的变化稍有下降,但是幅度不大。且再生剂对于30%旧料掺入下的混融沥青具有更加显著的影响。从这一侧面可以推断出,随着旧沥青的增加,再生剂功用也越显著,即再生剂对于新沥青的影响小于旧

从表4可以看出,随着再生剂的不断加入,

2019年第2期旧沥青的性质。

邱镜宇,等:温拌再生沥青混合料与沥青性能研究总第161期

沥青的影响。所以再生剂的加入可以很好地改善2.3摇不同温拌剂对再生沥青的影响

摇摇从表5可以看出,温拌剂的加入没有很大的影响再生混融沥青,三大指标并没有有规律的变化。经分析,认为益路3g属于表面活性剂型的温拌剂,它是通过高温时引入空气水分子进行搅拌降粘,所以加入到混融再生沥青里面并没有对沥青性质进行到很大的改变。

从上述的实验可以看出,表面活性剂型温拌剂对混融沥青的指标性能影响较小。旧沥青的加入对混融沥青的影响最大,且存在一个临界点。再生剂的加入会同时影响新沥青和旧沥青的性能,但是它对旧沥青的改性效果大于对新沥青的改性效果。对于高掺量的再生混融沥青可以起到调节作用。

以掺入了5%再生剂、20%和30%混融再生沥

青为基准,分别单独掺入0.3%、0.6%和0.9%再生剂,按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》结果见表5。

(JTGE-20-2011)进行三大指标的实验测试,实验

表5摇不同温拌剂对再生沥青三大指标

旧沥青掺入量/(%)

温拌剂掺入量/(%)0.30.60.90.30.60.900

(25益)/0.1mm43.244.745.346.841.342.0.843.2针入度

软化点/益75.063.570.767.8.567.866.368.1

(5益)/28.228.433.532.822.423.125.523.2cm延度

20

3摇温拌再生沥青路用性能试验

3.1摇配合比设计

采用GAC-16作为沥青混合料的级配曲线,采用9.5mm~19mm粒径进行分档处理后RAP进行配合比设计,根据《公路沥青路面施工技术规范》进行级配计算设计,按级配曲线需要加入不同量的新集料,使得对比试验的沥青混合料级配曲线基本维持在设计配合比这一水平上。

30

表6摇GAC-16级配曲线设计结果

筛孔尺寸/mm

上限

通过率/(%)

下限合成

19100100100

161009596.9

13.2856577.3

9.5684753.4

4.762832.1

2.36351824.1

1.18291516.6

0.6231213.4

0.318.7

0.151367.7

0.075846.2

摇摇按级配曲线分别进行5组油石比的试打试验,全新的GAC-16沥青混合料按《公路沥青路面施工技术规范》规定的最佳油石比计算,得出本次试验的全新集料最佳油石比为4.7%。其中,再生沥青混合料最佳油石比计算中沥青含量的计算应扣除掉RAP中含有的旧沥青含量。按照合成级配曲线接近表6中全新GAC-16合成级配曲线原则进行配合比计算,要求再生沥青混合料最佳油石比的孔隙率接近全新混合料试件,方便进行其他3.2摇沥青混合料拌和与成型温度的确定试验比对。

于沥青混合料拌和与压实的等温度要求,参考改性沥青的部分数据,将热拌沥青混合料的搅拌和压实温度定在170益和160益。关于温拌再生沥青混合料的搅拌和成型温度的确定,决定采用变温击实试验进行确定,以最终压实毛体积密度和热拌毛体积密度相近的温度作为搅拌压实温度。进3.3摇温拌再生沥青混合料马歇尔试验过试验确定搅拌和压实温度为150益和140益。

分别在集料中掺入0%、20%、30%、40%旧

料,根据变温击实确定的成型温度,以相同油石比进行试件的成型。具体的各旧料合成级配和马歇尔实验数据见表7、表8。

·13·

根据《公路沥青路面施工技术规范》关于适宜

2019年第2期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇广东公路交通摇摇摇摇摇摇摇摇摇

表7摇GAC-16再生沥青级配曲线设计结果

筛孔/mm

旧料掺量/(%)0

100

通过率

10010010019

96.997.097.197.016

13.277.379.580.179.0

53.4.053.353.69.5

4.7532.133.733.935.8

2.3624.125.725.724.7

1.1816.617.617.917.2

13.414.214.413.90.6

摇摇摇摇总第161期

0.310.010.310.19.7

0.157.77.78.08.0

0.0756.26.06.36.4

203040

表8摇不同RAP掺量再生沥青马歇尔试验结果

拌和类型

旧料掺量/(%)203040

温拌

20304000

实测密度/(g/cm3)2.4612.4572.42.4502.4462.4612.4602.452

空隙率/(%)4.404.234.204.335.014.093.944.33

流值/mm2.843.162.983.103.124.573.503.20

稳定度/kN15.6016.5016.7216.1715.1016.0116.1015.34

浸水残留稳定度/(%)

96.096.096.794.387.4.194.292.3

热拌

摇摇从上述图表可以看出,不同旧料掺量下的再生沥青混合料的空隙率变化幅度不大。对比不同旧料掺量下的GAC-16再生沥青级配曲线,可以发现,在小范围的旧料掺入量下,只要控制集料的配比曲线组成在一定的范围内,再生沥青混合料的压实特性不会发生太大的变化,即旧料的加入不会对压实特性造成太大影响。这可能是再生沥青混合料的刨铣料具有级配稳定性,可以和新料形成稳定的沥青混合料骨架,而改性沥青较好的沥青指标性能很好地掩盖了再生沥青较差的性能,所以在不同旧料掺量下的沥青混合料依旧可以保持较好的孔隙率指标。同时通过变温击实试验确定出来的搅拌压实温度下的温拌再生沥青也符合这一规律。通过孔隙率的对比也可以发现,温拌再生沥青的降温成型是可行的。通过残留稳定度发现,温拌再生沥青混合水稳性能较热拌有所下降,但是对于温拌再生沥青混合料,降低的幅度在可控制的范围内。

相对于热拌再生沥青混合料而言,温拌再生

论:

性能下降,且存在一个掺量节点,达到性能下降速率的峰值。

(2)再生剂的加入可以快速使得混融再生沥(3)益路3g温拌剂可以显著地降低再生沥青(4)废旧沥青混合料的加入会破坏材料的水(5)在掺量不大于40%的情况下,同一个级配

(1)旧沥青的加入会使混融再生沥青的各项

青的针入度和延度得到提高;表面活性剂型温拌剂对混融再生沥青的改性效用不明显。

混合料的温度,实验证明可以降低20益以上。

稳定性,温拌再生沥青混合料的水稳定性也低于热拌再生沥青混合料,但是均符合规范要求。

曲线下再生沥青混合料的压实特性不会随着旧料掺量的加入而发生较大的变化,即低掺量下旧料的加入不会影响沥青混合料的体积参数。

参考文献:

4摇结论

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沥青混合料可减少CO2的排放量约20%,其他的烟尘等的排放也可以减少40%左右,减少温室效应与环境污染·14·

[10]

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和温拌再生沥青混合料的研究,主要得出以下结

。本文通过掺入温拌剂混融沥青

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(收稿日期:2018-12-06)

ExperimentalResearchonWarmMixRecycledAsphaltandAsphaltMixture

(GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou510006)

QIUJingyu,LVJianbing,XUZhancheng,PANYisen

Abstract:Theperformanceofmodifiedasphaltblendedwitholdasphalthasbeenstudied,andthetrendofrecycledasphalthasbeendetermined.Theeffectsofregeneratesandwarmingagents(surfaceactiveagent)onrecycledasphalthavebeeninvestigatedwithexperiments.AndtheMarshallTestcharacteristicsofthewarmmixedrecycledasphaltmixturehavebeenanalyzed.Researchexperimentshaveshownthatthewarmingagentcouldsignificantlyreducethestirringandcompactiontemperature.Atthesametime,theregeneratecouldimprovethepenetrationandelongationindexofrecycledasphalt.Under40%oftheRAP,thecompactioncharacteristicsofthewarmmixedrecycledasphaltmixturewillnotchangewiththeincreaseofRAP.

Keywords:warmmix;reclaimedasphaltmixture;reclaimedasphalt;compactioncharacteristics

适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适(上接第4页)

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EvaluationofWaterDamageResistanceofAsphaltMixtureBasedon

ModifiedImmersionMarshallTestMethod

(1.GuangdongGuanyueHighway&BridgeCo.,Ltd.,Guangzhou511450;2.GuangdongHualuTransportTechnologyCo.,Ltd.,Guangzhou510420)

QIUWeiqiang1,RAOZhiyong2

Abstract:Inthispaper,theshortcomingsofevaluatingthewater-resistantdamageperformanceofasphaltmixtureswithwater-immersedMarshallTestMethodincurrentspecificationshavebeenanalyzed,animprovedwater-immersedMarshallTestMethodhasbeenputforward,whichhasstudiedtheinfluenceofwaterandasphaltagingfactorsontheresultsofwater-Marshalltestmethodonthebasisoftheimprovedwater-immersedMarshalltest,freeze-thawsplittingtestandKendelbergwater-immersiondispersiontestsofXinghuaExpressway.Thewaterdamageresistanceofasphaltmixturehasbeenanalyzedandevaluated.TheresultshaveshownthattheimprovedimmersionMarshalltestmethodisfeasible,easytooperateandaccurate,whichcanaccuratelyevaluatethewaterdamageresistanceofasphaltmixtureandplayanimportantroleinimprovingtheconstructionquality.

Keywords:asphaltmixture;immersionMarshalltest;waterresistance;asphaltaging

·15·