溫拌再生瀝青混合料研究綜述

(陜西鐵路工程職業技術學院 陜西 渭南 714000)

溫拌再生瀝青混合料研究綜述

楊豐華

(陜西鐵路工程職業技術學院 陜西 渭南 714000)

溫拌技術和再生技術在節能和環保領域都能做出很大貢獻，將兩者結合起來開發出的溫拌再生技術自然成為瀝青領域的熱點。本文針對溫拌再生瀝青混合料的路用性能和需要注意的問題進行了說明。結果表明，溫拌再生瀝青混合料高溫穩定性和抗疲勞性能比熱拌再生瀝青混合料好，低溫性能和水穩定性能二者差別不大。溫拌再生技術理論上能降低成本，但目前國內外發展都不太成熟，還沒有制定出相關的標準和規范，因而不宜大規模推廣使用。

溫拌瀝青技術；再生瀝青混合料；熱拌瀝青技術；RAP摻量

前言

為應對全球變暖和能源消耗兩大問題，公路行業開發出溫拌瀝青技術(WMA)來替代熱拌瀝青技術(HMA)。就目前技術水平而言, 溫拌瀝青混合料的拌和溫度一般為110～120 ℃， 攤鋪和壓實溫度為80～110℃，相對于熱拌瀝青混合料溫度降低了約30 ℃以上[1]。

再生瀝青路面(RAP)也是公路行業發展資源節約型和環境友好型經濟的又一選擇?，F階段大部分路面再生都是選擇熱再生，由于老化瀝青硬化造成的影響，當RAP摻量比例過大時會引發新舊混合料的相容問題，以及路面的疲勞和開裂問題[3]。為了得到路用性能滿足要求的混合料，RAP實際使用比例一般不超過25%，但理論上RAP摻入量可以更大而混合料路用性能仍然能滿足要求，因而低能耗、低排放、能保證混合料路用性能的溫拌再生技術將會得到很廣泛的應用。

溫拌再生技術(WRMA)結合熱再生技術和溫拌技術兩種節能環保技術的優點，使混合料拌和溫度和施工溫度比熱拌降低20℃以上，能提高RAP摻入比例，減輕再生過程中RAP所含瀝青的二次老化，節約燃料能源，減少有害氣體排放，并能保證再生混合料的路用性能，降低生產成本。

一、溫拌再生瀝青混合料的性能

(一)馬歇爾試驗

溫拌瀝青混合料的馬歇爾穩定度均小于熱拌時的值，但均滿足規范要求。當摻入不同量的RAP時，溫拌瀝青混合料的馬歇爾穩定度與溫拌全新料的穩定度值無明顯變化[4]，但RAP摻入量要小于60%。

(二)壓實特性

不同RAP摻量和不同的成型溫度對溫拌再生瀝青混合料壓實特性的影響各不相同。在滿足空隙率要求條件下，選擇最小的拌和與壓實溫度能達到節能減排的目的[5]。

有研究表明溫拌混合料空隙率略大于熱拌瀝青混合料或二者相當，隨著RAP摻入量增加，溫拌瀝青混合料的空隙率增大[4,6]。依據溫拌再生瀝青混合料空隙率指標，拌和溫度推薦為135～145℃，壓實溫度120～140℃。李振在溫拌再生瀝青混合料壓實特性的研究中發現，在添加3% Sasobit條件下，當RAP摻量為15%，最低壓實成型溫度為120℃，當摻入量分別為30%、45%和60%時，最低壓實成型溫度分別為100℃、110℃和140℃[7]。但這一最低溫度只是針對壓實特性而言，并沒有考慮其他路用性能。

(三)高溫穩定性

級配等條件均相同的條件下，溫拌瀝青混合料的動穩定度略低于熱拌瀝青混合料的動穩定度，導致該現象的原因主要是熱拌瀝青混合料生產過程中加熱溫度高于溫拌瀝青混合料，其導致的瀝青的老化嚴重于溫拌過程，從而導致了其動穩定度略高[8,9]。摻入RAP有利于提高溫拌瀝青混合料的動穩定度，且動穩定度的相對增加量與舊料摻量呈良好線性關系，可能原因是RAP中舊瀝青老化，黏度增加，瀝青變硬，抗高溫性能增強[8,10]。季節等研究發現，在相同RAP摻量條件下，溫拌混合料的動穩定度比熱拌混合料提高近40%[11]?？梢? 溫拌再生瀝青混合料具有較高的抗車轍能力, 高溫穩定性好。

(四)低溫抗裂性能

在溫拌條件下，瀝青混合料低溫性能隨RAP摻入量的增加而下降，原因可能是RAP中瀝青老化后不如新瀝青的低溫性能好，同時還有可能受溫拌劑的影響[4,11]。雖然摻入RAP后混合料的低溫性能均會下降，但溫拌再生混合料比熱拌再生混合料低溫性能好，這表明對于溫拌再生而言，低溫性能可能不是個大問題[11,12]。

(五)水穩定性能

我國規范采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗來評價瀝青混合料的水穩定性。有研究顯示，溫拌再生瀝青混合料的水穩定性能低于熱拌瀝青混合料，但相差不大(或者二者相當)，并且均滿足規范要求[4]。另一方面，混合料的水穩定性先隨著RAP摻量增大而增加(RAP摻量不大于40%)，當過了一定量后水穩定性又隨之降低[2, 6]。

(六)抗疲勞性能

瀝青混合料在車輛荷載反復作用和自然氣候條件下，其材料性能逐漸衰減直到破壞，瀝青混合料的這種性能衰減就是瀝青混合料的疲勞特性[13]。楊麗英等試驗表明，熱拌瀝青混合料的抗疲勞性能要優于溫拌再生瀝青混合料和熱再生瀝青混合料，溫拌再生混合料的抗疲勞性能優于熱再生瀝青混合料，且隨著應變水平提高，混合料疲勞壽命差別逐漸增大[9,13]。從消耗能量的角度研究，Zhao等發現隨著RAP摻入量的增加，HMA抗疲勞性能逐漸下降，而WMA抗疲勞性能增加[2]，但當RAP量超過30%時，RAP將對WMA抗疲勞性能產生負面影響。

二、應用

溫拌技術取得發展，將使摻有大比例RAP的混合料用于路面面層成為可能為了保證施工和易性，熱再生出料溫度接近改性瀝青，造成新瀝青比較嚴重的短期老化和舊瀝青的二次老化，為保持混合料性能，必須限制舊料比例[5]。廠拌熱再生瀝青混合料中RAP摻量難以突破25%，這成了熱再生技術的主要瓶頸，而溫拌再生技術要求舊料加熱溫度低甚至不加熱，從性能上允許更高比例的RAP摻入，降低生產成本。

三、總結

(1)摻量小于60%時，溫拌再生瀝青混合料的馬歇爾穩定度滿足規范要求。當RAP摻量為30%、45%和60%時，最低壓實溫度分別為100℃、110℃和140℃。

(2)溫拌再生瀝青混合料高溫抗車轍性能比溫拌再生混合料的好，且高溫性能隨RAP量增大而增強。

(3)摻入RAP后混合料的低溫性能均下降，但溫拌再生混合料比熱拌再生混合料的低溫性能好。

(4)溫拌再生混合料的抗疲勞性能優于熱再生瀝青混合料，且隨著應變水平提高，混合料疲勞壽命差別逐漸增大。

四、研究前景

溫拌再生技術在研究及推廣應用過程中仍存在一些需要解決的技術問題：

(1)由于溫拌再生的拌和溫度較低，并不能保證混合料的完全干燥，而殘留在混合料中的水分將會影響其水穩定性能，如何提高和保持溫拌再生瀝青混合料的水穩定性是一個難題。

(2)熱拌再生技術一般添加RAP量不超過25%，而溫拌再生這一比例可能會超過40%，這可能會引起低溫穩定性和抗疲勞性能的問題，新舊混合料的相容問題也不能忽視。

(3)目前國內外缺乏針對溫拌再生瀝青混合料的技術標準，溫拌再生混合料完全照搬熱拌瀝青混合料的標準，這在很多方面會造成浪費和損失。

[1]劉至飛，吳少鵬，陳美祝，等. 溫拌瀝青混合料現狀及存在問題[J]. 武漢理工大學學報. 2009, 31(4): 170-173.

[2]Sheng Zhao, Baoshan Huang, xiang Shu etc. Comparative evaluation of warm mix asphalt containing high percentages of reclaimed asphalt pavement[J]. Construction and Building Materials. 2013,44 : 92-100.

[3]Mcdaniel R, Anderson RM. Recommended use of reclaimed asphalt pavement in the Superpave mix design method: Technician’s Manual. NCHRP Report 452, Transportation Research Board, National Research Council, Washington (DC)。2001.

[4]孫吉書，肖田，楊春風，等. 溫拌再生瀝青混合料的路用性能研究[J].重慶交通大學學報:自然科學版. 2011,30 (2):250-253.

[5]喬英娟. 溫拌再生瀝青混合料關鍵技術研究[J].城市道路與防洪. 2011, (4):183-186.

[6]劉唐志，朱洪洲，李佳坤，等. 溫拌再生瀝青混合料水穩定性研究[J]. 武漢理工大學學報. 2013,35(3)：54-58.

[7]李振，徐世法，羅曉輝，等. 溫拌再生瀝青混合料壓實特性評價[J]. 北京建筑工程學院學報. 2010, 26 (1):14-19.

[8]李佳坤，孔令云，陳先勇等．Evotherm 溫拌再生瀝青混合料路用性能研究[J]．重慶交通大學學報: 自然科學版. 2013，32( 5) : 958-661．

[9]季節，孫立軍，徐世法．瀝青兩次老化規律的對比分析[J]．同濟大學學報: 自然科學版，2009，37( 5) : 643-646．

[10]馬濤，黃曉明，張久鵬．基于材料復合理論的老化瀝青再生規律[J]．東南大學學報: 自然科學版.2008，38 (3) : 520-524．

[11]季節，索智，許鷹，等．SMA溫拌再生瀝青混合料性能試驗[J]．中國公路學報.2013，26 (5) : 28-33．

[12]S.D. Capitao , L.G. Picado-Santos , F. Martinho. Pavement engineering materials: Review on the use of warm-mix asphalt[J]. Construction and Building Materials. 2012(36):1016-1024.

[13]楊麗英，譚憶秋，董雨明，等．溫拌再生瀝青混合料的疲勞性能[J]．公路交通科技.2012，29(10)：7-11.

楊豐華(1989-)，女，甘肅，助教，碩士研究生，陜西鐵路工程職業技術學院，研究方向道路工程。