關(guān)鍵詞：微表處 | 再生料微表處混合料 | RAP摻量 | 施工性能 | 路用性能

近年來，我國瀝青路面已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模養(yǎng)護(hù)維修期，每年產(chǎn)生的廢舊瀝青路面材料(RAP)高達(dá)數(shù)千萬噸，這個數(shù)字還在以每年約15%的速率增長。廢舊瀝青路面材料多元化高xiao利用是目前研究的一個熱點(diǎn)問題[1-3]，目前RAP的利用途徑主要有熱再生、溫再生和冷再生技術(shù)。熱再生和溫再生瀝青混合料可用于瀝青路面表面層，但對舊料利用率低(一般不超過30%)，冷再生難度高。冷再生技術(shù)將RAP作為黑色集料使用，RAP摻量大，但其應(yīng)用層位低，一般用作路面基層或下面層，鑒于既有廢舊瀝青路面材料回收利用技術(shù)的弊端，同時我國越來越多的道路需要進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，有學(xué)者提出將廢舊瀝青路面材料應(yīng)用于微表處混合料[3-5]，回收瀝青路面材料中有一些高品質(zhì)集料，如瀝青表面層中堅硬、耐磨、抗滑的玄武巖集料，可適用于表面磨耗層，將含有較細(xì)玄武巖的廢舊瀝青路面材料用于微表處瀝青混合料，可以充分發(fā)揮舊料作用，降低材料成本。

采用微表處混合料是改善路面表面功能及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的主要措施之一，目前已經(jīng)在我國各等級公路中得到了廣泛應(yīng)用，近年來，國內(nèi)外已開展了大量有關(guān)摻加纖維、橡膠粉、水性環(huán)氧樹脂等改性劑來改善微表處混合料的施工和易性、降低噪聲，同時提高路用性能和耐久性等方面研究[4-9]，而有關(guān)再生料微表處混合料配合比設(shè)計、施工和易性的相關(guān)研究不多，并且既有研究只采用常規(guī)試驗定性評價再生料微表處混合料的技術(shù)效果，缺乏定量的路用性能及耐久性能評價。為此，本文通過原材料檢驗及礦料級配設(shè)計，拌和試驗、粘聚力試驗、濕輪磨耗試驗、負(fù)荷輪試驗研究了RAP摻量、乳化瀝青用量等材料設(shè)計參數(shù)對再生料微表處混合料施工性能的影響，采用低溫SCB試驗、凍融循環(huán)和浸水劈裂強(qiáng)度試驗、剪切疲勞試驗、MMLS1/3加速加載試驗研究了RAP摻量對再生料微表處混合料路用性能和長期使用性能的影響，研究成果為多元化高xiao利用廢舊瀝青路面材料及再生料微表處混合料推廣應(yīng)用提供參考。

原材料

(1)基質(zhì)瀝青：中石化生產(chǎn)的重交通A級70號瀝青，其性能符合JTGF40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求。

(2)SBR改性乳化瀝青：以SBR膠乳、基質(zhì)瀝青、鹽酸調(diào)節(jié)劑、穩(wěn)定劑、水等為原料，在實驗室采用膠體磨生產(chǎn)加工而成。SBR膠乳和穩(wěn)定劑為美德維實維克公司生產(chǎn)的MQI-1D和PC-1468，SBR改性乳化瀝青中的有效SBR含量為5%。經(jīng)測試SBR改性乳化瀝青的技術(shù)性能符合JTG/TF40-02-2005《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》(以下簡稱《指南》)要求(見表1)。

(3)集料及礦料：新集料采用陜西商洛紅山子石料廠生產(chǎn)的0~3mm、3~5mm、5~10mm玄武巖；回收路面材料RAP：來源于陜西某高速公路大中修面層玄武巖舊料，集料的物理力學(xué)性能見表2。試驗采用國內(nèi)常用的MS-3型(粗級配)微表處礦料級配，合成級配見表3。

(4)水泥與拌合用水：水泥為P·O42.5水泥，其技術(shù)性能符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》要求；水：自來水。

摻加再生料的微表處混合料配合比設(shè)計

濕輪磨耗試驗與粘附砂量試驗

《指南》規(guī)定采用“圖解法”確定微表處混合料的zui佳乳化瀝青用量，濕輪磨耗試驗主要用于檢驗成型后的稀漿混合料配伍性和抗水損害性能，要求以濕輪磨耗試驗確定乳化瀝青的zui小摻量，以負(fù)荷輪粘附砂試驗確定乳化瀝青的上限。試驗時固定水泥用量為1.5%(占集料質(zhì)量百分比)，固定液體組分(乳化瀝青+拌合用水量)用量為16%，不同乳化瀝青用量下的濕輪磨耗試驗與粘附砂量試驗結(jié)果見圖1。

由圖1可見：(1)相同乳化瀝青用量下，再生料微表處混合料的濕輪磨耗值、粘附砂量均隨RAP摻量的增加而zeng大，這是由再生料表面特性決定的。(2)在0~100%RAP摻量下(RAP等質(zhì)量替代新集料)，微表處混合料的濕輪磨耗值隨著乳化瀝青用量的增加而減小，粘附砂量隨著乳化瀝青用量的增加而zeng大，濕輪磨耗試驗與粘附砂量試驗一起用于確定微表處混合料的zui佳瀝青用量。加入RAP后，隨著RAP摻量增加，再生料微表處混合料的粘附砂量上升幅度、濕輪磨耗值下降幅度均明顯大于未摻RAP的微表處混合料，《指南》規(guī)定，浸水1h的濕輪磨耗損失應(yīng)小于540g/㎡，粘附砂量應(yīng)小于450g/㎡，據(jù)此確定摻加0~20%RAP再生料微表處混合料的zui佳瀝青用量為8%，摻加20%~100%RAP再生料微表處混合料的zui佳瀝青用量為9%。由此可見，再生料等質(zhì)量替代新集料對于微表處混合料的油石比有一定的影響，要確保再生料微表處混合料有足夠抗水損害能力，在zeng大RAP摻量的同時，應(yīng)該適當(dāng)增加乳化瀝青用量。

拌合試驗

試驗時固定SBR改性乳化瀝青用量為9%、水泥摻量為1.5%、拌合用水量為7%(下同)。試驗按照《指南》附錄A1進(jìn)行，結(jié)果見表4。

由表4可見，相比不摻加再生料的微表處混合料，再生料摻量為100%時，微表處混合料可拌合時間延長了56s，延長幅度為44.8%；RAP摻量由20%zeng大到100%，微表處混合料的可拌合時間延長了45s，延長幅度達(dá)33.1%。加入再生料能延長微表處混合料的可拌合時間，提高了微表處混合料的施工和易性，在再生料摻量不超過40%時，再生料微表處混合料具有合適的拌合時間和初凝時間以及較好的稠度，但再生料摻量超過40%后，再生料微表處混合料的拌合時間大于150s，這對微表處混合料快速開放交通和后期使用性能有不利影響。分析再生料摻量對微表處混合料可拌合時間的影響，再生料粗集料表面被老化瀝青砂漿包裹，再生料中填料多為瀝青顆粒和瀝青膠漿，瀝青微珠裹覆在再生料表面形成一層瀝青薄膜，這使得再生料表現(xiàn)出憎水性、表面呈酸性。相較于新集料，再生料與乳化瀝青中的水及瀝青乳化劑吸附作用相對較弱，使得乳化瀝青破乳速度下降，進(jìn)而導(dǎo)致微表處混合料稠度低、成漿狀態(tài)差，可拌合時間延長。

粘聚力試驗

微表處作為瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)常用的一種快凝型表層處治材料，能夠快速開放交通是其zui顯著的特征之一。粘聚力試驗按照《指南》附錄A3進(jìn)行結(jié)果見圖2。

由圖2可見，隨著RAP摻量的增加，再生料微表處混合料的30min、60min粘聚力逐漸減小，相比未摻加RAP的微表處混合料，摻加20%RAP后，微表處混合料30、60min粘聚力分別降低了5.6%、5.2%；摻加100%RAP時，微表處混合料的30、60min粘聚力分別降低了51.8%、37.1%；RAP摻量由20%zeng大至100%，再生料微表處混合料30、60min粘聚力降低了48.9%、33.6%。由此可見，低摻量RAP對微表處混合料的粘聚力影響不大，而較高RAP摻量將導(dǎo)致微表處混合料的粘聚力顯著降低，再生料微表處混合料的粘聚力隨養(yǎng)生時間延長存在提高過程，因此，使用摻再生料微表處混合料時，開放交通的時間應(yīng)適當(dāng)延長，這與拌合試驗結(jié)果一致。

綜上可知，RAP摻量在0~100%范圍內(nèi)，粘聚力隨RAP摻量的增加呈良好負(fù)線性相關(guān)性，擬合優(yōu)化度R^2不小于0.95。粘聚力試驗主要用于確定微表處混合料的初凝和開放交通時間，以《指南》要求的30、60min粘聚力不小于1.2、2.0N·m為約束值，通過RAP摻量與粘聚力線性擬合方程，計算得到再生料摻量超過50%后，其30、60min粘聚力均不能符合《指南》要求。

輪轍變形試驗

輪轍變形試驗主要用于驗證微表處混合料的高溫穩(wěn)定性，以確保微表處混合料用于填充車轍時能夠有優(yōu)良的抗永久變形能力。試驗參照《指南》附錄A6進(jìn)行，結(jié)果見表5。

由表5可見，再生料等質(zhì)量替代新集料后，微表處混合料的抗車轍變形能力降低。隨再生料摻量的增加，微表處混合料的車轍寬度變形率和深度變形率都顯著zeng大。當(dāng)RAP的摻量為50%、60%時，微表處混合料輪轍變形試驗的寬度變形率分別為4.8%、5.7%；RAP摻量大于60%后，寬度變形率已不能符合《指南》要求，從抗車轍性能考慮，可以認(rèn)為再生料的摻加量有一個限值，需要填補(bǔ)車轍時，RAP摻量應(yīng)小于50%。

摻加再生料的微表處混合料路用性能

水穩(wěn)定性

采用浸水、凍融循環(huán)前后的劈裂強(qiáng)度(ITS)、浸水劈裂強(qiáng)度及凍融劈裂穩(wěn)定度評價再生料微表處混合料的水穩(wěn)定性。采用旋轉(zhuǎn)壓實法成型直徑100mm、高100mm圓柱體試樣，60℃鼓風(fēng)烘箱養(yǎng)生3d后冷卻12h備用。取圓柱體試樣中間63.5mm部分用于劈裂強(qiáng)度試驗，試驗按照J(rèn)TGE20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》進(jìn)行，結(jié)果見表6。

由表6可知，浸水、凍融循環(huán)對微表處混合料的劈裂強(qiáng)度有一定的劣化，相比而言，凍融循環(huán)試驗條件更加嚴(yán)苛。浸水、凍融前后微表處混合料的劈裂強(qiáng)度均隨RAP摻量的增加而線性降低，負(fù)線性擬合優(yōu)化度R^2大于0.95，浸水劈裂強(qiáng)度殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂穩(wěn)定度均隨RAP摻量zeng大而降低。由此可見，RAP摻量越大，再生料微表處混合料的水穩(wěn)定性越差，在RAP摻量大于50%后，浸水劈裂強(qiáng)度殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂穩(wěn)定度均小于80%，這對于凍融條件嚴(yán)苛地區(qū)和高溫多雨地區(qū)，其水穩(wěn)定性已經(jīng)不滿足使用要求。

低溫抗裂性

采用-10℃低溫SCB試驗評價微表處混合料的低溫抗裂性能，采用旋轉(zhuǎn)壓實法成型直徑250px、高250px圓柱體試樣，60℃鼓風(fēng)烘箱養(yǎng)生3d后冷卻12h備用。采用芬蘭產(chǎn)雙面鋸取圓柱體試件中間150px部分，并切割成50px厚的圓形試件，再將圓形試件其從直徑方向?qū)ΨQ切開，1個圓柱體試樣可切割6個平行試件。試驗加載速率為1mm/min，支點(diǎn)間距為SCB試件直徑的0.8倍，試驗結(jié)果見表7。

由表7可見，隨RAP摻量增加，再生料微表處混合料的彎拉強(qiáng)度、彎曲應(yīng)變、破壞應(yīng)變能逐漸減小，彎曲勁度模量逐漸zeng大。在RAP摻量為20%~40%范圍內(nèi)，再生料微表處混合料的彎拉強(qiáng)度大于4.0MPa、彎曲應(yīng)變大于2100με、破壞應(yīng)變能大于2000J/㎡；但進(jìn)一步增加RAP摻量時，微表處混合料的彎拉強(qiáng)度、彎曲應(yīng)變、破壞應(yīng)變能顯著降低，再生料摻量zeng大至100%時，微表處混合料的低溫抗裂性能約下降了50%。因此，從低溫抗裂性能考慮，RAP的摻量不宜超過50%。

抗疲勞耐久性

考慮到微表處混合料的層位功能和實際的受力環(huán)境，采用直接剪切疲勞試驗(控制應(yīng)力)研究再生料微表處混合料的抗疲勞性能。試件厚度75px，采用環(huán)氧樹脂將試件粘貼在馬歇爾試件上(見圖3)，25℃鼓風(fēng)烘箱放置2d后備用，每組6個平行試件，疲勞試驗采用電液同服疲勞試驗機(jī)，試驗溫度為25℃，采用5Hz連續(xù)式半正矢波形，控制應(yīng)力水平為0.1、0.2、0.3、0.4，采用疲勞壽命與應(yīng)變水平的雙對數(shù)擬合參數(shù)對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果見表8。

由表8可知，在0.1~0.4應(yīng)力水平下，摻加20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、100%RAP的微表處混合料其疲勞壽命相比未摻加再生料的混合料降低了9.2%~24.2%、12.2%~43.9%、24.2%~53.3%、28.4%~61.2%、41.5%~69.7%、49.9%~75.9%、55.0%~79.4%、58.4%~85.1%；RAP摻量超過40%后，各應(yīng)力水平下混合料的疲勞壽命比未摻RAP時降低了40%以上，RAP摻量越大，混合料在高應(yīng)變水平下的疲勞壽命衰減幅度越大。再生料微表處混合料的K值隨著RAP摻量增加而減小；n為負(fù)值，n的絕對值隨著RAP摻量增加而zeng大。RAP摻量由0增加至100%時，擬合參數(shù)K由8.018減小至5.329，減小了33.5%；參數(shù)n絕對值由1.579zeng大至2.371，zeng大了50.2%。RAP摻量越大，再生料微表處混合料疲勞壽命越短，且疲勞壽命對應(yīng)力水平越敏感。因此，對于重載交通道路中，為防止再生料微表處在高應(yīng)力條件下產(chǎn)生剪切疲勞破壞，應(yīng)嚴(yán)格控制RAP摻量不超過50%。

結(jié)論

(1)RAP摻量對微表處混合料的施工性能影響較大。再生料微表處混合料的濕輪磨耗值、粘附砂量、拌合時間隨RAP摻量的增加而zeng大。摻入RAP能提高了微表處混合料的施工和易性，當(dāng)使用再生料微表處混合料時，開放交通時間應(yīng)適當(dāng)延長。

(2)再生料微表處混合料的耐磨耗性能、抗車轍性能、水穩(wěn)定性和低溫抗裂性能隨RAP摻量的增加而降低，摻加RAP降低了微表處混合料的疲勞壽命，同時zeng大了疲勞壽命對應(yīng)力水平的敏感性，RAP摻量超過40%后，微表處混合料的高溫穩(wěn)定和抗疲勞耐久性能顯著降低。

(3)將再生料用于微表處混合料是可行的，綜合考慮，建議微表處混合料中RAP的摻量應(yīng)小于50%。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧建軍,虞將苗,楊震,基于加速加載試驗的湖瀝青微表處路用性能研究[J].公路,2017,62(5):221-226

[2]陳筑蘇.微表處技術(shù)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)在公路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用[J].公路,2012,57(6):260-264.

[3]張慶,郝培文,白正宇.水性環(huán)氧樹脂改性微表處性能影響及評價研究[J].公路,2015,15(6) :250-253.

[4]季節(jié),劉祿厚,索智.水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青微表處性能[J].長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2017,37(5):23-30.

[5]黃偉,高萍.聚丙烯纖維微表處路用性能室內(nèi)試驗研究[J].中外公路,2013,33(1):256-261.

[6]王磊,呂璞,郝培文.微表處混合料路用性能影響因素[J].長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版,2014,34(2):29-33.

[7]孫曉立,張肖寧.高性能微表處的室內(nèi)試驗研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2012,40(6):867-870.

[8]鐘建超,何志勇,姚愛玲,等.低噪微表處混合料礦料級配優(yōu)化設(shè)計川公路交通科技[J],2014,31(6):41-46.

[9]黎侃,李新偉,王端宜.聚丙烯單絲纖維微表處路用性能研究[J].公路交通科技，2013,30(8):17-22.

全文完? 發(fā)布于《新型建筑材料》2019年9月

作者簡介：樊尚志，男，1990年生，河北懷安人，助教，主要從事建筑工程技術(shù)及建筑材料研究工作

文章轉(zhuǎn)載于“瀝青路面”公眾號

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通常的車轍測試設(shè)備，僅對路面材料進(jìn)行非常慢速的加載測量，不能模擬真實交通情況，不能模擬真實車輪碾壓，也不能進(jìn)行反復(fù)加載。相比之下，PaveMLS11這一套路面加速加載測試設(shè)備，可在路面上進(jìn)行實際加載。通過PAVETEST?操作軟件，PaveMLS11的荷載可進(jìn)行成比例計算加載，以確保輪壓和真實路面狀態(tài)上的全部尺寸車輛車輪加載保持同一水平。因此，PaveMLS11的試驗結(jié)果可用于模擬常規(guī)的真實荷載狀態(tài)，設(shè)備可直接用于研究路面上層125mm厚的瀝青層路面性能（無論是實驗室路面還是現(xiàn)場路面）。因此，此小型加速加載設(shè)備對于研究現(xiàn)場真實路面狀態(tài)上的全部尺寸車輛車輪加載下路面性能研究，具有非常寶貴的價值。

縮小比例的加速加載設(shè)備PaveMLS11，也可以用于研究瀝青材料面層的疲勞特性。如果具備某些條件，如：荷載頻率、溫度、橫向擺動在內(nèi)的荷載應(yīng)用及老化PaveMLS11對路面材料/瀝青混合料的突出研究效果，可用于預(yù)測和評價路面車轍等性能。如果相對于常規(guī)的加速加載試驗狀態(tài)，需要和普通車轍測試設(shè)備一樣評估慢速加載時路面性能的狀況，PaveMLS11也可以簡單實現(xiàn)，只需調(diào)整它的加載速度即可，然而加載方向卻始終模擬真實行車狀態(tài)而進(jìn)行單向的加載模式。

PaveMLS11小型加速加載設(shè)備，采用標(biāo)準(zhǔn)卡車輪胎的1/3比例尺寸輪胎進(jìn)行加載，安裝有4個加載輪，測試長度接近1.1m，可施加7200次/每小時加載。作用于300mm直徑試樣上的荷載可至2.7kN（短時間可達(dá)2.9kN），輪壓700kPa（短時間可達(dá)800kPa）。

產(chǎn)品特點(diǎn)

▍設(shè)備配置有橫向移動系統(tǒng)，可以模擬實際路面輪跡帶上輪跡的正態(tài)分布，橫移寬度左右可達(dá)各75mm

▍加載輪寬度80mm，在橫向移動系統(tǒng)啟動后加載寬度可達(dá)230mm

▍特殊巧妙的荷載單元設(shè)計結(jié)構(gòu)，使得路面不平的情況下加載輪對地荷載依然是穩(wěn)定的

▍設(shè)備有本地手動和遠(yuǎn)程自動兩種控制方式 ，在遠(yuǎn)程模式下軟件可以記錄設(shè)備高度，環(huán)境溫度，路面溫度和道路內(nèi)部溫度及加載速度、次數(shù)等信息

▍設(shè)備配置有胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，在發(fā)生爆胎或者胎壓不足的情況設(shè)備自動警報并停機(jī)

▍設(shè)備有多種試驗方式，可以在實際道路上進(jìn)行試驗，也可以使用配置的大尺寸震動輪碾成型機(jī)，在實驗室內(nèi)成型試驗道路進(jìn)行試驗，或者在實際道路上取芯，將芯樣放置在實驗室底座內(nèi)進(jìn)行試驗，或者直接將實際道路取樣到實驗室內(nèi)進(jìn)行試驗

▍設(shè)備可以使用配置的溫控系統(tǒng)進(jìn)行多種溫度模式試驗，可以進(jìn)行路面干式加熱試驗，濕式水循環(huán)加熱試驗，路面制冷低溫試驗

▍小型加速加載設(shè)備配置斷面儀，可以在加載后測量路面車轍，同時可以利用車轍與加載次數(shù)的關(guān)系預(yù)測實際道路車轍發(fā)展規(guī)律

▍設(shè)備通體由不銹鋼構(gòu)成，以防止潮濕環(huán)境下的腐蝕

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