■郑程斌

（福建省福泉高速公路有限公司，福州 350011）

沥青路面养护面临着环境保护形势严峻、基础建设原材料紧缺与大量RAP 废弃的多重矛盾，RAP 的高效再生利用将成为公路养护必然的发展趋势[1-4]。 ATB-25 沥青稳定碎石基层凭借其高温性能良好，能有效抵抗基层反射裂缝的优点，在高速公路建设中逐渐得到推广应用[5-6]。 随着路面优质铣刨料（RAP）的增加，如何有效利用RAP 成为高速公路管理部门面临的实际工程问题。 因此，本文以福泉高速公路路面提升改造工程为例，研究不同RAP掺量对再生沥青混合料路用性能的影响。

1 原材料与评价方法

1.1 原材料

1.1.1 碎石

碎石选用永春天马山料场4 种规格原材料：16.00～26.50 mm 碎石、9.50～16.00 mm 碎石、4.75～9.50 mm 碎石、0～4.75 mm 石屑。 碎石指标如表1所示。

表1 碎石性能指标

1.1.2 沥青

沥青选用厦门新立基股份有限公司A 级70#道路石油沥青，沥青指标如表2 所示。

表2 沥青性能指标

1.1.3 路面回收材料（RAP）

RAP 从使用年限为10 年的SMA-13 路面获取，3 档抽提后的RAP 的油石比及集料级配通过率如表3 所示，老化沥青性质如表4 所示。

表3 3 档抽提后的RAP 集料级配通过率及油石比

表4 旧沥青性能

1.2 试验方法

1.2.1 车辙试验

车辙试验采用的试件尺寸为300 mm×300 mm×50 mm，室温条件下放置不少于12 h，车辙板60℃保温不少于5 h，轮碾压力为0.7 MPa，车轮行进方向应与试件成型时的碾压方向一致， 碾压速度为42±1 次/min，碾压时间为60 min，计算机自动记录时间变形曲线。 评价指标为动稳定度DS。

1.2.2 低温抗裂试验

由于ATB-25 沥青混合料的粒径较大，不适宜采用低温小梁试验评价再生沥青混合料的低温性能。 因此，采用低温抗裂试验来定性评价，试验时对马歇尔试样连续加载至破坏， 并记录荷载和位移，评价指标为断裂能。 通过低温劈裂试验，可以得到件发生破坏过程中的力-位移曲线， 为了便于分析比较混合料产生裂缝所需的能量大小，采用断裂能密度指标进行评价，计算方法如图1 所示，计算公式如式（1）～（2）所示。

图1 力-位移曲线图

式（1）中：A 为荷载-挠度曲线下的面积（J）；xi为第i 点的竖向位移（mm）；xi+1为第i+1 点的竖向位移（mm）；yi为第i 点的荷载（kN）；yi+1为第i+1 点的荷载（kN）。

式（2）中：Gf为试件的断裂能密度（J/m2）；b 为试件的厚度（mm）；h 为试件的高度（mm）。

1.2.3 冻融劈裂强度试验

图3 劈裂试验原理

劈裂试验如图2、3 所示。 将成型好的马歇尔试件在25℃水槽中养生3 h，然后测试劈裂强度，以未冻融试件的劈裂强度为基准，采用冻融劈裂强度比Ti来评价混合料的抗水损害性能。 每组试验采用4 个平行试件，取平均值作为试验结果。芯样劈裂强度按式（3）计算：

图2 劈裂试验图

式（3）中：RT为芯样劈裂强度（间接抗拉强度）（MPa）；PT为芯样破坏时的最大压力（N）；h 为芯样厚度（mm）。

2 配合比设计

RAP 掺量分别为20%、30%、40%和50%的再生沥青混合料的合成级配通过率及油石比如表5所示。 由表5 可以看出，不同RAP 掺量下的合成级配通过率均在规范要求的级配范围内。

表5 不同RAP 掺量合成级配通过率及油石比

3 结果与讨论

3.1 高温性能

20%、30%、40%、50%RAP 掺量的ATB-25 再生沥青混合料的动稳定度分别为2843、3058、3257、3512 次/mm，均符合规范要求（≥2800 次/mm）。 可知，随着RAP 掺量的增加，再生沥青混合料的高温性能有所增强，这与以往常规的再生沥青混合料的结论相同[7]。 一方面，老化沥青中含有大量重质组分，致使混合料中的胶结料粘度增大，从而提高混合料的高温抗变形能力； 另一方面，RAP 中未分散开的团粒结构也在一定程度上改善再生沥青混合料的高温性能[8]。

3.2 低温性能

不同RAP 掺量的ATB-25 再生沥青混合料的断裂能密度如表6 所示。

由表6 可以看出， 再生料的断裂能密度随着RAP 掺量的增加呈先增加后有所降低趋势，当RAP掺量为30%时低温性能达到最大值。混合料的低温性能与再生沥青混合料中老化沥青的含量密切相关，老化沥青含量越高，沥青混合料则表现为脆硬，更容易发生低温破坏。 然而当RAP 掺量为30%时，再生沥青混合料展现出较强的抵抗低温破坏的能力， 可以用图4 中不同RAP 掺量下再生沥青混合料劈裂后的形态进行解释。 当RAP 掺量为30%时，再生沥青混合料的破坏界面以集料破碎为主，在此RAP 掺量下新旧沥青的融合程度较好，抵抗低温断裂破坏的能力较强。 随着RAP 掺量的增加，截面中集料破坏的数量有所降低，表明老化沥青含量增加后，集料与再生沥青的黏附性不足，导致沥青与集料界面处发生破坏，此时再生沥青混合料抵抗低温破坏的能力下降较快。

表6 不同RAP 掺量的再生沥青混合料的断裂能密度

图4 劈裂破坏图

3.3 水稳定性能

不同RAP 掺量的ATB-25 再生沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度比（TSR）如表7 所示。

表7 不同RAP 掺量的再生沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度比（TSR）

由表7 可以看出， 再生沥青混合料的TSR 随RAP 掺量的提高而降低。 以水稳定性能为评价指标， 再生沥青混合料的RAP 掺量应小于40%。 当RAP 掺量高于40%时，需对再生沥青混合料的配合比或施工工艺作进一步地优化调整；主要原因为再生沥青混合料中老化沥青与集料的黏附作用，随着RAP 含量的增加，新旧沥青融合度下降，再生沥青混合料中不均匀程度较大，整体抵抗水稳定性的能力有所降低。

4 结论

（1）分析了不同RAP 掺量对再生沥青混合料高温性能、低温性能和水稳定性的影响，随着RAP 掺量的增加，再生沥青混合料的高温性能增加，低温性能、 水稳定性能均有所降低，RAP 的建议掺量为30%。 （2）由于RAP 具有很大的变异性，随着RAP掺量的增加，再生沥青混合料中新旧沥青融合度降低，不均匀程度增加，会导致再生沥青混合料的性能衰减。 （3）再生沥青混合料中老化沥青较硬，建议在室内试验和施工时， 一定要控制好施工温度，确保再生沥青混合料的压实度。 （4）福泉高速公路路面提升改造工程自2019 年10 月开工以来， 下面层、上基层修复多采用掺量为30%的ATB-25 再生沥青混合料铺筑，经过约2 年的使用，未出现路面病害。 因此，实践证明，掺量为30%的ATB-25 再生沥青混合料用于高速公路路面维修是可行的。