徐 波，徐佳骏，张 娜

泡沫温拌再生沥青高低温性能研究

徐 波，徐佳骏，张 娜

（江苏京沪高速公路有限公司，江苏 淮安 221415）

为研究回收沥青掺量对泡沫温拌沥青高低温性能的影响，分别对掺加0%、20%、40%、60%、80%回收沥青的泡沫温拌沥青进行软化点、DSR和BBR试验。试验表明：随着回收沥青掺量的增加，泡沫温拌再生沥青的软化点、车辙因子和破坏温度值逐渐升高；当回收沥青的掺量达到60%及以上时，泡沫温拌再生沥青胶结料的高温性能明显改善；胶结料试样的低温抗裂性能随着回收沥青掺量比例的增加而逐渐降低，当回收沥青的掺量大于40%时，泡沫温拌再生沥青的蠕变劲度S和蠕变速率m值不能满足规范要求，低温抗裂性能较差；建议回收沥青的掺量小于60%。

回收沥青；泡沫温拌；再生技术；高低温性能

泡沫温拌再生技术是将泡沫温拌技术与热再生技术相结合，不仅能够保证路面的质量，而且可以实现废旧材料的循环利用与节能减排。国内外对于温拌再生技术已经有了一定的研究。Bussa等[1-2]研究发现温拌再生技术能够提高再生混合料的高温性能和疲劳性能。H.A.Rondón等[3]发现与传统的热拌沥青混合料相比，温拌再生沥青混合料具有更好的抗水损害性能和高温性能。Zhao S等[4]研究发现，随着RAP掺量（0%、30%、40%、50%）的逐渐增加，温拌再生沥青混合料的高温抗车辙性能和抗水损害性能逐渐增强。刘明珠等[5]发现RAP的加入可以提高沥青混合料的高温稳定性能，同时其低温性能不断降低，并建议RAP材料掺量的上限为35%。李佳坤[6]的研究结果表明，RAP料掺量增加能够提高混合料的高温性能，同时会降低混合料的低温性能和疲劳性能。肖飞鹏等[7]发现回收沥青能够提高温拌再生沥青的高温性能，但是会降低温拌再生沥青的疲劳性能。通过国内外的调研发现，目前对于泡沫温拌再生沥青高低温流变性能的研究并不多见。因此，文章针对掺加0%、20%、40%、60%、80%回收沥青的泡沫温拌沥青进行高温性能和低温性能测试，以明确回收沥青掺量对泡沫沥青高低温性能的影响，最终确定回收沥青的合适掺量。

1 试验材料

1.1 回收沥青

试验所用的RAP材料为某公路上面层的铣刨料，采用旋转蒸发器法[8]进行沥青的回收，所得的回收沥青的性能指标如表1所示。

表1 回收沥青的技术指标Tab.1 Basic technical indexes of recycled asphalt

1.2 泡沫沥青

泡沫沥青的制备选用70#道路石油沥青作为基质沥青，基质沥青的性能指标见表2。泡沫温拌沥青的制备参数如下：145℃的发泡温度；1.5%的发泡用水量；25℃的发泡水温。

表2 基质沥青基本技术指标Tab.2 Basic technical indexes of matrix asphalt

2 高温性能试验与分析

2.1 软化点试验

软化点试验采用上海昌吉SYD-2806E型软化点试验仪进行，分别对掺加0%、20%、40%、60%和80%回收沥青的泡沫温拌沥青的软化点进行测试，试验结果如图1所示。

图1 泡沫温拌再生沥青试样的软化点Fig.1 Softening point of foamed warm-mix recycled asphalt

由图1可以看出，随着回收沥青掺量的增加，所得到的泡沫温拌再生沥青胶结料试样的软化点值越来越高。当回收沥青的掺量增加至80%时，胶结料的软化点值达到68.6℃，增幅为44.7%，泡沫温拌再生沥青胶结料的高温性能明显改善。

2.2 动态剪切流变试验

动态剪切流变仪可以研究沥青胶结料真正意义上的力学响应，这种试验方法使得沥青胶结料处在动荷载的作用下进行试验，可以准确的表征沥青胶结料的动粘弹性质[9-10]。本次研究使用美国TAAR1500EX型动态剪切流变仪(DSR)对掺加0%、20%、40%、60%和80%回收沥青的泡沫温拌沥青进行温度扫描。试验条件为：温度为50℃～80℃（步长5℃）；频率为10 rad/s；应变控制为12%。通过试验所得的泡沫温拌再生沥青的车辙因子G*/sin(δ)如下图2所示。

由图2可以发现，在相同试验温度下，随着回收沥青掺量的增加，泡沫温拌沥青的车辙因子在不断升高，高温性能逐渐改善。

图2 泡沫温拌再生沥青的车辙因子Fig.2 Rutting factor of foamed warm-mix recycled asphalt

建立车辙因子对数值log（G*/sinδ）-温度T曲线图，并对曲线进行回归分析，得到不同回收沥青掺量下的泡沫温拌沥青在G*/sinδ=1 kPa时的破坏温度值，计算所得的破坏温度值如图3所示。

图3 泡沫温拌再生沥青的破坏温度值Fig.3 Failure temperature of foamed warm-mix recycled asphalt

从图3可知，泡沫温拌再生沥青的破坏温度值随着回收沥青掺量的增加而逐渐增大。当回收沥青的掺量为40%、60%、80%时，泡沫温拌沥青的破坏温度值增幅分别为15.9%、25.8%和31.7%。表明随着回收沥青掺量的增加，泡沫温拌再生沥青胶结料的高温性能逐渐变优，在回收沥青的掺量达到60%及以上时，泡沫温拌再生沥青胶结料的高温性能明显改善。

3 低温性能试验结果与分析

在Surperpave设计体系和沥青结合料路用性能规范中采用弯曲梁流变试验（BBR）评价沥青结合料的低温抗裂性能，其评价指标有蠕变劲度S值和荷载作用时沥青劲度随时间的变化率m值，并且要求评价指标是60 s时的S值和m值[11]。

本研究采用美国CANNON公司生产的弯曲梁流变仪，对不同回收沥青掺量的泡沫温拌再生沥青进行BBR试验，获取在-12℃、-18℃和-24℃的蠕变劲度S和蠕变速率m，S值越小，m值越大，胶结料的低温抗裂性越好。试验60 s时S和m值见图4。

根据图4中数据可知，在同一试验温度下，随着回收沥青掺量的增加，劲度模量S值逐渐增大，而蠕变速率m逐渐变小，表明胶结料试样的低温抗裂性随着回收沥青掺量的增加而逐渐降低。Superpave设计体系规范中要求的是60 s的蠕变劲度S≤300 MPa和蠕变速率m≥0.3。随着试验温度的降低，S值明显增大，m值明显减小，表明泡沫温拌再生沥青的低温性能随着温度的降低而显著下降；在-12℃时，80%回收沥青掺量下的泡沫温拌再生沥青的S和m值均不能满足规范要求，当回收沥青的掺量为60%时，泡沫温拌再生沥青的蠕变速率m值不能满足规范要求，而S值勉强可以。综合考虑泡沫温拌再生沥青的蠕变劲度S和蠕变速率m值，建议回收沥青的掺量小于60%。

图4 试验60 s的S和m值Fig.4 S and m values of test 60 s

4 结论

1）随着回收沥青掺量的增加，泡沫温拌再生沥青胶结料的软化点值逐渐升高，当回收沥青掺量达到80%时，胶结料的软化点值增幅达到44.7%，泡沫温拌再生沥青胶结料的高温性能明显改善。

2）泡沫温拌再生沥青的车辙因子和破坏温度值随着回收沥青掺量的增加而逐渐增大。当回收沥青的掺量达到60%及以上时，泡沫温拌再生沥青胶结料的高温性能明显改善。

3）在同一试验温度下，随着回收沥青掺量的增加，泡沫温拌沥青的劲度模量S值逐渐增大，而蠕变速率m逐渐变小，表明胶结料试样的低温抗裂性能随着回收沥青掺量的增加而逐渐降低。当回收沥青的掺量大于等于60%时，泡沫温拌再生沥青的蠕变速率m值不能满足规范要求，低温抗裂性能较差。综合考虑泡沫温拌再生沥青的高温性能和低温性能，建议回收沥青的掺量小于60%。

[1]SHU X， HUANG B，SHRUM E D，et al.Laboratory evaluation of moisture susceptibility of foamed warm mix asphalt containing high percentages of RAP[J].Construction and Building Materials，2012（35）：125-130.

[2]BUSS A，CASCIONE A，WILLIAMS R C.Evaluation of warm mix asphalt containing recycled asphalt shingles[J]. Construction and Building Materials，2014（61）：1-9.

[3]RONDON H A，URAZ N C F，CH VEZ S B.Characterization of a Warm Mix Asphalt Containing Reclaimed Asphalt Pavements[C]//Airfield and Highway Pavements 2015.2015：19-30.

[4]ZHAO S，HUANG B，SHU X，et al.Laboratory performance evaluation of warm-mix asphalt containing high percentages of reclaimed asphalt pavement[J].Transportation Research Record： Journal of the Transportation Research Board，2012(2294)：98-105.

[5]刘明珠.Sasobit 温拌再生沥青混合料路用性能评价[D].北京：北京建筑大学，2013.

[6]李佳坤.RAP加工工艺及温拌再生沥青混合料路用性能研究[D].重庆：重庆交通大学，2013.

[7]XIAO F，PUTMAN B，AMIRKHANIAN S.Rheological characteristics investigation of high percentage RAP binders with WMA technology at various aging states[J].Construction and Building Materials，2015（98）：315-324.

[8]樊 亮，李永振，林江涛.旋转蒸发器法回收沥青空白试验研究[J].公路，2013(10)：194-196.

[9]马煜缨.纤维沥青胶浆流变性能的试验研究[J].公路工程，2014(5)：311-314.

[10]朱 林，徐大卫，张 诚.用水量对泡沫沥青高温流变性能的影响[J].大连交通大学学报，2014，35(3)：73-76.

[11]MARASTEANU M.Role of bending beam rheometer parameters in thermal stress calculations[J].Transportation Research Record：Journal of the Transportation Research Board，2004 (1875)：9-13.

（责任编辑 王利君）

Investigation on High and Low Temperature Properties of foamed warm-mix recycled asphalt

XU Bo,XU Jiajun,ZHANG Na

( Jiangsu Jinghu Expressway Co. Ltd., Jiangsu Huaian,221415, China)

In order to investigate the influence of recycled asphalt content on high and low temperature properties of foamed warm-mix asphalt, the softening point test, dynamic shear rheological test and BBR test are conducted with 0%, 20%, 40%, 60%, 80% recycled asphalt. The results indicate that, with the increase of recycled asphalt content, the softening point, rutting factor and fail temperature of the foam warm-mix asphalt increase gradually, and the high temperature performance of the asphalt binder is obviously improved. The low temperature crack resistance of foamed asphalt decreases with the increase of the proportion of recycled asphalt content. When the recycled asphalt content is more than 40%, the creep stiffness and creep strain rate of the foamed asphalt cannot meet the requirements of the specification, and the low temperature cracking performance is poor. So the proper amount of recycled asphalt is less than 60%.

Recycled asphalt; Foamed warm-mix; Recycling Technology; High and low temperature performance

U416.217

A

1673-9469（2017）01-0021-03

10.3969/j.issn.1673-9469.2017.01.005

投稿日期：2016-09-28

国家自然科学基金资助项目（51278173）

徐波（1990-），男，江苏宿迁人，硕士研究生，助理工程师，从事高速公路养护工作。