【摘 要】将玄武岩纤维应用到高RAP掺量再生沥青混合料中，应用马歇尔设计方法对高RAP掺量玄武岩纤维再生沥青混合料进行配合比设计，确定了高RAP掺量（45%）下再生沥青混合料的最佳油石比及玄武岩纤维最佳掺量。试验结果表明，由于RAP料沥青老化，若仅使用90号新沥青将其再生，RAP最大掺量不应超过30%;由于RAP粗集料粒径产生变化（粒径细化，粗集料在使用和再生过程中有破碎现象），在配合比设计时应予以考虑。

【关键词】沥青路面;再生沥青混合料;配合比设计;最佳油石比;最佳纤维掺量

【Abstract】The basalt fiber is applied to the high RAP content of reclaimed asphalt mixture. Mix design of high RAP doped basalt fiber regenerated asphalt mixture with Marshall design method. The optimum oil stone ratio and the optimum content of basalt fiber in the regenerated asphalt mixture with high RAP content （45%） are determined.

【Key words】Reclaimed asphalt mixture;Mix proportion design;OAC;Optimum fiber content

我国公路基础设施建设近年来得到了迅速发展，随着公路里程的大规模增加，我国公路行业已经从传统的“重建轻养”向“建养并重”发展[1]。路面再生技术可以实现路面废旧沥青混合料（以下简称RAP）的资源化利用，不仅可以减少固体废弃物污染，还可以节约大量的养护费用，近年来被广泛应用于公路养护工程中。

近年来，玄武岩纤维越来越多地被应用于沥青混合料中来改善其路用性能[2～3]，但在再生沥青混合料中的应用还较少。由于玄武岩纤维再生沥青混合料中同时掺加了一定比例的RAP和玄武岩纤维，所以配合比设计时最佳沥青用量的确定需要不仅要考虑RAP中旧沥青的存在，同时纤维的掺量对最佳沥青用量也有较大影响[4～5]。本文以新疆乌塞高速公路原路面铣刨后的废旧沥青混合料作为回收料，应用马歇尔设计方法对高RAP掺量（45%）的玄武岩纤维再生沥青混合料配合比进行了设计，确定了最佳沥青用量和最佳纤维掺量。

1. 原材料性能检测

1.1 PAP中旧沥青性能检测。

对铣刨后的旧料进行抽提试验检，试验结果表明废旧沥青混合料中沥青含量为3.8%，同时对抽提试验所得的旧沥青进行三大指标、60°动力粘度测试，试验结果如表1所示。通过查阅设计及施工资料可知原路面所用沥青为90号基质沥青，从表1的试验数据可以看出，RAP中旧沥青的针入度和延度两个指标与《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中的要求相差较大，已无法满足使用要求，必须对其进行再生处理。

1.2 PAP中旧料级配检测。

对抽提试验后得到的旧料进行筛分试验来确定旧料级配，其级配曲线，从图1中可以发现，矿料中细料含量明显增多，16mm、13.2mm两档的集料较少，9.5mm、4.75mm两档的集料增多，0.075mm筛孔的通过率為5%，仍在范围之内。由试验结果可以看出，原沥青路面在行车荷载多年作用下以及铣刨机的强制作用下粗集料发生了破碎，且大多破碎成9.5mm、4.75mm档的集料。细集料大多都在范围之内，破碎量不大。

2. 再生剂的选用及掺量的确定

（1）目前对RAP中老化沥青的再生方法主要有加入新沥青进行再生和使用再生剂进行再生两种方式。加入新沥青进行再生的方式适用于RAP掺量较低或其中的旧沥青老化程度较轻时，且加入的新沥青为比原沥青标号较高或同一标号的沥青;加入再生剂进行再生的方法适用于RAP掺量较高或其中的旧沥青老化较为严重时[6]。在进行旧沥青再生前，首先应通过试验确定新沥青对RAP中老化沥青的再生能力，进而确定是否需要添加再生剂以及再生剂的使用量。

本论文所选用的沥青为新疆克拉玛依生产的90号基质沥青，其技术指标如表2所示。

（2）为了确定新沥青对RAP中老化沥青的再生能力，将经过抽提得到的RAP中的老化沥青按不同比例与新沥青混合进行试验，试验项目包括针入度、延度、软化点及60℃动力粘度，试验结果如表3所示。

（3）从试验结果可见，随着旧沥青掺量的增加，混合后沥青的针入度、延度值逐渐减小，软化点、动力粘度值逐渐增大。每种参配比例下，混合沥青的软化点、动力粘度指标均满足90号基质沥青的规范要求。当旧沥青掺量高于30%以后，混合后沥青的针入度、延度指标已不能满足90号基质沥青的标准。综合分析可知，若不掺加再生剂，从混合沥青性能出发，旧沥青用量不得大于30%。通过抽提试验可知本文研究的RAP的油石比为3.8%，而本文研究对象高高RAP掺量（）的沥青混合料，结合上述研究结果可知，仅仅依靠90号基质沥青对老化沥青再生是不现实的，必须加入再生剂进行再生。

（4）从表3的试验结果可以看出，RAP中的老化沥青经过混合再生后其针入度和延度随着新沥青掺量的减小而逐渐减小，软化点和动力粘度随着新沥青掺量的减小而逐渐增大。软化点和动力粘度两个指标在表3所列的任一新旧沥青掺配比例下均能满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中对90号基质沥青的技术要求，但是旧沥青掺量大于30%后，经过新沥青再生后的混合沥青的针入度和延度不能满足规范标准。本文主要目的是研究高RAP掺量下（≥40%）的玄武岩纤维沥青混合料配合比设计方法，所以根据以上的试验结果可知，采用新沥青对RAP中的老化沥青进行再生的方法不适用于本论文的研究，应采用再生剂对RAP中的老化沥青进行再生。

（5）使用添加再生剂的方法对RAP中的老化沥青进行再生时，再生剂用量的确定需要综合考虑再生后的沥青的软化点、延度、针入度、粘度等指标，其中延度这一指标常常被用来表征旧沥青的老化程度及进行再生后沥青性能的恢复程度。本论文选用了RA-101再生剂进行研究，主要针对老化沥青中掺加不同比例的再生剂后的沥青软化点、延度、针入度、粘度等指标进行试验分析，试验结果见表4。

（6）对表4中的试验结果进行分析可得，调和后的沥青针入度、延度、动力粘度值随着再生剂掺量的增大而增大，软化点值随着再生剂掺量的增大而减小。对RA-101再生剂掺量在6%～9%之间的各指标的试验值进行线形插值可得，RA-101再生剂掺量在6.5%-8.5%范围内时，再生沥青的各项试验指标满足表1中90号沥青的规范要求。所以本文暂定RA-101再生剂掺量为7%。

3. 玄武岩纤维再生沥青混合料组成设计

3.1 级配组成设计。

（1）本论文采用马歇尔设计方法对玄武岩纤维再生沥青混合料进行配合比设计。由于本论文主要是为了研究高RAP掺量下玄武岩纤维再生沥青混合料配合比设计方法，所以首先确定RAP的掺配比例为50%。配合比设计流程按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）进行。

（2）本论文所研究的再生沥青混合料用于下面层，因此选用级配为AC-25C。RAP的掺配比例为50%。新集料分为5档：0～5mm石屑，5～10mm碎石，10～18mm碎石，18～23mm碎石，23～30mm碎石。填料为矿粉和水泥（增加沥青与集料间的粘附性）。RAP掺量为50%时的级配（以下简称RAP50）如表5所示。

3.2 最佳纤维掺量及最佳沥青用量的确定

（1）本文试验所用的玄武岩纤维外观，其技术性能如表6所示。

（2）确定RAP50再生沥青混合料AC-25C级配组成后，根据经验预估不同玄武岩纤维掺量下再生沥青混合料的最佳油石比，并按0.5%的间隔进行不同油石比下的马歇尔试验，试验结果如表7所示。

（3）根据马歇尔设计方法中最佳油石比的计算方法对表7中不同玄武岩纤维掺量下的最佳油石比进行计算分析，计算结果如表8所示。

（4）从表8可以看出，最佳油石比OAC随着纤维掺量的增加而增大，但是在纤维掺量为0.4%时最佳油石比达到最大，继续增加纤维掺量最佳油石比将减小。表明再生沥青混合料中纤维掺量的增加使得纤维的比表面积增大，从而可以吸附更多的自由沥青，最终体现为再生沥青混合料的最佳油石比OAC增大。但是纤维掺量继续增加后，过多的纤维在沥青混合料中的分散性降低，所以纤维的比表面积反而减小，导致其吸附的沥青也减小，最终体现为再生沥青混合料油石比的下降。所以，通过最佳沥青含量OAC的变化情况可以反映出纤维在沥青混合料中的分散程度，在工程应用中选择纤维分散程度最好即使得沥青混合料油石比最大时的纤维掺量作为纤维的最佳掺量。对于本论文研究的再生混合料类型而言，纤维最佳掺量为0.4%，其对应的最佳油石比为5.3%。

4. 结论

（1）按照玄武岩纤维在沥青混合料中的分散效果，玄武岩纤维的最佳掺量可以根据玄武岩纤维对自由沥青的吸附能力来确定，即取最佳油石比最大时的纤维掺量最为玄武岩纤维的最佳掺量。

（2）对于回收沥青的再生方式应根据RAP的掺量、回收沥青的老化程度通过试验进行确定，以能够将回收沥青恢复到原标号沥青的技术要求为条件。

（3）将对RAP进行抽提获得的废旧沥青进行指标检验，结果表明，废旧沥青老化严重，若仅使用90号新沥青将其再生，废旧沥青的最大掺量不应超过30%。

（4）将RAP进行抽提筛分获得旧料级配，对旧料级配及旧料进行试验研究，结果表明，旧料发生细化，大颗粒的粗集料细化为小颗粒的粗集料，说明沥青路面在行车荷载作用下集料发生了破碎。

参考文献

[1] 齐小飞，邹晓翎，王腾等. 沥青路面绿色养护技术综合效益评价[J]. 解放军理工大学学报（自然科学版），2017（0）：1～6.

[2] 吴正光，王亚昀，肖鹏，等.玄武岩纤维高模量沥青混合料疲劳性能试验研究[J].施工技术，2017，46（3）：69～71.

[3] 刘建平.玄武岩纤维对沥青混合料路用性能影响研究[J].公路交通技术2017，33（2）：22～25.

[4] 高丹盈，黄春水，汤寄予.纤维沥青混合料最佳纤维掺量试验研究[J].公路2009，（2）：141～145.

[5] 张勤玲，杨保存.外掺玄武岩纤维再生沥青混合料马歇尔试验研究[J].公路2015，（7）：226～229.

[6] 祝恩东，王国峰，张玉贞.沥青的再生与表征方法研究[J].石油瀝青，2011，25（6）：1～7.

[文章编号]1619-2737（2019）03-05-131

[作者简介] 唐智伦（1971.9-），男，职称：高级工程师，工作单位：招商局重庆交通科研设计院有限公司，从事路面检测与设计工作。