戴 劲,刘 涛

(湖北省建筑科学研究设计院股份有限公司,武汉 430071)

沥青路面经过一定周期的服役后，往往会出现坑槽、开裂等一系列的病害[1,2]，因而需要对其进行翻修或者养护处理。沥青路面的翻修和养护产生大量的废旧沥青路面材料(RAP)[3,4]，将其作为原材料循环使用于沥青路面中是最期望达到的目标，一方面沥青路面建设对原材料的高消耗可实现RAP的快速处理；另一方面也有利于道路建设的可持续发展。

目前采取的主要方式是将RAP替代部分天然集料用于制备再生沥青混凝土。但RAP再生集料不同于普通的天然集料，其表面全部或者大部分区域被沥青包裹住，且严酷的服役环境常常使沥青老化非常严重[5,6]，因而RAP的性能与天然集料存在显著差别。在沥青混凝土体系中，集料与沥青间的粘附行为往往决定了沥青混凝土多方面的路用性能，如抗水损害性能、抗疲劳开裂性能等，研究集料与沥青的粘附性能对于充分认识沥青混凝土的路用性能具有重要的作用。考虑到RAP与天然集料性质上存在不同，研究RAP与沥青的粘附性能显得更加迫切。因此，该研究重点分析了热水损害和冻融循环损害下RAP与沥青的粘附性能。

1 原材料

研究中选用两种类型的集料颗粒，一种是RAP颗粒，来自黄(石)黄(梅)高速公路某养护路段；另一种是天然石灰岩集料颗粒，其作为对照组。选用的颗粒粒径约为16～19 mm。此外，研究中还用到SBS改性沥青，其主要技术性能指标如表1所示，主要技术性能指标均满足规范的要求。

表1 SBS改性沥青性能测试结果

2 试验方法

研究主要是为了揭示RAP颗粒在热水损害和冻融循环损害下与沥青的粘附性能特征，因此，相应地涉及到两种试验方法。热水损害试验：将集料颗粒(RAP、石灰岩)和SBS改性沥青分别加热至170 ℃左右；再将集料颗粒置于SBS改性沥青中，使集料颗粒表面被沥青充分润湿、包裹；最后将沥青包裹的集料颗粒悬挂于室内环境中，使表面富余的沥青滴落，将冷却的颗粒置于微沸水中进行不同时长的水煮破坏。通过式(1)计算水煮前后集料颗粒表面的沥青膜剥落情况。

(1)

式中，b为沥青剥落率，%；M为沥青包裹的集料颗粒水煮破坏前的干重，g；m为沥青包裹的集料颗粒水煮破坏后的干重，g；G为集料颗粒干重，g。

冻融循环破坏试验：沥青包裹的集料颗粒准备方法同热水损害试验，对沥青包裹的集料颗粒施加不同次数的冻融循环损害。同样按照式(1)计算冻融循环损害前后集料颗粒表面的沥青膜剥落情况，此时，M和m分别代表沥青包裹的集料颗粒冻融循环损害前后的干重，g。

3 结果与讨论

沥青包裹的集料颗粒水煮破坏试验结果如图1所示，可见，不管是沥青包裹的RAP还是石灰岩颗粒，都对热水损害较为敏感，随着热水损害时间的延长，对于集料颗粒表面裹附的沥青，剥落率快速增加。具体来看，经过30 min的水煮破坏，RAP颗粒表面的沥青，剥落率从4%上升至14%；石灰岩颗粒表面的沥青，剥落率也从3%上升至16%。从图1中还可看出，热水损害下，RAP颗粒对其表面沥青膜的束缚能力要略强于石灰岩颗粒，尤其在长期热水损害下。说明RAP用于沥青混凝土中时，再生沥青混凝土在热水损害下表现出略为优异的耐久性。这可能与RAP颗粒的表面形貌有关，RAP表面被旧沥青包裹，在对其进行破碎制备再生集料的过程中更容易产生表面形貌丰富的颗粒，相比天然的石灰岩集料，RAP集料的宏微观形貌都更加粗燥，有利于与沥青的粘附。

沥青包裹的集料颗粒冻融循环损害试验结果如图2所示，明显可以看出，相比于热水损害，沥青包裹的RAP颗粒以及沥青包裹的石灰岩颗粒对于冻融循环损害更加敏感，经过长久的冻融循环破坏，对于RAP以及石灰石表面的沥青，剥落率都超过了30%，沥青膜的损失程度相当大。具体来看，当冻融循环损害次数从5次逐渐增加至25次时，RAP颗粒表面的沥青，剥落率从12%上升至42%；石灰岩颗粒表面的沥青，剥落率从8%上升至34%。可见，相比热水损害，冻融循环造成的损害要严重的多。因而在研究沥青混凝土抗水损害性能时，更多的注意力应放在抗冻融循环损害上。此外，图2还表明，在相同的冻融循环损害次数下，RAP颗粒表面的沥青，剥落率总是高于石灰岩颗粒表面的沥青，并且这一差值随着冻融循环损害次数的增加而进一步扩大。当冻融循环损害次数从5次逐渐增加至25次时，沥青剥落率的差值从4%增加至8%。说明沥青包裹的RAP颗粒抗冻融循环损害能力不佳，尤其是面对强冻融循环损害时。这可能与RAP表面旧沥青与新沥青间的融合程度有关，旧沥青与新沥青难以快速完全融合一直都是限制RAP使用的关键技术问题，RAP表面的旧沥青与新沥青存在未融合的界面，粘附性能受影响，因而不耐冻融循坏损害。

4 结 语

相比天然的石灰岩集料，热水损害下，RAP颗粒对其表面沥青膜的束缚能力要略微优异；但冻融循环损害下的情况正好相反，RAP颗粒表面的沥青，剥落率明显高于石灰岩颗粒表面的沥青，尤其在强冻融循环损害下，RAP与沥青间的粘附性能丧失很快。这可能与RAP颗粒表面的形貌特征以及新旧沥青间的融合程度有很大关系。因而，将RAP循环用于沥青混凝土中时，应重点关注再生沥青混凝土的抗冻融循环损害能力。