关键词：道路工程 | 热再生改性沥青混合料 | 温度 | 加载频率 | 动态模量 | 主曲线

近年来，厂拌热再生技术的应用越来越广泛，是沥青路面再生利用的主要方式之一，具有以下优点：保护不可zai生资源；比传统混合料节约能耗；可通过合理选择新集料、沥青和再生剂来调整原配合比，解决原混合料级配和沥青结合料的问题[1-3]。鉴于沥青混合料是典型的黏弹性材料，且沥青路面在服役过程中所受荷载为动态荷载[4]，因此静态模量并不能反映厂拌热再生沥青混合料在实际服役过程中的力学特性[5-6]。肖庆一等[7]研究了再生剂对高掺量热再生沥青混合料各项性能的影响，并充分肯定了再生剂的作用。罗群星[8]选用70#基质沥青为新掺沥青，分析了RAP掺量对热再生沥青混合料动态模量的影响。然而，目前针对厂拌热再生SBS改性沥青混合料的研究还是相对较少。

为了获取改性沥青热再生混合料的动态特性，本文以SBS改性沥青作为新加沥青，设计了0%、30%和45%三种RAP掺量的热再生改性沥青混合料，分别开展动态模量试验，以期为热再生改性沥青混合料设计参数的获取及其沥青路面的结构设计提供更多有价值的参考数据。

热再生混合料配合比设计与动态模量试验方案

原材料

本文试验新集料材质为石灰岩，产地为湖北咸宁，矿粉为石灰岩矿粉，新沥青采用江苏某公司提供的SBS改性沥青，质量符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的技术要求。试验研究RAP料来自湖北武汉某二级公路沥青面层的铣刨料。

集料级配设计

新集料采用石灰岩，RAP料按照粗细为1∶2的比例分别设计了0%、30%和45%三种RAP掺量的热再生改性沥青混合料，集料合成级配如表1所示。

马歇尔试验结果

不同RAP掺量下热再生改性沥青混合料的zui佳油石比及马歇尔指标，具体结果如表2所示。

动态模量试验方案

本文采用美国NCHRP项目研发的简单性能试验仪(SPT) 作为试验设备，相应试验温度及加载频率参照《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）执行，具体动态模量试验条件设计如下：混合料类型为AC-25C型；三种RAP掺量（0%、30%、45%）；加载波形采用正弦波；试件采用旋转压实（SGC）方法成型，试件尺寸为Φ100mm×170mm，切除两端得到Φ100mm×150mm的试验用试件，分别在-10℃、5℃、20℃、35℃和50℃五个温度，以及0.1Hz、0.5Hz、1Hz、5Hz、10Hz及25Hz六个频率下进行试验。

试验结果与分析

动态模量试验结果

本文在同一条件下，对三种不同RAP掺量的热再生改性沥青混合料开展了三次单轴压缩动态模量平行试验。随加载频率的扩大，三种沥青混合料的动态模量逐渐变大，试验结果显示，随着试验温度的升高，三种沥青混合料的动态模量逐渐减小。

温度对热再生改性沥青混合料动态模量的影响

为了分析温度对动态模量的影响，本文绘制了不同加载频率下热再生改性沥青混合料动态压缩模量随温度的变化关系，如图2所示。

从图2可以得出，在同一加载频率下，动态模量均表现出随温度升高而逐步下降的统一趋势；从数值上看，温度逐步升高时，动态模量随温度的变化逐步减小，即在相同温度变化区间内，温度越高，对动态模量的影响越弱。在整个试验温度及加载频率下，随着RAP掺量的增加，热再生改性沥青混合料的动态模量不断增加，且动态模量值增加的幅度随温度的升高而减小。

频率对热再生改性沥青混合料动态模量的影响

为了分析加载频率对动态模量的影响，本文绘制了不同试验温度下热再生改性沥青混合料动态模量与加载频率之间的变化关系，如图3所示。

由图3可知，在单一试验温度下，随着加载频率上升，热再生改性沥青混合料的动态模量值呈现出统一上升趋势，即加载频率越大，动态模量值越大，反之则越小，这说明随着加载频率的降低，沥青混合料的黏性表现愈发明显。同理，就动态模量数值而言，RAP掺量越高，其图像位置越高，说明动态模量随RAP的增加呈上升趋势，即RAP掺量越大，混合料的动态模量越大。

不同掺量热再生改性沥青混合料动态模量主曲线

基于黏弹性材料的时温等效原理，可将不同RAP掺量的热再生改性沥青混合料在不同试验温度下得到的动态模量和相位角值进行位置平移，从而得到各温度下的移位因子及一条在某一特定参考温度下的主曲线。本文用于确定动态模量主曲线的西格摩德(Sigmoidal) 函数如公式（1）所示。

式中，|E*|为动态模量的模；fr为缩减频率，单位Hz；κ、β、δ、γ为主曲线拟合系数。

根据时温等效原理，以20℃为参考温度，联立公式（1）求得不同RAP掺量热再生改性沥青混合料动态模量主曲线相关参数如表3所示，动态模量与缩减频率之间的关系及主曲线拟合结果如图4所示。

由图4可知，本文用于确定动态模量主曲线的西格摩德（Sigmoidal）函数与热再生改性沥青混合料动态模量数据的相关性很好，拟合度均高于0.98，如表3所示。随着缩减频率的变大，不同RAP掺量的热再生改性沥青混合料动态模量值逐渐大，但增长速率逐渐减缓；RAP掺量的增加对热再生改性沥青混合料动态模量影响较为明显，相比较而言，整体上从低频到高频（或高温到低温），RAP掺量越大，动态模量主曲线的位置越高，即热再生改性沥青混合料的动态模量值也越大。

结束语

本文分析了RAP掺量、试验温度，以及加载频率对热再生改性沥青混合料动态模量及主曲线的影响，得出以下结论：基于动态模量试验，热再生改性沥青混合料动态模量值随RAP掺量的增加而扩大，随着加载频率的增加而不断变大，随着温度的升高而不断减小；构建了不同RAP掺量的热再生改性沥青混合料动态模量主曲线，整体上随着RAP掺量的变大，动态模量呈上升趋势，随着加载频率增加或试验温度的降低，动态模量值表现出一致的上升趋势，但增长速率逐渐趋缓；热再生改性沥青混合料对比不掺再生料的热拌混合料在高频区或低温条件下，RAP掺量越大动态模量也越大，在低频区或高温条件下，则随RAP掺量动态模量大的不明显。

参考文献：

[1]李海燕、王真，废旧SMA用于热再生沥青混合料的性能研究[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2019,15(08):88-91.

[2]王洪、马成、何鹏等，常温改性沥青在厂拌热再生沥青混合料中的应用[J]. 中国公路, 2016, 33(07): 142-143.

[3]郭娟、王立辉，高RAP掺量热再生沥青混合料动态流变性能研究[J]. 公路, 2018, 63(09): 242-248.

[4]杨新宇，基于黏弹性连续损伤模型的沥青砂浆及沥青混合料疲劳损伤研究[D]. 长沙理工大学硕士学位论文. 2021.

[5]朱玉，基于动态模量试验的热再生沥青混合料性能评价[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2017, 13(05): 143-144.

[6]胡家波、樊亮、武剑峰，热再生沥青混合料动态模量试验研究[J]. 公路工程, 2014, 39(05): 122-125+130.

[7]肖庆一、王振波、朱俊慧等，再生剂对高掺RAP再生沥青混合料性能的影响[J]. 交通科学与工程, 2017, 33(01): 1-5+37.

[8]罗群星、潘惠雄、王文峰等，RAP掺量对厂拌热再生沥青混合料模量影响研究[J].工程技术研究，2021，6(04): 30-31+121.

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