关键词：温拌再生 SBS 改性沥青 沥青路面回收料（RAP） 路用性能

近些年，随着交通事业的大力发展，各等级公路里程的不断增加，大部分早期修建的道路已进入改扩建或大中修时期，由此产生的旧路翻修或铣刨料大量堆积，据不完全统计，每年因养护维修产生的沥青路面废弃料高达一亿多吨，而废旧混凝土则不低于 7000 万吨，不但占用有限土地资源，而且会对环境造成一定污染 [1]。随着国内对于矿料的大量开采，以及在环境保护力度上的加强，当前矿料资源出现严重匮乏，且开采量有限，因此对于旧料的再生利用是很有必要的 [2]。目前对于路面铣刨料回收利用方式主要有两种：采用冷再生技术，如将铣刨料经过一定工艺措施处理后掺入 3%~6% 水泥材料以提高强度，作为新建道路的底基层或低等级道路的基层材料，这种方式能够降低能源消耗，具有较好的环保效益，但一般强度较低，路用性能较差 [3]。利用热再生技术，即在铣刨料中添加一部分新集料和新沥青重新拌和，这种方式会使旧料中已老化的沥青材料产生二次老化，危害环境 [4]。以上两种技术方式都一定程度地限制了旧料的回收利用率。

温拌技术是一种介于高温与常温拌和之间的新型拌和方式，在拌和与施工温度上通常要比热拌降低15~30 ℃，不仅减少能源消耗，而且有利于环境保护，同时在旧料再生利用方面减小了旧沥青的二次老化概率 [5]。本文结合再生技术与温拌技术，将温拌技术利用于再生 SBS 改性沥青混合料中，研究了温拌剂对于再生沥青性能的影响、温拌降温效果及温拌再生沥青混合料的路用性能。

原材料与配合比设计

原材料

采用某市区城市主干道沥青路面上面层铣刨料，原路面已服役 7 年，其上面层采用的 SBS-I-D 改性沥青混合料 AC-13。将铣刨料破碎后按粗细集料进行筛分分 2档，具体筛分结果见表 1，粗 RAP 和细 RAP 中的沥青含量分别是 5.12%、3.76%。针对抽提回收的老化沥青进行基本性能检测，针入度（25℃）为 26.0（0.1mm），软化点为75℃，15℃延度为15.6cm，135℃粘度为3.462Pa•s。新沥青采用盘锦线型 SBS-I-D 改性沥青，其技术性能见表 2。新集料采用石灰岩，分为 0~3 mm、3~5 mm、5~10 mm、10~15 mm 共四挡，填料采用石灰岩磨细的矿粉，其各项技术指标均满足要求。为平衡新旧沥青各组分，恢复旧沥青各项性能，采用再生剂对旧沥青进行再生处理 [6]，再生剂各项技术指标见表 3，其推jian用量为沥青用量的 15%（质量分数）。为降低拌和及施工温度，防止沥青再次老化，采用 Evothem 型温拌剂，其固含量为 71%，呈弱碱性，暗褐色液体，其推jian用量为沥青用量的 5%（质量分数）。

配合比设计

在进行沥青混合料路用性能试验时 RAP 旧料掺量按0%、10%、30% 和 50% 替代新集料，为减小矿料级配的差异影响，均采用 AC-13 型级配中值作为合成级配，不同 RAP 替代率下的新集料筛孔百分率见表 4。

为了确定不同 RAP 掺量的新沥青用量，控制总沥青用量分别为 3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%，并考虑RAP 中旧沥青用量 4.2% 以及占旧沥青用量 15% 的再生剂用量，将不同 RAP 掺量的再生沥青混合料成型马歇尔试件，并测试马歇尔指标参数，zui终确定出 0%、10%、30% 和 50% RAP 掺量对应的新沥青量分别为 4.8%、4.5%、3.9% 和 3.3%。

温拌剂降温效果

采用 110、120、130、140、150、160 ℃ 等六种温度分别作为掺 5% 温拌剂 Evothem 的不同 RAP 掺量的再生 SBS 改性沥青混合料的拌和温度，并以 0%RAP 热拌SBS 改性沥青混合料作对照，在室内成型马歇尔试件，以空隙率作为控制参数来确定温拌再生沥青混合料的拌和温度 [7]，试验结果如图 1 所示。

从图 1 可以看出，随着拌和温度的升高，各种沥青混合料的空隙率逐渐减小，在同一空隙率下 0%RAP 热拌沥青混合料的拌和温度zui高，0%RAP 温拌沥青混合料对应的拌和温度zui低，在控制空隙率为 4% 时，0%RAP温拌相对于 0%RAP 热拌沥青混合料拌和温度降低约20℃，且随着 RAP 用量的增多，拌和温度逐渐增高。同理，在同样的拌和温度下 0%RAP 热拌沥青混合料的空隙率zui大，而 0%RAP 温拌沥青混合料空隙率zui小，并且随着 RAP 掺量增加，其温拌沥青混合料空隙率随之增大。说明温拌剂 Evothem 的加入降低了沥青的粘度，增强了沥青混合料的可压实性，增大了密实度，从而减小了空隙率。此外随着 RAP 掺量的增大，同时其中的旧沥青用量也在增多，导致整个沥青粘结料粘度增加，导致可压实性降低，从而空隙率增大。

路用性能

为了验证 RAP 掺量和温拌剂加入后对于温拌再生沥青混合料路用性能的影响，在室内成型试件时，控制试件空隙率为 4%，热拌 / 热拌再生沥青混合料的拌和温度为 160℃，0%RAP、10%RAP、30%RAP、50%RAP 对应的温拌 / 温拌再生沥青混合料拌和温度分别为 140、145、150、155 ℃。

高温稳定性

由于温拌再生 SBS 改性沥青混合料受到自身温拌和再生的双重复杂特点，对于高温稳定性的检验与评价是很有必要的。本文以热拌沥青混合料作为对比，对掺Evothem 温拌剂和不同 RAP 掺量的再生 SBS 改性沥青混合料进行车辙试验，成型试件为边长 300mm、厚度50mm 的车辙板，采用普通车辙试验仪以 42 次 /min 的速率加载，并以 45~60 min 内的动稳定度进行评价，试验结果如图 2 所示。

从图 2 试验结果可看出，在温拌和热拌两种方式下，再生 SBS 改性沥青混合料的动稳定度都随着 RAP 掺量的增加而不断增大，且各组动稳定度值都满足 JTG F40-2004 规范中关于动稳定度不小于 2800 次 /mm 的要求。在 RAP 掺量分别为 10%、30% 和 50% 时热拌再生 SBS改性沥青混合料相对于天然集料对应的 SBS 改性沥青混合料在动稳定度数值上分别提高了 10%、33% 和 73%，而温拌再生 SBS 改性沥青混合料相对应地提高了 11%、29% 和 49%。此外，在同一种 RAP 掺量时温拌再生SBS 改性沥青混合料的动稳定度要低于热拌，RAP 掺量为 0%、10%、30% 和 50% 时热拌再生 SBS 改性沥青混合料动稳定度相对于温拌分别高出了 10%、9%、14% 和27%。说明在热拌条件下和 RAP 高掺配比例时再生 SBS改性沥青混合料的高温抗车辙能力更强。这是由于 RAP掺配比例高时对应的老化沥青量也增多，老化沥青的粘度相对较大，从而增大了混合料的动稳定度，另外热拌条件下 RAP 中的旧沥青经过二次老化以及新沥青的短期轻度老化都会增加沥青的粘度，提高了混合料对于车轮荷载的抵抗能力，从而提高了动稳定度 [8]。

低温抗裂性

温拌剂和 RAP 用量都会对沥青混合料的低温抗裂性造成不同程度的影响，为了研究温拌剂和 RAP 对于混合料低温性能的影响，本文采用低温小梁弯曲试验对热拌 / 温拌再生 SBS 改性沥青混合料进行试验，试验温度选择 -10℃，以弯拉应变和劲度模量为评价指标，试验结果如图 3 所示。

从图 3 可发现，在热拌与温拌条件下再生 SBS 改性沥青混合料的弯拉应变随 RAP 用量增加而减小，劲度模量随之增大，在 RAP 用量 50% 时热拌和温拌条件下相对于天然集料的混合料弯拉应变分别降低了 39%、37%，且在 RAP 掺量为 50% 时弯拉应变已不满足 JTG F40-2004 规范的弯拉应变不低于 2500με 要求，而劲度模量相对应的增大了 149%、152%，同时在同一种 RAP用量时温拌再生 SBS 改性沥青混合料的弯拉应变相对于热拌高，而劲度模量则相应的较低。说明 RAP 的掺入会降低沥青混合料的低温抗裂性，但温拌剂会有利于混合料低温性能的显著提升。这是由于 RAP 掺量的增加引起旧沥青用量随之增多，旧沥青的存在会导致粘性成分增多，在低温时更容易发生脆裂破坏，此外在热拌条件下加重了旧沥青的二次老化和新沥青的短期老化，使得沥青在低温时的脆硬性增加，而温拌剂的加入会使旧沥青的弹性成分增多 [9]，加之温拌条件下拌和和压实温度相对较低，从而更有利于低温性能。

水稳定性

为了评价加入 RAP 和温拌剂后对温拌再生 SBS 改性沥青混合料抗水损害性能产生的影响，采用浸水马歇尔和冻融劈裂试验进行研究，以计算得到残留稳定度和冻融劈裂强度比为评价依据，其结果如图 4 所示。

从图 4 结果看出，随着 RAP 掺量的增多，热拌与温拌再生 SBS 改性沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比均逐渐降低，且在 RAP 掺量为 50% 时热拌与温拌两种拌和条件下残留稳定度不满足 JTG F40-2004 规范中关于潮湿区及湿润区其不低于 85% 的要求，且冻融劈裂强度比也不满足规范关于潮湿区及湿润区其不低于 85%的要求，但都可满足半干区或干旱区的材料要求 [10]。与热拌条件相比较，温拌条件下的再生 SBS 改性沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比都较高。以上说明掺加 RAP 会降低混合料的水稳定性，但温拌剂会有效改善混合料的抗水损害性能。这是由于 RAP 中老化沥青不利于沥青与集料的粘附性，在浸水或冻融循环条件下沥青与集料界面更容易受到破坏，而温拌条件时由于拌和与击实温度较低，削弱了短期老化对于沥青的影响，因此温拌更有利于水稳定性。

结论

（1）加入 Evothem 温拌剂可以有效降低沥青混合料的拌和温度约 20℃，掺入 RAP 再生料会导致混合料的空隙率增大，拌和温度也会有相应提高。

（2）单纯从高温稳定性方面看，掺入 RAP 会提高再生 SBS 改性沥青混合料的高温抗车辙能力，且相对于温拌，热拌条件下更有利于混合料的高温稳定性。

（3）从低温抗裂性和水稳定性方面看，掺入 RAP会严重降低沥青混合料的低温抗裂性和抗水损害性能，且 RAP 掺量为 50% 时已不满足规范要求，温拌条件及温拌剂的加入更有利于混合料的低温性能和水稳定性。

参考文献：

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[2]孟本文,于远建,张建男,等.SBS 改性沥青混合料在道路施工中的稳定性研究[J].合成材料老化与应用,2022,51(01):132-134.

[3]孙吉书,肖田,杨春风,等.温拌再生沥青混合料的路用性能研究[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2011,30(02):250-253.

[4]高运.硫磺 SBS 改性沥青流变性能及其混合料路用性能试验研究[J].合成材料老化与应用,2021,50(02):67-69,22.

[5]程培峰,向银剑,寇洪源,等.废旧沥青混合料掺量对热再生改性沥青混合料拌和压实温度的影响[J].科学技术与工程,2018,18(22):273-279.

[6]宋大伟.SBS橡胶粉复合改性沥青混合料在城市小修改造中的应用研究[J].合成材料老化与应用,2021.50(02):70-72,42.

[7]吴欣.温拌再生 SBS改性沥青混合料性能研究[D].广州:华南理工大学,2019

[8]冉龙飞,何兆益,曹青霞.SBS改性沥青再生剂性能研究[J].建筑材料学报,2015,18(04):578-583,595.

[9]张梦缘.温拌再生SBS改性沥青及其混合料性能研究[D].西安:长安大学,2021.

[10]李佳坤,孔令云,陈先勇,等:Evotherm 温拌再生沥青混合料路用性能研究[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2013,32(05):958-960,968.

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