第４ｌ卷，第６期 公 路 工 程 Ｖｏ１．４１，Ｎｏ．６ ２ ０ １ ６年１ ２月 Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｃ．，２ ０ １ ６ 基于ＳＣＢ试验高ＲＡＰ掺量热再生混合料 低温抗裂性能研究 张艳 ，周军伟 （１．云南交通职业技术学院，云南昆明 ６５０５０１； ２．长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西西 安７１００６８） ［摘要】为研究高ＲＡＰ掺量热再生混合料的低温抗裂性，提高ＲＡＰ的利用率，通过低温ＳＣＢ试验研究了 ３０％、４０％、５０％掺量下热再生混凝土的低温抗裂性，采用断裂能、弯拉应变等多指标评价方法研究热再生混合料 的低温性能，同时与低温弯曲试验进行了对比。试验结果表明：增大ＲＡＰ掺量，热再生混合料低温抗裂性和低温 抗疲劳开裂性能均降低，尤其是ＲＡＰ掺量超过４０％后热再生混合料低温性能显著降低，建议采用低温ＳＣＢ试验评 价热再生混合料的低温抗裂性，同时可采用橡胶粉和聚酯纤维来改善热再生混合料低温抗裂性，推荐了适宜的橡 胶粉掺量为８％，最佳聚酯纤维掺量为３％ｏ。 ［关键词］道路工程；热再生混合料；低温抗裂性；低温疲劳开裂性能 ［中图分类号】Ｕ ４１４．Ｉ ［文献标识码】Ａ ［文章编号】１６７４—０６１０（２０１６）Ｏ６一ＯｌＩ２—０５ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｈｉｇｈ ＲＡＰ Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｈｏｔ Ｒｅｃｙｃｌｅｄ Ｍｉｘｔｕｒｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＣＢ Ｔｅｓｔ ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ ，ＺＨＯＵ Ｊｕｎ ｗｅｉ。 （１．Ｙｕｎｎａｎ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｋｕｎｍｉｎｇ，Ｙｕｎｎａｎ ６５０５０１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏ— ｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｐｅｃｉａｌ Ａｒｅａ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ， Ｓｈａｎｘｉ ７１００６８，Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｌｏｗ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｒａｃｋ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｈｉｇｈ ＲＡＰ ｃｏｎｔｅｎｔ ｈｏｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｍｉｘｔｕｒｅ，ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＲＡＰ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ＳＣＢ ｔｅｓｔ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｒａｃｋ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｈｏｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗｉｔｈ ３０％，４０％，５０％ＲＡＰ ｄｏｓａｇｅ，Ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒａｉｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉ—ｉｎｄｅｘ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｈｏｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｍｉｘｔｕｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｌｏｗ ｔｅｒｎ— ｐｅｒａｔｕｒｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｔｅｓｔ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ，ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ．ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ：ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ＲＡＰ， ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｒａｃｋ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｈｏｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｍｉｘｔｕｒｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ｌｏｗｅｒ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ＲＡＰ ｃｏｎｔｅｎｔ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ４０％ａｆｔｅｒ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｏｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｍｉｘｔｕｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍ— ａｎｃｅ ｉｓ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ，ｐｒｏｐｏｓａｌ ｕｓｉｎｇ ｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ＳＣＢ ｔｅｓｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｔｈｅ ＩＯＷ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｒａｃｋ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｈｏｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｍｉｘｔｕｒｅ，ｒｕｂｂｅｒ ｐｏｗｄｅｒ ａｎｄ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆｉｂｅｒ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｒａｃｋ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｈｏｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｍｉｘｔｕｒｅ，ｒｅｃｏｍｍｅｎｄ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｒｕｂｂｅｒ ｐｏｗｄｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｓ ８％，ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆｉｂｅｒ ｉｓ ３％０。 ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ｒｏａｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｈｏｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｍｉｘｔｕｒｅ；ｌｏｗ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｒａｃｋ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｌｏｗ—ｔｅｒｎ— ｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ；ｆａｔｉｇｕｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｏ 引言 排放行动目标（即２０２０年单位ＧＤＰ二氧化碳排放 比２００５年下降４０％～４５％），作为约束性指标纳入 “十二五”发展规划确立了我国控制温室气体 国民经济和社会发展中长期规划，要求全国公路养 【收稿日期】２０ｌ５—０４—２２ ［基金项目］国家自然科学基金项目（５１３０５０９９） ［作者简介］张艳（１９８４一）．女，江苏常州人，硕士研究生，副教授，工程师，从事公路专业教学方面。 第６期 张艳，等：基于ＳＣＢ试验高ＲＡＰ掺量热再生混合料低温抗裂性能研究 ｌ１３ 护废旧路面材料循环利用率达到４０％，国省干线公 路废旧路面材料循环利用率达到７０％；高速公路废 旧路面材料循环利用率达到１００％，废旧沥青路面 材料的再生利用将会成为公路建设走可持续发展绿 热再生混合料的低温抗裂性，且国内外一些技术人 员针对热再生混合料的改性技术开展了一系列研 究，以解决热再生混凝土路面问题低温和疲劳开裂 的性能，但效果不甚明显，热再生混合料低温抗裂性 能逐渐成为人们关注的焦点。本文提出采用ＳＣＢ 试验评价热再生混合料的低温抗裂性，采用橡胶粉 色公路的必由之路，其中沥青路面热再生技术凭借 其不可替代的技术优势而备受关注 。但从国内 外沥青路面热再生沥青混凝土研究现状来看，沥青 路面回收料ＲＡＰ回收利用率低（ＪＴＧ Ｆ４１—２００８规定 和聚酯纤维来提高热再生混合料的低温抗裂性和抗 疲劳开裂性能，研究成果为热再生混合料在国内的 ＲＡＰ掺量不宜超过３０％）和热再生混合料抗裂性能 推广应用提供借鉴。 差（低温抗裂性和抗疲劳开裂性能）是制约提高厂 拌热再生混合料适用性的主要技术瓶颈 。现场 １原材料及配比 钻芯调查结果也表明，低温开裂是沥青路面热再生 １．１ 回收沥青路面材料ＲＡＰ及混合料合成级配 混凝土路面破坏的主要形式，低温抗裂性能和抗疲 ＲＡＰ取自大西阎高速公路中修工程现场，将铣 劳开裂性能不足严重影响了热再生混合料的使用寿 刨料运回实验室后自然风干 ＇ｍ］，适当加热后采用 命，制约着ＲＡＰ的回收利用率，同时限制了热再生 离心抽提方法确定沥青用量为４．７％，旧沥青结合 混合料只能用于高速公路中、下面层。目前国内外 料性能见表１。 主要通过降低ＲＡＰ掺量、改善集料或沥青品质来减 １．２基质沥青 小老化沥青对热再生混合料路用性能的影响，或通 通常用于热再生混合料的结合料为９０号或１１０ 过级配优化设计来提高热再生混合料密实程度，同 号基质沥青，试验时根据新旧沥青调和法则确定新 时发挥集料嵌锁作用¨ 。值得注意的是，目前关 沥青标号，即采用ｌｇＰ ｉ ＝ａｌｇ（Ｐ 。 ）＋（１一ａ） 于沥青路面热再生混凝土低温方面的研究，所选用 ｌｇ（Ｐ０ｌｄ）选择沥青标号，根据再生料中沥青的针人 的试验方法多为低温小梁弯曲试验（一１Ｏ℃，加载 度Ｐｏｌｄ等于３３．７（０．１ ｒａｍ），假定新旧沥青１００％融 速率５０ ｒａｍ／ｒａｉｎ），鲜见采用多指标评价方法研究 合，新沥青占总沥青的的比例。取０．７，则按此公式 表１ ＲＡＰ试验检测结果及相关技术要求 Ｔａｂｌｅ １ ＲＡＰ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ 可得新沥青的针入度为９６（０．１ ｍｍ）。进一步试验 表２ ＳＫ９０号基质沥青技术指标及要求 结果表明，ＲＡＰ掺量超过４０％时需要掺加３％再生 Ｔａｂｌｅ ２ ＳＫ９０ ａｓｐｈａｌｔ ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ 剂进行双重再生。本文选择ＳＫ９０号基质沥青，其 指标 技术要求 试验结果 试验方法 主要技术指标检测结果见表２。 针Ａ５．／￣（２５￣Ｃ，１００ｇ．１．３增柔性改性剂 ｓ）／０’ ８。～ｌＯ０ ８４．６ ＴＯ６。４ ．１ｍｍ本研究所用的Ｂ型再生剂由Ａ一９０号新沥青与 针入度指数ＰＩ —ｉ．５一＋１．０—１．３５ ＴＯ６０４ 密度（１５＊Ｃ）／（ｇ・ｃｍ－３ 实测值 １．０３０ ＴＯ６０３ 再生剂ＯＰ－１ １００原液混合配制而成，经检测再生剂 延度（５ｅｒａ／ｒａｉｎ，１０℃）／ｃｍ ≥２０ ＞１００ ＴＯ６０５ 各项技术指标均满足《公路沥青路面再生技术规 软化点（环球法）／＇Ｅ ＞Ｉ４５ ４７．５ ＯＴ６０６ 范》（ＪＴＧＦ４１—２００８）相关技术要求。选用的橡胶粉 含蜡量（蒸馏法）％ ≤２．２ １．２ ）６ｌ５ 弹性恢复（２５℃）／ｃｍ ≥６５ ９７．７ ＯＴ６６２ 由子午橡胶轮胎磨制而成，胶粉细度为４０目，参考 ６Ｏ℃动力粘度／Ｐａｓ ≥１６０ １６２．８ ＴＯ６２０ 已有研究成果¨¨，橡胶粉掺量为２％、３％、４％（干 ＲＴＦＯＴ后残留物 质量损失／％ ±０．８ —０．０１ ＴＯ６０９ 法工艺添加，用量为混合料质量的百分比）。纤维 残留针入度比／％ ≥５７ ６８．１ ＇１＂０６０９、＇１０６０４ 采用工程中常用的聚酯纤维，掺量为２‰、３‰、４％ｏ 残留延度（５℃）／ｃｍ ＞Ｉ８ １０．７ ＇１０＂６０９、＂１０６０５ １１４ 公路工程 ９ ６ ３ ９ ４ ２ ｌ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ２ ５ ７ ３ １ ６ ３ ｌ Ｏ ５ ６ ８ ５ ７ ５ ４１卷 （占混合料质量的百分比） ｔ２］。 降，ＲＡＰ掺量增大时其最佳沥青用量相应减少，此 外，对于不同ＲＡＰ掺量的热再生混合料其马歇尔试 件毛体积密度、空隙率、ＶＭＡ、ＶＦＡ等体积指标变化 ｌ ２ ＳＢＳ改性热再生混合料配合比设计 本文旧料掺配比例为除去ＲＡＰ中旧沥青之后， 趋势并不稳定，这与新旧料之间的融合程度有关。 ５ ５ ８ ５ ５ ８ ３ ３ ６ ２ ｌ ∞ 诣＂ ｍ ８ ７ ＲＡＰ中旧集料占旧集料加新集料综合的百分数，试 验研究过程中所选用的粗集料为玄武岩碎石，细集 料采用机制砂，矿粉由石灰岩磨制而成，经检测其各 项技术指标均满足规范要求。根据ＲＡＰ特性以及 初拟的试验目的，确定ＲＡＰ掺量为３０％、４０％、 ５０％，采用工程中常用的ＡＣ～１６Ｃ试验级配¨ ，通 ３ 热再生混合料低温抗裂性 ∞ 档 ｍ ６ ４ ６ ８ ｌ ３ ｌ ２ ３ ８ 国外大量研究成果指出，低温抗裂性能不足是制 约厂拌热再生沥青混合料适用性的关键技术指标。 ２ ６ ４ ７ ８ ４ ８ ６ ７ ２ ∞ Ｉ ｍ 现场钻芯调查结果表明¨ ，低温开裂是热再生混合 料早期破坏的主要形式，且微裂缝形状包括横向开 ∞％ ¨９ ５ 过添加新料来实现目标级配，不同ＲＡＰ掺量 ＡＣ一１６Ｃ型热再生混合料的工程级配范围见表３。 表３不同ＲＡＰ掺量ＡＣ一１６Ｃ沥青混合料的合成级配 Ｔａｂｌｅ３ ＡＣ－１６Ｃ ｍｉｘｔｕｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｇｒａｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ‘ｄｏｓａｇｅ ＲＡＰ 筛孔尺寸 级配 （ｍｍ） Ｏ％ ３０％４０％ ５０％ 规范 ＲＡＰ ＲＡＰ ＲＡＰ ＲＡＰ 上限 按照《公路沥青路面施工规范》马歇尔法试验 要求成型马歇尔试件，混合料拌合时ＲＡＰ预热温度 为１１０℃，以混合料拌合温度１７０℃确定新集料加 热温度，不同ＲＡＰ掺量热再生混合料的马歇尔试验 结果见表４。 表４不同ＲＡＰ掺量ＡＣ一１６１２热再生混合料马歇尔试验结果 Ｔａｂｌｅ ４ ＡＣ一１６Ｃ ｈｏｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｍｉｘｔｕｒｅｓ Ｍａｒｓｈａｌｌ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｏｓａｇｅ ＲＡＰ 试验结果表明，热再生混合料的最佳油石比随 ＲＡＰ掺量增大而逐渐减少，３０％、４０％、５０％ＲＡＰ掺 量下热再生混合料在最佳沥青含量条件下的体积和 力学指标均满足规范要求。分析ＲＡＰ掺量对马歇 尔试验结果的影响，ＲＡＰ材料经车辆荷载和环境作 用后，其表面都被老化沥青裹附，相应的吸油能力下 ３ ４ ７ ８ ４ ７ ６ ２ ５ ９ 裂、纵向开裂及这两种裂缝的组合，低温抗裂性能不 Ｏ ０ ９ Ｏ ７ ６ Ｏ６ ３ ４ ２ Ｏ ｌ ３ ９ ７ ５ ４ 足严重影响了热再生混合料的使用寿命。目前研究 ８ 方法主要有温度应力试验、低温弯曲试验、蠕变试验、 冻断试验、Ｊ积分试验等。但结合我国具体实际国情 ｛竺１ ∞ 镐 Ｈ 以及试验操作的方便性，本研究采用低温弯曲试验和 ＳＣＢ试验研究热再生混合料的低温抗裂性。 ３．１低温小梁弯曲试验 现行《沥青路面施工技术规范》采用低温小梁弯 曲试验评价沥青混合料的低温抗裂性，以破坏强度、 破坏应变、破坏劲度模量作为评价指标，并按照应力 应变曲线的形状来评价沥青混合料的低温抗裂性 能，研究表明，混合料的低温性能不仅与低温变形能 力有关，也和低温时的温度荷载大小有关，仅用单一 的荷载指标或者变形指标无法全面反映沥青混合料 的低温性能，而能量指标可以综合应力和应变两个 指标本项目结合实际条件 。试验时采用破坏应 变、破坏强度和破坏劲度模量，并结合低温弯曲破坏 时的应变能，从而综合评价不同ＲＡＰ掺量热再生沥 青混合料的低温抗裂性。试验时按照ＪＴＧ Ｅ２Ｏ一 ２０１１中的要求轮碾法成型车辙板，试件尺寸为３０ ｍｒｆｌ ｘ ３５ ｍｍ Ｘ ２５０ ｍｉｌｌ，试验温度为一１０℃，试验时 采用单点加载方式，支点间距２００ ｍｍ，加载速率为 ５０ ｒａｍ／ｒａｉｎ，处理数据计算公式见式（１）一式（３）， 低温弯曲试验结果见图１。 ＝ ＩＩ５ ＝ ㈩ ｗｄｄ ＝』ｅ。０ ｄｓ （２） Ｂｔ ２ ＋ ｓ。３＋ Ｂ３Ｗｓ Ａｓ ＋下ｓ４。 （３） 式中，Ｒ 为试件破坏时的抗拉强度，ＭＰａ；Ｆ 为最大荷载，Ｎ；ｈ、ｄ、Ｌ分别为试件高、试件宽、跨径， ｍｍ； ，为破坏应变能。 低温弯曲试验结果表明，①随着ＲＡＰ掺量增 第６期 张艳，等：基于ＳＣＢ试验高ＲＡＰ掺量热再生混合料低温抗裂性能研究 １１５ 砌 ！翻５ 魁 蕊 曩 静 ∞ 日 ｉ ｇ 魁 嚼 擐 担 静 静 斗＜ 嘣 图１不同ＲＡＰ掺量热再生混合料低温弯曲试验结果 Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｏｓａｇｅ ＲＡＰ 大，热再生混合料低温最大弯拉应变和单位体积破 坏应变均呈二次函数关系减小，不掺加ＲＡＰ，基质 沥青混合料弯拉应变２ ９５７．２ ￡，满足规范严寒区 弯拉应变大于２ ６００ ｐ，ｅ的技术指标要求，３０％、 ４０％、５０％ＲＡＰ掺量下热再生混合料的弯拉应变分 别为２ ６５５．５４、２ ２７８．３３、１ ９９９．８７ ８，可见ＲＡＰ掺量 超过４０％后热再生混合料低温抗裂性显著降低；② 随着ＲＡＰ掺量增大，热再生混合料抗弯拉强度和弯 曲劲度模量均显著增大，再生料的增大增加了热再 生混合料的刚性，表现出低温脆性，抗裂性能降低。 ３．２低温ＳＣＢ试验 目前大部分研究仅采用低温弯曲试验评价热再 生混合料低温抗裂性，评价方法单一，本文以低温 ＳＣＢ试验评价聚酯纤维与ＴＰＳ复合沥青混合料的 低温抗裂性。借鉴相关研究成果，将不同ＲＡＰ掺量 的热再生混合料成型为 １５２．４ ｍｍ，高９５．３ ｍｍ马 歇尔试件，并采用芬兰产双面锯取马歇尔试件中部 ５０ ｍｍ厚的圆形试件，再将其从中间对称打开，即制 得半圆弯曲试件。试验前将试件放在恒温环境箱中 在一ｌ０℃下保温４ ｈ，试验时采用单点加载方式，支 点间距为ＳＣＢ试件直径的０．８倍，即Ｓ＝０．８ Ｄ，加 载速率为０．５ ｍｍ／ｍｉｎ，记录破坏荷载和破坏应变， 计算公式见式（４）～式（６），以抗弯拉强度、弯拉劲 度模量和抗弯拉应变能来评价沥青混合料的低温抗 裂性能，试验结果如表５所示。 ４．８８８Ｆ ｍａｘ — ＿； （４） ６ｓＤ ： Ｄ （５）、一 １．１４Ｄ （５．５７８吉＿１．３６９ ７） Ａ＝∑：：。 。（Ｘ－Ｉ＋ Ｉ Ｘｉ） Ｙｉ ＋一．５（ｉ＋。）（ｙ ＋。 ＝布 ‘ （６） 式中，ｏｒ 为抗拉强度，ＭＰａ；Ｆ 。 为最大荷载，Ｎ；Ｄ 为试件直径，ｍｍ；ｔ为试件厚度，ｍｍ；Ａ为荷载一跨 中扰度下的面积； 为随时竖向位移；ｙ为 荷载作 用下的位移。 表５不同ＲＡＰ掺量热再生混合料低温ＳＣＢ试验结果 Ｔａｂｌｅ ５ Ｈｏｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ＳＣＢ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｏｓａｇｅ ＲＡＰ 一１０℃ＳＣＢ试验结果表明，①与低温弯曲试 验结果相类似，随着ＲＡＰ掺量增大热再生混合料抗 弯拉强度增大，弯曲应变能呈二次函数关系减小，劲 度模量随ＲＡＰ掺量的增大而增大，尤其是ＲＡＰ掺 量超过３０％后，热再生混合料的低温抗裂性能显著 降低，低温抗裂性是制约热再生混合料ＲＡＰ掺量的 主要因素，要提高ＲＡＰ掺量需采用提高热再生混合 料低温抗裂性的措施；②与低温弯曲试验相比，低 温ＳＣＢ试验的断裂能和破坏应变指标均能较好地 反映出热再生混合料的低温抗裂性能，两种试验结 果表现出了同样的变化规律，即“随着ＲＡＰ掺量的 增大，热再生混合低温抗裂性降低”，以此判断，热 再生混合料的ＲＡＰ掺量不宜超过３０％，此外ＳＣＢ 试件制作简单，试验数据离散型小，可作为热再生混 合料低温抗裂性的评价指标，可采用断裂能指标作 为其评判标准。 ４ 低温预切口ＳＣＢ疲劳试验 预切口ＳＣＢ试验是在半圆弯曲试件底部切割宽 度２ ｍｍ，深２ ｍｍ预留切口，以模拟裂缝已经产生 ｌ１６ 公路工程 ４ｌ卷 并继续开展时热再生混合料的低温抗疲劳性能，疲 劳试验温度为０ ｏＣ，加载频率为ｌ０ Ｈｚ，为了加快试 验进度正弦波之间不插人间歇时间。加载模式为控 制应变方式，应力水平为０．１、０．２、０．３、Ｏ．４，评价次 ５ 热再生混合料低温抗裂性改善措施研究 参考国内常用的提高热拌沥青混合料低温抗裂 性措施，通过掺加橡胶粉，掺量为２％、３％、４％（干法 数为疲劳次数，试验结果见图２。 工艺添加，用量为混合料质量的百分比），聚酯纤维掺 量为４％０、６％０、８％０、１０％（占混合料质量的百分比）。 试验选择５０％ＲＡＰ热再生混合料，按照马歇尔法确 定２％、３％、４％橡胶粉掺量下热再生混合料的最佳油 石比为４．５５％、４．６２％、４．７１％，２％０、３％ｏ、４％０聚酯纤 维掺量下５０％ＲＡＰ热再生混合料的最佳油石比为 ４．６０％、４．６５％、４．７３％。采用低温ＳＣＢ试验评价橡 胶粉和聚酯纤维掺量对热再生混合料低温抗裂性的 改善效果，试验结果见图３。 图２低温预切口ＳＣＢ疲劳试验拟合结果 Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｒｅ—ｉｎｃｉｓｉｏｎ ＳＣＢ ｉｆｔｔｉｎｇ ｆａｔｉｇｕｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ 切口ＳＣＢ试验表征了热再生混合料抵抗裂缝发 展的能力，图２低温预切口ＳＣＢ疲劳试验拟合结果 表明，ＲＡＰ掺量由０％增加到５０％，改性沥青混合 料疲劳曲线双对数拟合结果， 值依次减小，ｎ值依 次增大，相比热拌沥青混合料，随着ＲＡＰ掺量越大， 图３ 改性后热再生混合料低温疲劳拟合结果 值减小，尤其是ＲＡＰ掺量达到５０％后，疲劳曲线 Ｆｉｇｕｒｅ ３ Ｈ ｏｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｍｉｘｔｕｒｅｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｆｉｔｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｆｔｅｒ ｍｏｄｉｉｆｅｄ 截距和拟合曲线斜率显著减小。分析其主要原因可 能是：ＲＡＰ中旧沥青硬度介于旧集料和新沥青之 疲劳试验结果表明：掺加橡胶粉和聚酯纤维后 问，或在新旧沥青融合过程中部完全融合仍包裹在 均可显著改善热再生混合料的低温抗疲劳性能，随 旧集料表面，当荷载作用于热再生混合料时，由于存 着橡胶粉掺量增大，橡胶粉改性热再生混合料的疲 在旧沥青，在矿料与新沥青之间就存在着一个应力 劳试验双对数拟合曲线截距Ｋ呈先增大后减小的 缓冲层，应力缓冲层的存在起到了缓冲、卸荷的作 变化趋势，曲线斜率ｎ值呈先减小后增大的变化趋 用，这有利于提高热再生混合料的疲劳寿命，此外， 势，橡胶粉掺量为８％时热再生混合料抗疲劳性能 ＲＡＰ中旧沥青虽然起着缓冲荷载作用，但是这部分 最好；与橡胶粉改性热再生混合料相类似，随着纤维 沥青的粘弹性很大，脆性很大。当荷载变化时，其受 掺量的增大纤维改性热再生混合料低温抗疲劳性能 到的影响要比新沥青大，内部的微裂缝也相应的会 呈先提高后降低的变化趋势，３％０聚酯纤维掺量时热 多一些，尤其在低温条件下老化沥青对热再生混合 再生混合料抗疲劳性能最佳。此外，相同应力水平， 料抗疲劳性能的贡献能力要小于其低温脆性所带来 聚酯纤维对热再生混合料的低温疲劳性能的改性效 的不利影响，由于热再生混合料内部存在缺陷或者 果明显优于橡胶粉。橡胶颗粒对热再生混合料的改 新旧集料分布不均匀，在荷载作用下会因为应力集 性机理在于其与热再生混合料共混体系通过银纹作 中而引起应变能的聚积，从而引起微裂缝的产生，在 用显著提高了混凝土的柔性性能，而聚酯纤维加入 到热再生混合料中起到增粘作用、吸附稳定以及加 荷载的重复作用下，裂缝会进一步扩展，使结构受力 面减小，ＲＡＰ掺量大的沥青混合料会更易出现 筋作用，增大了沥青胶浆对集料的约束力形成的结 （下转第ｌ３４页） 破坏。 ｌ３４ 公路工程 ４ｌ卷 （上接第１１６页） ［２］ 聂忆华，刘苹，周志刚．再生剂对沥青再生机理的影响研究 构沥青和纤维网共同作用，进而大大改善了热再生 ［Ｊ】．公路工程，２０１２（Ｏ６）：６５—６８． 混合料的柔韧性 。 ［４］ 李海军．沥青路面热再生机理及应用技术研究［Ｄ］．南京：东 南大学，２００５． ６ 结论 ［５］ 赵斌．沥青混合料热再生机理及技术性能研究［Ｄ］．西安：长 安大学，２０１１． ①随ＲＡＰ增大，热再生混合料低温抗裂性降 ［６］ 袁迎捷．Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ沥青混合料设计方法与压实原理研究 低，尤其是ＲＡＰ掺量超过４０％后热再生混合料低温 ［Ｄ］．西安：长安大学，２０１１． 性能显著降低，此外，增大ＲＡＰ掺量，热再生混合料 ［７］ 范勇军．沥青混合料厂拌热再生技术研究［Ｄ］．长沙：长沙理 工大学，２００７． 低温疲劳性能降低，尤其是ＲＡＰ掺量达到４０％后， ［８］ 李会娟，郝培文．厂拌热再生沥青混合料配合比方法研究［Ｊ］． 疲劳曲线截距和拟合曲线斜率显著减小，从疲劳耐 中外公路，２００９（０６）：２２８—２３２． 久性考虑，热再生混合料的最大ＲＡＰ掺量不宜超过 ［９］ 拾方治，马卫民．沥青路面再生技术手册［Ｍ］．北京：人民交通 ４０％。 出版社，２００６． ②低温弯曲试验与低温ＳＣＢ两种试验方法表 ［１Ｏ］ 吴桂金．燃烧法测定沥青混合料中沥青含量应用的探讨［Ｊ］ 现出了相同的变化规律，即热再生混合料低温性能 公路．２００４（０６）：１２３—１２７． ［１１］ 李春香．橡胶沥青胶结料关键技术研究［Ｄ］，西安：长安大 随着再生料掺量的增加而减小，且ＳＣＢ试验制作方 学，２０１２． 便，数据离散性小，建议采用ＳＣＢ试验评价热再生 ［１２］ 郭乃胜，赵颖华，李刚．聚酯纤维沥青混凝土的低温抗裂性能 混合料的低温抗裂性。 分析［Ｊ］．沈阳建筑工程学院学报：自然科学版，２００４，２０（１）， ③掺加橡胶颗粒和聚酯纤维后，热再生混凝土 ２３—２７． 的柔性和韧性有显著的改善，低温抗疲劳性能提高， ［１３］ ＪＴＧ１７４１—２００８，公路沥青路面再生技术规范［Ｓ］． ［１４］ 张文会．沥青路面厂拌热再生技术研究［Ｄ］．西安：长安大 推荐适宜的橡胶粉掺量为８％，最佳聚酯纤维掺量 学，２００４． 为３％０。 ［１５］ 张美坤，黄晓明，任永刚．采用弯曲应变能评价沥青混合料的 低温性能［Ｊ］．石油沥青，２００８，２２（５）：２０—２３． ［参考文献］ ［１６］ 吴少鹏，薛永杰，张登峰．聚合物纤维改性沥青混凝土的研究 ［１］ 懂晓进．橡胶粉对热再生混合料路用性能的影ｕ翔［Ｊ］．公路工 ［Ｊ］．武汉理工大学学报，２００３．２５（１２）：１１２—１２７． 程，２０１４，３９（６）：２７１—２７６．