關(guān)鍵詞：道路工程 | 熱再生改性瀝青混合料 | 溫度 | 加載頻率 | 動態(tài)模量 | 主曲線

近年來，廠拌熱再生技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，是瀝青路面再生利用的主要方式之一，具有以下優(yōu)點：保護不可zai生資源；比傳統(tǒng)混合料節(jié)約能耗；可通過合理選擇新集料、瀝青和再生劑來調(diào)整原配合比，解決原混合料級配和瀝青結(jié)合料的問題[1-3]。鑒于瀝青混合料是典型的黏彈性材料，且瀝青路面在服役過程中所受荷載為動態(tài)荷載[4]，因此靜態(tài)模量并不能反映廠拌熱再生瀝青混合料在實際服役過程中的力學(xué)特性[5-6]。肖慶一等[7]研究了再生劑對高摻量熱再生瀝青混合料各項性能的影響，并充分肯定了再生劑的作用。羅群星[8]選用70#基質(zhì)瀝青為新?lián)綖r青，分析了RAP摻量對熱再生瀝青混合料動態(tài)模量的影響。然而，目前針對廠拌熱再生SBS改性瀝青混合料的研究還是相對較少。

為了獲取改性瀝青熱再生混合料的動態(tài)特性，本文以SBS改性瀝青作為新加瀝青，設(shè)計了0%、30%和45%三種RAP摻量的熱再生改性瀝青混合料，分別開展動態(tài)模量試驗，以期為熱再生改性瀝青混合料設(shè)計參數(shù)的獲取及其瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供更多有價值的參考數(shù)據(jù)。

熱再生混合料配合比設(shè)計與動態(tài)模量試驗方案

原材料

本文試驗新集料材質(zhì)為石灰?guī)r，產(chǎn)地為湖北咸寧，礦粉為石灰?guī)r礦粉，新瀝青采用江蘇某公司提供的SBS改性瀝青，質(zhì)量符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）的技術(shù)要求。試驗研究RAP料來自湖北武漢某二級公路瀝青面層的銑刨料。

集料級配設(shè)計

新集料采用石灰?guī)r，RAP料按照粗細為1∶2的比例分別設(shè)計了0%、30%和45%三種RAP摻量的熱再生改性瀝青混合料，集料合成級配如表1所示。

馬歇爾試驗結(jié)果

不同RAP摻量下熱再生改性瀝青混合料的zui佳油石比及馬歇爾指標，具體結(jié)果如表2所示。

動態(tài)模量試驗方案

本文采用美國NCHRP項目研發(fā)的簡單性能試驗儀(SPT) 作為試驗設(shè)備，相應(yīng)試驗溫度及加載頻率參照《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）執(zhí)行，具體動態(tài)模量試驗條件設(shè)計如下：混合料類型為AC-25C型；三種RAP摻量（0%、30%、45%）；加載波形采用正弦波；試件采用旋轉(zhuǎn)壓實（SGC）方法成型，試件尺寸為Φ100mm×170mm，切除兩端得到Φ100mm×150mm的試驗用試件，分別在-10℃、5℃、20℃、35℃和50℃五個溫度，以及0.1Hz、0.5Hz、1Hz、5Hz、10Hz及25Hz六個頻率下進行試驗。

試驗結(jié)果與分析

動態(tài)模量試驗結(jié)果

本文在同一條件下，對三種不同RAP摻量的熱再生改性瀝青混合料開展了三次單軸壓縮動態(tài)模量平行試驗。隨加載頻率的擴大，三種瀝青混合料的動態(tài)模量逐漸變大，試驗結(jié)果顯示，隨著試驗溫度的升高，三種瀝青混合料的動態(tài)模量逐漸減小。

溫度對熱再生改性瀝青混合料動態(tài)模量的影響

為了分析溫度對動態(tài)模量的影響，本文繪制了不同加載頻率下熱再生改性瀝青混合料動態(tài)壓縮模量隨溫度的變化關(guān)系，如圖2所示。

從圖2可以得出，在同一加載頻率下，動態(tài)模量均表現(xiàn)出隨溫度升高而逐步下降的統(tǒng)一趨勢；從數(shù)值上看，溫度逐步升高時，動態(tài)模量隨溫度的變化逐步減小，即在相同溫度變化區(qū)間內(nèi)，溫度越高，對動態(tài)模量的影響越弱。在整個試驗溫度及加載頻率下，隨著RAP摻量的增加，熱再生改性瀝青混合料的動態(tài)模量不斷增加，且動態(tài)模量值增加的幅度隨溫度的升高而減小。

頻率對熱再生改性瀝青混合料動態(tài)模量的影響

為了分析加載頻率對動態(tài)模量的影響，本文繪制了不同試驗溫度下熱再生改性瀝青混合料動態(tài)模量與加載頻率之間的變化關(guān)系，如圖3所示。

由圖3可知，在單一試驗溫度下，隨著加載頻率上升，熱再生改性瀝青混合料的動態(tài)模量值呈現(xiàn)出統(tǒng)一上升趨勢，即加載頻率越大，動態(tài)模量值越大，反之則越小，這說明隨著加載頻率的降低，瀝青混合料的黏性表現(xiàn)愈發(fā)明顯。同理，就動態(tài)模量數(shù)值而言，RAP摻量越高，其圖像位置越高，說明動態(tài)模量隨RAP的增加呈上升趨勢，即RAP摻量越大，混合料的動態(tài)模量越大。

不同摻量熱再生改性瀝青混合料動態(tài)模量主曲線

基于黏彈性材料的時溫等效原理，可將不同RAP摻量的熱再生改性瀝青混合料在不同試驗溫度下得到的動態(tài)模量和相位角值進行位置平移，從而得到各溫度下的移位因子及一條在某一特定參考溫度下的主曲線。本文用于確定動態(tài)模量主曲線的西格摩德(Sigmoidal) 函數(shù)如公式（1）所示。

式中，|E*|為動態(tài)模量的模；fr為縮減頻率，單位Hz；κ、β、δ、γ為主曲線擬合系數(shù)。

根據(jù)時溫等效原理，以20℃為參考溫度，聯(lián)立公式（1）求得不同RAP摻量熱再生改性瀝青混合料動態(tài)模量主曲線相關(guān)參數(shù)如表3所示，動態(tài)模量與縮減頻率之間的關(guān)系及主曲線擬合結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，本文用于確定動態(tài)模量主曲線的西格摩德（Sigmoidal）函數(shù)與熱再生改性瀝青混合料動態(tài)模量數(shù)據(jù)的相關(guān)性很好，擬合度均高于0.98，如表3所示。隨著縮減頻率的變大，不同RAP摻量的熱再生改性瀝青混合料動態(tài)模量值逐漸大，但增長速率逐漸減緩；RAP摻量的增加對熱再生改性瀝青混合料動態(tài)模量影響較為明顯，相比較而言，整體上從低頻到高頻（或高溫到低溫），RAP摻量越大，動態(tài)模量主曲線的位置越高，即熱再生改性瀝青混合料的動態(tài)模量值也越大。

結(jié)束語

本文分析了RAP摻量、試驗溫度，以及加載頻率對熱再生改性瀝青混合料動態(tài)模量及主曲線的影響，得出以下結(jié)論：基于動態(tài)模量試驗，熱再生改性瀝青混合料動態(tài)模量值隨RAP摻量的增加而擴大，隨著加載頻率的增加而不斷變大，隨著溫度的升高而不斷減小；構(gòu)建了不同RAP摻量的熱再生改性瀝青混合料動態(tài)模量主曲線，整體上隨著RAP摻量的變大，動態(tài)模量呈上升趨勢，隨著加載頻率增加或試驗溫度的降低，動態(tài)模量值表現(xiàn)出一致的上升趨勢，但增長速率逐漸趨緩；熱再生改性瀝青混合料對比不摻再生料的熱拌混合料在高頻區(qū)或低溫條件下，RAP摻量越大動態(tài)模量也越大，在低頻區(qū)或高溫條件下，則隨RAP摻量動態(tài)模量大的不明顯。

參考文獻：

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[3]郭娟、王立輝，高RAP摻量熱再生瀝青混合料動態(tài)流變性能研究[J]. 公路, 2018, 63(09): 242-248.

[4]楊新宇，基于黏彈性連續(xù)損傷模型的瀝青砂漿及瀝青混合料疲勞損傷研究[D]. 長沙理工大學(xué)碩士學(xué)位論文. 2021.

[5]朱玉，基于動態(tài)模量試驗的熱再生瀝青混合料性能評價[J]. 公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版), 2017, 13(05): 143-144.

[6]胡家波、樊亮、武劍峰，熱再生瀝青混合料動態(tài)模量試驗研究[J]. 公路工程, 2014, 39(05): 122-125+130.

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[8]羅群星、潘惠雄、王文峰等，RAP摻量對廠拌熱再生瀝青混合料模量影響研究[J].工程技術(shù)研究，2021，6(04): 30-31+121.

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意大利matest-Pavetest 瀝青混合料性能試驗儀AMPT是一套液壓伺服控制試驗系統(tǒng)，專為執(zhí)行 NCHRP 項目 9-19 和 9-29 的三個瀝青混合料試驗而設(shè)計制造的，三個試驗分別是動態(tài)模量、流動次數(shù)和流動時間試驗。

瀝青混合料性能試驗儀AMPT也是 AASHTO TP79-09 規(guī)范中描述的使用瀝青混合料性能試驗儀（AMPT）確定熱拌瀝青混合料（HMA）動態(tài)模量和流動次數(shù)標準測試方法所要求的設(shè)備。同時，也可以執(zhí)行 AASHTO TP107-17 使用 AMPT 進行連續(xù)拉伸疲勞測定瀝青混合料的損傷特征曲線和破壞標準的試驗方法。

此外，意大利matest-Pavetest AMPT還可以進行瀝青混合料的直接拉伸疲勞、間接拉伸、動態(tài)模量、遞增的重復(fù)加載yong久變形、半圓彎曲和面層反射裂縫等試驗。意大利matest-Pavetest AMPT 配置性能優(yōu)異的CDAS/CDAS2數(shù)字式控制器，TestLab軟件和所有配件，實現(xiàn)硬件和軟件的統(tǒng)一。

產(chǎn)品特點

▍緊湊，自成一體的試驗設(shè)備

▍半導(dǎo)體（TE）加熱 / 制冷，相對機械式加熱制冷更加可靠環(huán)保

▍可選裝水冷半導(dǎo)體制冷單元，效率更加高

▍內(nèi)置自由芯的磁力試件表面位移傳感器，也可選 Epsilon 引伸計

▍傳感器固定端子粘接工具，滿足動態(tài)模量和直接拉伸試驗的同時，還可為S-VECD試驗粘接上下粘接拉板

▍變頻控制液壓單元，確保安靜的操作環(huán)境

▍內(nèi)置靜音空壓機及空氣凈化裝置，無需另外配備壓縮空氣，動態(tài)模量校驗裝置

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