微波诱导高RAP掺量再生沥青混合料路用性能

孙晓峰 李磊 张宝弟 闫春圆 乔阳阳

（中化学交通建设集团第二工程有限公司，山东 青岛 266000）

沥青路面具有优异的路用性能和舒适的安全行车体验，目前我国高等级路面广泛使用沥青路面。然而随着时间的推移，沥青路面面临着破损、老化等问题，在沥青路面的养护及维修过程中会产生大量的旧沥青混合料（RAP），将这些废旧沥青混合料在工程上再生利用不但能达到环保的目的，还能大大减少原料的使用、节省工程费用[1，2]。

目前，传统热辐射和热传导等加热方式旧沥青路面实现再生技术应用较为广泛，学者对此开展过大量研究，取得了一定成果[3]。但热辐射和热传导等加热方式中热量是由外而内的传递，传递效率低，与RAP集料紧密结合的旧沥青难以被激活；
并且传统加热方式会造成路面沥青的二次老化，严重影响路面的抗疲劳和低温性能，进而大幅缩短再生路面的使用寿命[4-6]。

采用传统的热再生技术时，RAP料的掺量一般不会过高，其掺量范围在10%～30%之间，当掺入的旧料比例过高时，再生混合料除了高温稳定性可以提高外，其水稳定性、低温稳定性等能力均有所下降，大大降低了旧路面沥青混合料的利用率。造成这一现象的大部分原因在于传统加热方式对旧沥青的激活程度和新旧沥青之间的融合程度不够。而微波诱导热再生技术为解决这些问题提供了全新方案。微波加热物体不是基于热传导的作用机理，被加热混合料是内外同时加热，受热比较均匀，而且微波加热属于电磁波加热，加热方式高效环保，还有利于减少路面沥青二次加热的老化问题[7-9]。微波诱导再生技术比传统热再生技术更能有效促进沥青混合料中旧沥青的激活，提高新旧沥青的融合程度，得到路用性能更优异的再生混合料，可大量利用RAP料，减少资源浪费降低成本，达到经济环保的目的。本文采用微波诱导技术，分析微波再生高掺量旧沥青混合料的低温抗裂性和水稳定性的变化规律，可为工程应用提供参考。

本文基于马歇尔设计法制备AC13级配的微波再生沥青混合料，RAP旧料的掺量比例分别为60%、70%和80%。由于相关研究均表明高旧料掺量再生沥青的水稳定性和低温稳定性会显著降低。为此，本文分别采用浸水马歇尔试验和低温小梁弯曲试验检测微波加热再生混合料的这两项性能。RAP料选自某高速铣刨料，新沥青采用70#沥青，新集料采用石灰岩，矿粉为石灰岩矿粉。加热方式选择微波诱导技术，温度选择160℃，拌和时间为180s。微波诱导加热中采用的微波频率为2.45GHz，功率2000W。本文所用AC-13沥青混合料的级配为规范级配中值，根据抽提后的RAP料级配、矿料的级配等合成，确保混合料满足规范要求。

（一）水稳定性

沥青混合料的水稳定性是沥青混合料抵抗水侵害的能力。水分会减小沥青与集料的黏结力，使沥青界面与集料界面等发生分离，破坏沥青混合料的内部结构，尤其在多雨地区，经过大规模降雨路段形成积水时，会对沥青混合料产生一定影响，经过雨水冲刷后，路面出现麻面，剥离，松散、坑洞等，基层进而产生唧泥、变形等病害。本文采用浸水马歇尔试验来评价微波再生沥青混合料的抗水损害性能，从测试数据得出，无论采用何种加热再生方式，再生沥青混合料的浸水残留稳定度均随着RAP旧料掺加比例的提高而降低，近似呈线性关系，RAP掺量为60%时的水稳定性最好。同时可以发现，微波诱导再生沥青混合料的浸水马歇尔稳定度要明显高于烘箱加热再生沥青混合料。当在再生混合料中分别掺入60%、70%和80%的RAP旧料时，微波再生方式下再生沥青混合料的浸水残留稳定度分别为95%、88%和81%，而传统加热再生方式下得到的再生沥青混合料的浸水残留稳定度则仅有83%、77%和73%。主要原因在于：旧沥青经过微波处理激活后，能够与新沥青更好地融合，沥青混合料抵抗水损害的能力增强。

（二）低温稳定性

沥青混合料的低温稳定性是指在低温环境下抵抗收缩变形的能力，当路面的抵抗收缩能力不足时，首先会出现裂缝，在行车荷载和水的共同作用下，裂缝长度逐渐发展、裂缝深度继续加深，会出现路面平整度和整体性的破坏，大大降低路面的使用性能。本文采用小梁弯曲试验来研究微波诱导下的高旧掺量热再生沥青混合料低温环境下抵抗收缩变形的能力。根据试验数据得出，微波加热再生方式和传统烘箱加热再生方式下得到沥青混合料的弯拉应变均随RAP旧料掺加比例的提高而降低，表明再生沥青混合料在低温环境下抵抗收缩变形的能力随着旧料掺量的提高而降低。RAP料中的旧沥青由于老化作用变硬变脆，性能劣化，RAP掺量越多，则再生沥青混合料中的旧沥青含量比例越高，导致再生混合料中胶结料性能和低温特性降低。同时，掺入60%、70%和80%的RAP旧料，微波诱导再生方式得到的沥青混合料的弯拉应变为别为2789με、2432με和2076με，而传统烘箱加热再生方式得到的沥青混合料的弯拉应变则分别为2300με、1990με和1850με，这表明微波诱导再生方式得到的沥青混合料的低温性能要明显优于传统烘箱加热再生方式得到的再生沥青混合。这是因为微波作用下更多的旧沥青被激活与新沥青融合，混合料中的沥青胶结料性能得到提高，进而提高了沥青混合料的低温抗裂性。

综上所述，无论采用何种加热再生方式，再生沥青混合料的浸水残留稳定度均随着RAP旧料掺加比例的提高而降低，近似呈线性关系；
微波诱导再生沥青混合料的浸水马歇尔稳定度要明显高于烘箱加热再生沥青混合料，表明微波诱导作用下再生沥青混合料抵抗水损害的能力得到增强。微波加热再生方式和传统烘箱加热再生方式下得到再生沥青混合料的弯拉应变均随RAP旧料掺加比例的提高而降低，表明再生沥青混合料在低温环境下抵抗收缩变形的能力随着旧料掺量的提高而降低。同时，微波诱导再生沥青混合料的弯拉应变要明显高于烘箱加热再生沥青混合料，原因在于微波作用下更多的旧沥青被激活与新沥青融合，再生沥青混合料中的沥青胶结料性能得到提高，进而提高了混合料的低温性能。