温拌再生沥青混合料高温性能的影响因素试验

33卷第2期 2017年6月

JOURNAL OF TRANSPORT SCIENCE AND ENGINEERING

交通科学与工程

Vol.33 No.2 Jun. 2017

文章编号：1674 — 599X(2017)02 — 0008 — 05

温拌再生沥青混合料高温性能的影响因素试验

杨

大

田

1!，梁胜超2

(1.长沙理工大学公路养护技术国家工程实验室，湖南长

2.重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074)

沙

410114;

摘要：考虑到温拌再生沥青混合料高温性能受到不同因素及其相互间的影响，选取料掺量（15%

3

种旧沥青混合

,30%和45%) %种温拌剂用量（2%,3%和4%)及3种旧沥青混合料粒径组成（（0#], (5,

10]和（10,19] mm),进行了正交设计。通过简单性能试验，测试了动态模量和相位角。用方差分析方 I和I 响；温拌剂掺量对I I和I I /s.p的影响次之'日沥青混合料粒径组成对I 的影响小。因此，温拌再生沥青混合料高温性能的最优组合为A3B3C2。

中图分类号：U416.223

文献标识码：A

法，对试验数据进行了统计分析。研究结果表明：旧沥青混合料掺量对I

I /S.p

I和I

有显著影

I /s.y

关键词：温拌再生沥青混合料；动态模量；车辙因子；简单性能试验；方差分析

The test of influencing factors of high temperature performance

of the hot-mixed recycled asphalt mixture

YANG Da-tian1，2，LIANG Sheng-chao2

(1.State Engineering Laboratory of Highway Maintenance Technology, Changsha University

of Science U Technology，Changsha 410114，China; 2.College of Civil Engnieering，

Chongqing Jiao tong University，Chongqing 400074, China)

Abstract: Because the high temperature performance for the reclaimed asphalt pavement

(RAP) in warm mixed asphalt (WMA) is influenced by different factors，three contents of RAP (15% , 30% and 45%)，three dosages of the warm mix agent (2% , 3% and 4%) and three ones of RAP particle size ((0,5] , (5,10] and (10,19] mm) were selected , and the experimental programs were designed by orthogonal design method , and the dynamic modulus and phase angle were measured by simple performance test. The data were sta­tistically analyzed by anova. The results show that \\ E* I and \\ E $ I /sin \" were signiii- cantly influenced by the content of old asphalt mixture content and the dosage of the warm mixed agent， and were not influenced by the old asphalt mixture particle size.Hence, from an view of

the

high

temperature

stability ,

A3 B3 C2 is

with high temperature performance of the warm reclaimed asphalt mixture.

the

Key words： warm reclaimed asphalt mixture； dynamic modulus； rut factor； simple per­

formance test ； variance analysis

收稿日期！

017 — 01 —18

基金项目：长沙理工大学公路养护技术国家工程实验室开放基金资助项目150110) 作者简介：杨大田（973 —）男，重庆交通大学讲师，博士生。

第2期杨大田，等：温拌再生沥青混合料高温性能的影响因素试验9

传统的沥青路面再生方法有热拌再生和冷拌 再生。采用热拌再生时，过高的施工温度会影响 再生路面的低温性能、抗疲劳性能及使用寿命。 采用冷拌再生时，较低的施工温度使得再生路面 的性能相对较差，不能满足高等级路面的要求[1]。 采用温拌再生，不仅保证了沥青混合料的路用特 性，而且可以节省燃料、降低生产过程中再生沥青 混合料的再次老化、减少温室气体排放[2]。季 节[3—5]等人研究了再生沥青混合料（reclaimedas- phalt pavement,简称为RAP)掺量对温拌再生沥 青混合料（warm reclaimedasphalt mixture，简称 为WRAM)高温性能、低温性能及水稳定性的影 响。邓昌中[6]等人研究了不同温拌剂掺量下 W R A M的高温、低温和水稳定性能，并分析了温 拌剂掺量对WRAM路用性能的影响规律。刘振 丘[7]通过试验，研究了再生沥青混合料掺量和再 生沥青混合料颗粒组成等单因素对HRAM路用 性能的影响。但是，关于再生沥青混合料掺量、温 拌剂用量及再生沥青混合料粒径组成对W R A M 高温性能的交互影响研究却鲜有报道。因此，作 者拟选取3个因素（再生沥青混合料掺量、温拌剂 用量及再生沥青混合料颗粒组成），通过正交设计

表1

和性能试验，测试温拌再生沥青混合料的动态模 量和相位角，计算车辙因子。采取方差统计分析 方法，对动态模量和车辙因子进行分析，并分析各 因素对WRAM高温性能的影响，给出最佳组合建 议，为

WRAM的配合比设计和WRAM在路面工

程中的更好应用提供借鉴。

1

原材料与试验

1.1集料

试验用旧料来源于重万高速公路重庆至万盛 段上面层，原路面上面层为AC—13。采取铣刨方 法回收，回收后进行人工破碎。以4.75,9.5和

m为界限，将再生沥青混合料分为（0,5]，（5,

10]和（10,19] mm3档，去除19 mm以上超粒径

集料。利用抽提法，分离出沥青和集料。旧集料 为石灰岩，通过筛分档级配见表1。以4.75 mm 作为关键筛孔，将回收旧集料分为小于4.75 mm 和大于4.75 mm 2档。采用四分法，进行样本取 样。将已抽提分档的旧集料经清洗、烘干后，测得 其各项技术指标，见表2。采用石灰岩作为新集 料，其各项主要技术指标见表3。

19 m

抽提后旧料级配

Table 1

The aggregate gradation aftrr extraction

各筛孔通过率/%

粒径/mm -------19(0,5] (5,10] (10，19]

表2

16 100 100 99.7

13.2 100 100 90.1

9.5 100 100 52.3

375 100 44.9 32.5

2.36 58.9 28.3 23.1

1.18 39.2 21.9 17.1

0.628.818.413.9

0.15 0.0759.48.04.7

100

100100

20.112.8

9.2

15.0 10.7 7.0

旧集料主要技术指标

从表2,3中可以看出，旧集料的技术性能均 满足规范[8]要求。1.2沥青

新沥青选择90&基质石油沥青，按规范测定 新、旧沥青的相关技术指标（见表4)。

从表4中可以看出，新、旧沥青技术性能均符 合规范[9—10]使用要求。1.3温拌剂

Sasobit温拌技术属于有机添加剂类降粘温 拌技术[11]，其粒径为2%4 mm的白色球状颗粒 体，是一种合成直链脂肪族碳氢化合物。在沥青 中掺加Sasobit，起到减小沥青的粘度和施工拌和 温度的效果。

Table 2

The main technical index of old aggregates

吸水率/%<4.751.84

%4.751.41

19.0&26压碎值/

针片状/

%4.752.656—

表观相对密度

类型

<4.75

实测值规范要求

2.574—

11.8

&15

&2&2

表3新集料主要技术指标

Table 3

The main technical index of aggregates

视密度/

压碎值/洛杉矶磨

' 20.4 &28

耗/%22&30

沥青粘附性/级4.3%4.0

吸水率/

类型

(g • cm 3)

新集料规范要求

0.9 &3.0

2.723%2.5

10交通科学与工程第33卷

表4 新&曰沥青主要技术指标

Table 4 The main technical index of new and old asphalts

25 f针人度/

检测项目

(0.1 mm)

3185

15 f延度/

软化点/

60 f动力粘度/

(Pa-s)304224.9

密度/

溶解度/

蜡含量/

mm

34

f

58.844.8

(g • cm 1)

1078.51035.7

99.9899.99

1.761.64

旧沥青90&沥青

>100

2

试验方法和试验方案

3

试验结果

在本研究中，不考虑沥青用量对温拌再生沥

青混合料高温性能的影响，拟定一个沥青用量 3 12%，用于其他因素对温拌再生沥青混合料高 温性能的影响试验。2.1试验方法

由NCHRP 9 —19项目的研究结果[12—13)可知， 动态模量I £$ I和沥青混合料车辙因子|£$ I /sin 9 与车辙有较好的统计相关性。因此，本研究利用简 单性能试验[13]，测试在45 f%0 Hz下的动态模 量| £* |和相位角并计算| £* | /sin p[15]来 评价WRMA的高温稳定性。2.2试验方案

本研究采用正交试验和方差分析方法，对不 同因素及其水平下的温拌再生沥青混和料高温性 能进行分析。

作者选取3个因素—

RAP掺量、温拌剂用

量及RAP粒径组成，每个因素选3个水平进行试 验，即3因素3水平的正交试验，其正交试验方案见表5。

表5 正交试验方案

Table 5 Orthogonal test scheme

试验RAP掺量

温拌剂用量RAP颗粒组成

试验号

(A)/%(B)/%

(C) /mm方案

115(A1)2(]!_)

(0,5](。1)AAC12

15(A1)3(B2)(5，10] (C\")A1B2C2315(A1)4(B3)!10，19]!C3)A1B3C3430(A2)2(B1 )!5 ，10 ]!C2)A\"B!C25

30(A2)3(B2)!10，19]!C3)A2B2C36

30(A2)4(B3)(0,5](C1)A2B3C17

45(A3)2(B1 )10，19] C3)AaBiCa8

45(A3)3(B2)(0,5](C1)A3B2C19

45(A3)

4(B3)

5，10] C2)

A3B3C2

采用SPT试验，9种组合温拌再生沥青混合

料的动态模量和相位角的试验结果见表6。

表M 动态模量和相位角试验结果

Table M The results of orthogonal test

for dynamic modulus

试验号

|

E$ | /MPa

cp/( 〇 )

|

E$

| si

n 1p/MPa11 758

32.043 3142

1 810

32.783 34331 889

32.393 52642 116

32.273 9635

2 25130.154 4826

2 587

29.595 2397

2 868

30.575 6398

3 24625.777 4669

3 527

29.06

7 261

根据方差分析原理，按公式对RAP掺量因子 A、温拌剂用量因子B及RAP颗粒组成因子C进 行了因素显著性分析，分别计算它们的组间差平 方和、自由度及组内差平方和。

-I

， !=1，2，/，厂）。

(1)

(fl fl ( fl

式中&为样本总数，（ =

i-1&为第Z组样本的

样本均值％为总的样本均值。

总离差平方和&

r ni

ST - (i — 1( ) ' %1) $%)2。 ⑶

组间差平方和&

SA = ((&(%” 一％)2。

⑷

第2期杨大田，等：温拌再生沥青混合料高温性能的影响因素试验11

组内差平方和&

* ( —

SE = ―歹，.\"。

i-1 j-1F统计量&

F = ~ F(r — 1 ,n—r)。

si

加。基于RAP颗粒组成对| £$ |/sin $影响不

（5)

大，不对其进行优选。由表5,可知，A3B3C2为最 优组合，A1B: 1为最差组合，A3 B3 C\"的| £ $ | /sin $ 较A1B^

(6)

的提高了 119.1%。其分析结果与|£$|

的分析结果一致。

式中:Si和统称为均方差。Si = s7*(*/1); Si = Sl/(n—r)。

根据式（6)和显著性水平（ = 0.01，〇. 1\"计 4

结论

1) RAP掺量对|£$ |有显著影响，温拌剂用

算F值。

当 a = 0. 01 时，FA = 173 13(>,。.。1(2,2)= 99);当 a = 0. 1 时，FB = 15. 36(>F〇.1(2,2) = 9)。 根据F检验标准，判定A因素对| £$|有显著影 响，B因素对|£$ |有比较显著影响。而Fc = 3.60，C因素对|£$|的影响不大。同时，根据F 值的大小，确定3因素对| £ $|影响的主次顺序 为：A(RAP掺量），B(温拌剂用量）和C(RAP颗 粒组成）。

RAP掺量变化引起的| £ $ |变化由大到小的 顺序为A3，A\"和A1，即随着RAP掺量增加，高温 稳定性不断增加。温拌剂用量变化引起的|£$| 变化由大到小的顺序为B3，B\"* B:，即随着温拌 剂用量增加，高温稳定性不断增加。基于RAP颗 粒组成对|£$|和|£$ |/sin $无显著性影响，不 对其进行优选。因此，A3 B3C2为最优组合， A1BW1为最差组合，A3B3C\"的|£$ |较A1BW1的 提高了 100. 6 '。

同理，对车辙因子£$ |/sin $进行相同的方差 分析。当a = 0.01时，FA = 128.72(>Fo.ol(2,2) = 99)当 a = 0. 1 时，Fb = 12. 71(>F0.1(2,2) = 9)。 根据F检验标准，判定A因素对| £$ |/sin$有显 著影响，B因素对|£$ |/sin $有比较显著影响。 而Fc = 6. 88，C因素对| £$ |/sin $的影响不大。 同时，根据F值的大小，确定3因素对|£$ |/sin$ 影响的主次顺序为：A(RAP掺量），B(温拌剂用 量）和C(RAP颗粒组成）。

RAP掺量变化引起的|£$ |/sin $变化由大 到小的顺序为A3，A\"和A1，即随着RAP掺量增 加，高温稳定性不断增加。温拌剂用量变化引起 的|£$ |/sin $变化由大到小的顺序为B3，B2* B:，即随着温拌剂用量增加，高温稳定性不断增

量对其有较显著影响，RAP颗粒组成对其无显著 影响。3种因素对|£$ |影响的主次顺序为RAP 掺量、温拌剂用量及RAP颗粒组成。RAP掺量 变化引起的|£$ |变化由大到小的顺序为A3，A\" 和A1，即随着RAP掺量增加，高温稳定性不断增 加。温拌剂用量变化引起的|£$ |变化由大到小 的顺序为B3，B2和氏，即随着温拌剂用量增加，高 温稳定性不断增加。A3B3 C\"为最优组合，A1B: C1 为最差组合，A3B3C\"的|£$ |较A1BA1的提高了 100. 6'。

2) RAP掺量对|£$ |/sin $有显著影响，温 拌剂用量对其有较显著影响，RAP颗粒组成对其 无显著影响。3种因素对|£$ |/sin $影响的主次 顺序为RAP掺量、温拌剂用量及RAP颗粒组成。 RAP掺量变化引起的|£$ |/sin $变化由大到小 的顺序为A3，A\"和夂，即随着RAP掺量增加，高温 稳定性不断增加$温拌剂用量变化引起的 £$ / sin $变化由大到小的顺序为B3上和B:，即随着 温拌剂用量增加，高温稳定性不断增强。A3 B3 C\" 为最优组合，A1 B: C1为最差组合，A3 B3 C2的 |£$ |/sin $ 较 A1BA1 的提高了 119. 1'。

3)

如果单纯考虑WRMA高温性能，可首

考虑RAP掺量，其次为温拌剂用量，最后为RAP 颗粒组成，其最佳组合建议为A3B3C2。参考文献（References):

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