關(guān)鍵詞：道路工程 | 泡沫瀝青冷再生混合料 | 再生劑 | 疲勞特性 | 長壽命瀝青路面

目前我國已建成了世界上zui長的高速公路網(wǎng)，公路建設(shè)水平穩(wěn)居世界先進(jìn)水平[1]。與此同時(shí)，我國也面臨著高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修里程長、筑路材料資源緊缺等諸多問題。按照瀝青路面設(shè)計(jì)壽命為15年計(jì)算，我國早期修建的瀝青路面陸續(xù)進(jìn)入大中修期。加之高速公路擴(kuò)容改擴(kuò)建和瀝青路面早發(fā)性損害問題，導(dǎo)致公路建設(shè)環(huán)保要求與瀝青路面周期性重建時(shí)巨大資源消耗的矛盾日益突出[2-5]。在此背景下，將廢舊瀝青路面材料資源化再生利用于長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)層就顯得尤為重要。我國“十二五”、“十三五”公路養(yǎng)護(hù)發(fā)展綱要均要求將廢舊瀝青路面材料再生后應(yīng)用于路面結(jié)構(gòu)層，并規(guī)定了回收利用率下限值。2021年2月，《國務(wù)院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的指導(dǎo)意見》要求推動(dòng)廢舊路面、瀝青等材料的資源化利用，為加快瀝青路面再生技術(shù)的研究和工程實(shí)踐工作指明了方向。

境內(nèi)外大量文獻(xiàn)針對泡沫瀝青冷再生混合料性能與冷再生路面結(jié)構(gòu)組成設(shè)計(jì)、泡沫瀝青冷再生混合料強(qiáng)度形成機(jī)理、路用性能、使用性能跟蹤檢測評價(jià)、綜合路用性能改善措施等開展了深入研究[2-10]，這為泡沫瀝青冷再生技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)，繼2008年頒發(fā)瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范之后，2019版瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范也已頒布實(shí)施，我國泡沫瀝青冷再生技術(shù)已進(jìn)入推廣應(yīng)用階段?，F(xiàn)行規(guī)范和研究成果認(rèn)為，在泡沫瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)、施工階段，由于RAP(舊瀝青路面回收料)沒有被預(yù)熱，RAP表面的老化瀝青并未發(fā)揮黏結(jié)作用，RAP僅作為“黑色集料”使用，并未考慮RAP中老化瀝青黏結(jié)強(qiáng)度恢復(fù)后對冷再生混合料力學(xué)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)[3-7]。

然而，山東、山西、陜西等地的泡沫瀝青冷再生實(shí)體工程跟蹤檢測發(fā)現(xiàn)，泡沫瀝青冷再生結(jié)構(gòu)層在服役期間出現(xiàn)疲勞壽命和力學(xué)強(qiáng)度不減反增的現(xiàn)象[8-11]。如服役2~6年期間，劈裂強(qiáng)度、抗壓模量增長幅度可達(dá)50%~200%。鉆芯取樣試驗(yàn)結(jié)果表明，泡沫瀝青冷再生混合料在服役期間存在強(qiáng)度明顯增長的過程。這主要?dú)w結(jié)于3點(diǎn)：

(1)服役期間水泥繼續(xù)發(fā)生水化反應(yīng)，水硬性膠凝材料數(shù)量增多；

(2)行車荷載及上覆路面結(jié)構(gòu)層的二次壓密作用，提高了泡沫瀝青冷再生層的密實(shí)度和整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；

(3)RAP中老化瀝青數(shù)量可達(dá)到3.5%~6.5%，老化瀝青在再生混合料中數(shù)量龐大且分布范圍廣泛，根據(jù)瀝青的時(shí)-溫?fù)Q算原理，瀝青的流變性狀對溫度和時(shí)間有很大的依賴性，瀝青黏彈特性對溫度的敏感性決定了延長時(shí)間與升高溫度對分子運(yùn)動(dòng)的影響是等效的，瀝青在常溫長時(shí)間下流淌的距離，可等效為高溫短時(shí)間內(nèi)的流淌距離，新舊瀝青長達(dá)若干年的相互融合、滲透，長時(shí)間作用相當(dāng)于對老化瀝青起到“加熱”的作用，新舊瀝青融合后，部分老化瀝青被激活，重新發(fā)揮黏結(jié)強(qiáng)度，使得提供黏結(jié)強(qiáng)度的瀝青膠結(jié)料數(shù)量增多。

有關(guān)泡沫瀝青冷再生混合料疲勞性能研究方面[12-15]，既有研究成果大多是基于應(yīng)力控制加載模式且應(yīng)變水平較高，疲勞試驗(yàn)加載次數(shù)僅幾百至幾千次，疲勞壽命較小，與實(shí)際冷再生結(jié)構(gòu)層承受幾千萬次車輛荷載疲勞作用次數(shù)相差較大。并且已有應(yīng)力控制加載模式在大應(yīng)力水平下的疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散性大，應(yīng)力控制模式與瀝青穩(wěn)定類材料實(shí)際受力狀態(tài)差異較大，因此較難準(zhǔn)確評價(jià)泡沫瀝青冷再生混合料的真實(shí)抗疲勞性能。因此，為了準(zhǔn)確評價(jià)泡沫瀝青冷再生混合料的抗疲勞性能，有必要進(jìn)行微應(yīng)變水平下的控制應(yīng)變加載模式疲勞試驗(yàn)。

鑒于此，為了模擬老化瀝青恢復(fù)黏結(jié)強(qiáng)度后，以及新舊瀝青長時(shí)間融合后，泡沫瀝青冷再生混合料疲勞性能增長規(guī)律，基于微應(yīng)變水平下的4點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)，研究再生劑、RAP摻量和模擬服役時(shí)間對泡沫瀝青冷再生混合料疲勞性能的影響，擬合回歸泡沫瀝青冷再生混合料的疲勞方程，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化長壽命泡沫瀝青冷再生瀝青路面結(jié)構(gòu)。

試驗(yàn)原材料與方案

原材料

(1)RAP：RAP來源于河北某高速公路改擴(kuò)建工程，瀝青路面分層銑刨后獲取RAP，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室自然晾干。RAP主要技術(shù)指標(biāo)見表1。按照J(rèn)TG/T5521-2019中泡沫瀝青冷再生混合料礦料級配(中粒式)要求，逐檔篩分后備用。

(2)新集料：新添加集料為10~20mm石灰?guī)r碎石與0~5mm石灰?guī)r機(jī)制砂，品質(zhì)符合JTG F40-2004規(guī)范要求。

(3)泡沫瀝青：采用Ａ-90基質(zhì)瀝青制備泡沫瀝青，發(fā)泡試驗(yàn)結(jié)果見表2。測試zui佳發(fā)泡溫度為165℃、發(fā)泡用水量為2%條件下的泡沫瀝青膨脹率為24(倍)、半衰期為24.5s，符合JTG/T5521-2019要求。

(4)再生劑：再生劑主要成分為芳烴油、增塑劑(DOP)，技術(shù)指標(biāo)見表3。

(5)水泥與水：采用PO.42.5普通硅酸鹽水泥和實(shí)驗(yàn)室自來水。

試驗(yàn)方案

根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，泡沫瀝青冷再生混合料中的RAP摻量一般為70%~100%。試驗(yàn)研究采用80%、100%兩種RAP摻量。為了恢復(fù)RAP中老化瀝青的黏結(jié)強(qiáng)度，初選的再生劑摻量為RAP質(zhì)量的0.6%、0.9%、1.2%、1.5%。然后按照J(rèn)TG/T5521-2019，基于劈裂試驗(yàn)確定zui佳的再生劑摻量，并驗(yàn)證再生劑泡沫瀝青冷再生混合料的力學(xué)性能、路用性能。為了模擬再生劑對泡沫瀝青冷再生混合料疲勞性能的影響，將再生劑泡沫瀝青冷再生混合料在室內(nèi)放置一定時(shí)間，基于4點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)，研究再生劑與RAP長時(shí)間作用后泡沫瀝青冷再生混合料的抗疲勞耐久性。

泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)

為了避免礦料級配變化對試驗(yàn)結(jié)果的影響，試驗(yàn)研究采用相同礦料級配(見表4)。水泥摻量為1.2%(水泥不參與合成級配)。配合比設(shè)計(jì)結(jié)果如表5所示。

再生劑泡沫瀝青冷再生混合料制備工藝

在拌和階段，將再生劑與50%的拌和用水混合均勻，然后將再生劑和水混合液體與RAP進(jìn)行預(yù)拌120s，加入新集料和水泥攪拌60s后，再加入剩余50%拌和用水?dāng)嚢?0s，后噴入設(shè)計(jì)用量的泡沫瀝青繼續(xù)攪拌120s，完成再生劑泡沫瀝青冷再生混合料拌和。普通泡沫瀝青冷再生制備時(shí)僅少了添加再生劑的過程。

再生劑泡沫瀝青冷再生混合料力學(xué)性能與路用性能

確定zui佳再生劑摻量

按照J(rèn)TG/T5521-2019要求測試劈裂強(qiáng)度(ITS)與凍融劈裂強(qiáng)度比(TSR)，結(jié)果見表6。

表6結(jié)果表明，再生劑的添加，顯著提高了泡沫瀝青冷再生混合料的劈裂強(qiáng)度與凍融劈裂強(qiáng)度比。

隨著再生劑摻量的zeng大，80%RAP、100%RAP泡沫瀝青冷再生混合料的ITS、TSR出現(xiàn)先zeng大后減小趨勢，在0.8%~1.0%再生劑摻量下，泡沫瀝青冷再生混合料的ITS、TSR達(dá)到峰值。以峰值ITS確定80%RAP、100%RAP對應(yīng)的zui佳再生劑摻量分別為0.9%、1.0%。

分析其原因?yàn)椋鶕?jù)老化瀝青再生的“相容性理論”和“組分調(diào)節(jié)理論”，再生劑的滲透、彌補(bǔ)輕質(zhì)組分、溶解和稀釋瀝青質(zhì)功能，一方面，能夠提高老化瀝青各組分的相容性、減小各組分間的溶解度參數(shù)差、彌補(bǔ)老化瀝青中缺失的輕質(zhì)組分，從而恢復(fù)RAP中老化瀝青的黏結(jié)強(qiáng)度，使老化瀝青部分起到了新瀝青膠結(jié)料的黏結(jié)作用；另一方面，從劈裂試件破壞界面來看(見圖1)，隨著再生劑摻量zeng大，分布在劈裂試件破壞界面上的泡沫瀝青面積zeng大、獨(dú)立“點(diǎn)焊”狀泡沫瀝青膠結(jié)料團(tuán)聚面積zeng大，泡沫瀝青冷再生混合料破壞界面形成類似瀝青膜裹附狀態(tài)，破壞界面外觀接近乳化瀝青冷再生混合料，這是再生劑稀釋“點(diǎn)焊”狀泡沫瀝青和溶解RAP中老化瀝青所致，使能夠提供黏結(jié)強(qiáng)度的泡沫瀝青數(shù)量zeng大，進(jìn)而使黏聚力zeng大。此外，當(dāng)再生劑摻量超過1.0%后，隨著再生劑摻量進(jìn)一步zeng大，由于常溫狀態(tài)下再生劑滲透、還原老化瀝青的能力有限，未與老化瀝青充分融合的再生劑呈游離狀態(tài)，反而會過度稀釋泡沫瀝青和再生瀝青，導(dǎo)致泡沫瀝青“焊點(diǎn)”之間的聯(lián)接強(qiáng)度和再生瀝青黏度降低，同時(shí)游離狀態(tài)的再生劑削弱了泡沫瀝青砂漿的黏結(jié)強(qiáng)度與界面黏附強(qiáng)度，導(dǎo)致黏聚力降低，使劈裂強(qiáng)度和凍融劈裂強(qiáng)度比不增反減。

力學(xué)性能與路用性能試驗(yàn)

在0.9%、1.0%再生劑摻量下，驗(yàn)證再生劑對泡沫瀝青冷再生混合料力學(xué)性能與路用性能的增強(qiáng)作用。無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)(試件直徑為100mm，高徑比為2:1，試驗(yàn)溫度為20℃，試驗(yàn)加載速率為1mm/min)、動(dòng)態(tài)壓縮模量試驗(yàn)(溫度為20℃，加載頻率為5Hz和10Hz)及高低溫路用性能試驗(yàn)(試驗(yàn)方法參照J(rèn)TG E20-2011)結(jié)果見表7。

(1)摻加0.9%RA(添加劑)、1.0%RA后，泡沫瀝青冷再生混合料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度提高了35.8%、60.5%，5Hz動(dòng)態(tài)壓縮模量提高了21.6%、29.9%，10Hz動(dòng)態(tài)壓縮模量提高了17.3%、27.2%，60℃動(dòng)穩(wěn)定度提高了34.3%、37.7%，-10℃彎曲應(yīng)變提高了41.6%、61.1%，zeng大RAP摻量后泡沫瀝青冷再生混合料的力學(xué)強(qiáng)度與路用性能均有一定程度降低。這主要是因?yàn)楦鶕?jù)瀝青的時(shí)-溫等效原理，在常溫、短時(shí)間內(nèi)，由于普通泡沫瀝青冷再生混合料中RAP表面黏附的老化瀝青砂漿較難發(fā)揮黏結(jié)強(qiáng)度，RAP被近似看作“黑色集料”，由于級配退化，RAP自身棱角性、砂當(dāng)量和力學(xué)性能相對新集料均較差，導(dǎo)致RAP摻量zeng大，泡沫瀝青冷再生混合料的力學(xué)性能和路用性能均有一定程度下降。

(2)雙因素方差分析結(jié)果表明，添加再生劑對泡沫瀝青冷再生混合料力學(xué)性能和路用性能的影響比RAP更顯著，添加再生劑能彌補(bǔ)RAP摻量zeng大后對泡沫瀝青冷再生混合料力學(xué)性能和路用性能產(chǎn)生的負(fù)面影響。這主要是因?yàn)?，RAP摻量越大，泡沫瀝青冷再生混合中的老化瀝青數(shù)量越多，再生劑還原老化瀝青后，能夠提供黏結(jié)強(qiáng)度的瀝青膠結(jié)料數(shù)量也越多。

(3)再生劑的添加，顯著提高了泡沫瀝青冷再生混合料的力學(xué)強(qiáng)度，改善了冷再生混合料高溫抗車轍和低溫抗開裂等路用性能，再生劑泡沫瀝青冷再生混合料表現(xiàn)出了優(yōu)異的高溫抗車轍性能、抗水損害性能，動(dòng)態(tài)壓縮模量也滿足JTG/T5221-2019冷再生混合料力學(xué)參數(shù)要求。尤其是添加再生劑后，改善了泡沫瀝青冷再生混合料的低溫彎曲應(yīng)變。再生劑的添加，能夠彌補(bǔ)因zeng大RAP摻量后導(dǎo)致的泡沫瀝青冷再生混合料力學(xué)性能和路用性能下降的問題，使泡沫瀝青冷再生混合料能夠保持較高的力學(xué)強(qiáng)度和較優(yōu)異的路用性能。這主要是因?yàn)椋偕鷦┘せ罾匣癁r青的黏結(jié)強(qiáng)度后，使泡沫瀝青冷再生混合料由泡沫瀝青“點(diǎn)焊”狀黏結(jié)的半松散狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻茷r青油膜均勻裹附板體狀態(tài)，綜合路用性能接近熱拌瀝青混凝土，從而滿足高速公路下面層的路用要求。

再生劑泡沫瀝青冷再生混合料疲勞性能

采用4點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)評價(jià)再生劑泡沫瀝青冷再生混合料的疲勞性能。輪碾法成型尺寸為450mm×300mm×100mm的車轍板試件，室溫放置0~60個(gè)月后，切割成380(長)×63.5(寬)×50mm(高)梁式試件，每組準(zhǔn)備4個(gè)平行試件?？刂破谠囼?yàn)溫度為20℃，3分點(diǎn)加載(4點(diǎn)彎曲)的應(yīng)變水平為150με、200με、250με、300με，加載頻率為10Hz，并設(shè)置疲勞試驗(yàn)終止條件為梁式試件勁度模量下降到初始勁度模量的50%。采用4點(diǎn)彎曲劈裂試驗(yàn)裝置，根據(jù)設(shè)定的試驗(yàn)終止條件，利用***數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)輸出勁度模量隨加載次數(shù)的衰減曲線及疲勞壽命。

RAP和再生劑對疲勞壽命的影響

成型車轍板，切割成梁式試件進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。疲勞壽命匯總結(jié)果見表8、表9。

由表8、表9試驗(yàn)結(jié)果分析如下：

(1)泡沫瀝青冷再生混合料的勁度模量與疲勞壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)的變異系數(shù)不超過6.5%，試驗(yàn)離散性小，采用4點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)?zāi)茌^為準(zhǔn)確地評價(jià)泡沫瀝青冷再生混合料的抗疲勞性能。

(2)摻加再生劑前后，隨著RAP摻量和應(yīng)變水平的zeng大，泡沫瀝青冷再生混合料的勁度模量降低，在相同RAP摻量下，應(yīng)變水平由150με大至300με，勁度模量降低幅度超過了50%。荷載條件對泡沫瀝青冷再生混合料勁度模量的影響比zeng大RAP摻量更顯著。在相同RAP摻量下，摻加再生劑有助于提高泡沫瀝青冷再生混合料的勁度模量。

(3)zeng大荷載應(yīng)變水平顯著降低了泡沫瀝青冷再生混合料的疲勞壽命，泡沫瀝青冷再生混合料疲勞壽命對應(yīng)變水平變化ji為敏感。具體表現(xiàn)為，不摻加再生劑，150με微應(yīng)變水平下，80%、100%RAP泡沫瀝青冷再生混合料的疲勞壽命約為20000000次；應(yīng)變水平zeng大至200με后，泡沫瀝青冷再生混合料的疲勞壽命約為1000000次；繼續(xù)zeng大應(yīng)變水平至300με，疲勞壽命下降至50000次。應(yīng)變水平由150με大至200με后疲勞壽命降幅接近90%，應(yīng)變水平由200με大至300με疲勞壽命衰減了約95%。摻加再生劑的泡沫瀝青冷再生混合料，在zeng大應(yīng)變水平后疲勞壽命隨應(yīng)變水平zeng大也有類似的衰減規(guī)律。

(4)相同應(yīng)變水平下，添加再生劑前后，zeng大RAP摻量均能改善泡沫瀝青冷再生混合料的抗疲勞性能。具體表現(xiàn)為，不摻加再生劑時(shí)在150με、200με、250με、300με應(yīng)變水平下，100%RAP摻量的泡沫瀝青冷再生混合料疲勞壽命比80%RAP摻量下疲勞壽命分別zeng大了11.1%、16.0%、14.9%、8.6%。在150με應(yīng)變水平下，2種RAP摻量的泡沫瀝青冷再生混合料疲勞壽命相差近200萬次。分析其原因?yàn)?，zeng大RAP摻量后，泡沫瀝青冷再生混合料內(nèi)部總的瀝青含量zeng大，RAP材料性質(zhì)不同于新?lián)郊蛹希皆赗AP表面的老化瀝青砂漿其硬度介于泡沫瀝青砂漿與集料之間，在荷載作用下，老化瀝青砂漿可起到緩沖荷載和應(yīng)力吸收作用，從而有助于提高疲勞壽命。

(5)相較于普通泡沫瀝青冷再生混合料(不摻加再生劑)，摻加再生劑后，2種RAP摻量的泡沫瀝青冷再生混合料在各應(yīng)變水平下的疲勞壽命均顯著增加。具體表現(xiàn)為，在150με、200με、250με、300με應(yīng)變水平下，0.9%RA＋80%RAP泡沫瀝青冷再生混合料的疲勞壽命分別提高了33.9%、59.1%、36.4%、59.0%，1.0%RA＋100%RAP泡沫瀝青冷再生混合料的疲勞壽命分別提高了28.8%、65.8%、57.4%、60.7%。

(6)根據(jù)疲勞試驗(yàn)結(jié)果，擬合回歸疲勞方程，結(jié)果見圖2。擬合結(jié)果表明，疲勞試驗(yàn)過程中，隨著加載次數(shù)zeng大，泡沫瀝青冷再生混合料的殘留應(yīng)變逐漸減小，應(yīng)變(ε)與疲勞壽命(N)之間擬合優(yōu)化度R^2大于0.96，疲勞方程的數(shù)學(xué)擬合關(guān)系良好。根據(jù)疲勞極限概念，認(rèn)為在實(shí)際車輛荷載作用下，瀝青路面實(shí)際疲勞壽命達(dá)到5億次對應(yīng)的應(yīng)變水平，稱之為疲勞極限。將5億次疲勞壽命帶入疲勞方程，反算5億次疲勞壽命對應(yīng)的極限應(yīng)變約為99.6με~103.3με。添加再生劑前后，泡沫瀝青冷再生混合料的疲勞極限應(yīng)變較為接近，疲勞極限應(yīng)變約為100με。同時(shí)考慮到疲勞試驗(yàn)間歇時(shí)間、材料的自愈合功能等因素影響，估算室內(nèi)疲勞壽命約為實(shí)際冷再生路面結(jié)構(gòu)層的4~5倍。修正后，取室內(nèi)疲勞壽命達(dá)到1億次對應(yīng)的應(yīng)變水平為泡沫瀝青冷再生混合料的疲勞極限。帶入疲勞方程，反算對應(yīng)的極限應(yīng)變?yōu)?20.7με~126.2με，因此可取疲勞極限應(yīng)變?yōu)?20με。但是目前關(guān)于室內(nèi)疲勞壽命與實(shí)際車輛荷載作用下疲勞壽命的對應(yīng)關(guān)系仍不明確，為安全起見，推jian泡沫瀝青冷再生混合料的疲勞極限應(yīng)變?yōu)?00με。在此應(yīng)變水平下，泡沫瀝青冷再生路面符合長壽命瀝青路面抗疲勞性能要求。

模擬服役時(shí)間對疲勞壽命的影響

文獻(xiàn)[4]研究表明，由于服役過程中泡沫瀝青與老化瀝青長期浸潤作用及泡沫瀝青重分布作用，使得泡沫瀝青冷再生路面在服役過程中存在力學(xué)強(qiáng)度與疲勞性能增長的過程。為了模擬泡沫瀝青冷再生結(jié)構(gòu)層疲勞壽命增長過程，將新成型泡沫瀝青冷再生混合料在室溫條件分別放置0~60個(gè)月。放置期間，不考慮車輛荷載疲勞損傷作用和上覆瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層的壓密作用，間隔12個(gè)月測試一次疲勞壽命，每組準(zhǔn)備4個(gè)平行試件。由于低應(yīng)變水平下的疲勞試驗(yàn)持續(xù)數(shù)月，室內(nèi)試驗(yàn)僅進(jìn)行300με水平下的疲勞壽命。結(jié)果匯總見表10、圖3。

由表10、圖3試驗(yàn)結(jié)果分析如下：

(1)無論是否添加再生劑，泡沫瀝青冷再生混合料在室內(nèi)放置期間都存在疲勞壽命增長的過程。表現(xiàn)為，隨著放置時(shí)間延長，疲勞壽命先快速zeng大然后趨于穩(wěn)定。分析其原因?yàn)?，根?jù)瀝青的時(shí)-溫?fù)Q算原理，在放置期間，RAP表面老化瀝青發(fā)揮黏結(jié)作用雖然緩慢，但是新舊瀝青經(jīng)過長時(shí)間作用后，泡沫瀝青與老化瀝青產(chǎn)生交融，尤其是添加再生劑后，再生劑加速了新舊瀝青之間的遷移、融合，舊瀝青吸收再生劑輕質(zhì)組分后性能恢復(fù)，舊瀝青發(fā)揮了黏結(jié)作用，黏聚力逐漸增長，泡沫瀝青冷再生混合料的界面接觸狀態(tài)向熱拌瀝青混合料轉(zhuǎn)變。

(2)不考慮服役期間車輛荷載的疲勞荷載損傷作用，室內(nèi)放置5年后，對于80%RAP、100%RAP、0.9%RA＋80%RAP、1.0%RA＋80%RAP冷再生混合料，疲勞壽命分別為室內(nèi)新成型泡沫瀝青冷再生混合料的3.79倍、3.86倍、3.15倍、3.24倍。在長時(shí)間作用下，新舊瀝青交融后，舊瀝青發(fā)揮了黏結(jié)作用，有助于進(jìn)一步提高泡沫瀝青冷再生混合料的抗疲勞性能。

(3)室內(nèi)放置5年后，100%RAP泡沫瀝青冷再生混合料疲勞壽命比80%RAP泡沫瀝青冷再生混合料提高了10.7%，0.9%RA＋80%RAP泡沫瀝青冷再生混合料疲勞壽命比80%RAP泡沫瀝青冷再生混合料提高了31.9%，1.0%RA＋100%RAP泡沫瀝青冷再生混合料疲勞壽命比100%RAP泡沫瀝青冷再生混合料提高了34.8%。zeng大RAP摻量或添加再生劑均能改善冷再生混合料的抗疲勞性能，將泡沫瀝青冷再生混合料中的RAP僅作為黑色集料，低估了泡沫瀝青冷再生混合料的抗疲勞性能。

長壽命泡沫瀝青冷再生瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化

根據(jù)極限應(yīng)變原理，控制瀝青路面結(jié)構(gòu)層底的拉應(yīng)變小于極限應(yīng)變，就能實(shí)現(xiàn)瀝青路面結(jié)構(gòu)層不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性疲勞損傷破壞，從而達(dá)到長壽命瀝青路面的設(shè)計(jì)目標(biāo)。結(jié)合我國高速公路瀝青路面改建工程中冷再生混合料實(shí)際工況，上覆加鋪層采用國內(nèi)常用的100pxAC-13(或100pxSMA-13)改性瀝青混凝土＋150pxAC-20改性瀝青混凝土，變化下承層水泥穩(wěn)定級配碎石頂部的綜合回彈模量分別為200~1200MPa，計(jì)算疲勞極限應(yīng)變100με對應(yīng)的zui小泡沫瀝青冷再生結(jié)構(gòu)層厚度。路面結(jié)構(gòu)層模量取值參照J(rèn)TG D50-2017規(guī)范中值，泡沫瀝青冷再生結(jié)構(gòu)層動(dòng)態(tài)模量取5000MPa，控制泡沫瀝青冷再生混合料層底疲勞極限應(yīng)變?yōu)?00με，總結(jié)全國多省份半剛性基層破損形態(tài)與實(shí)測彎沉值，計(jì)算得到的長壽命泡沫瀝青冷再生結(jié)構(gòu)層結(jié)構(gòu)組合方案見表11。

由表11可知，控制泡沫瀝青冷再生結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)變?yōu)?00με條件下，隨著下承層當(dāng)量模量的zeng大，泡沫瀝青冷再生混合料結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)層厚度逐漸減小，下承層模量高時(shí)加鋪泡沫瀝青冷再生結(jié)構(gòu)層厚度取小值。在高速公路大中修工程中，采用泡沫瀝青冷再生混合料組合熱拌瀝青混凝土，完全滿足長壽命瀝青路面抗疲勞性能要求，這一點(diǎn)已在國內(nèi)多條高速公路改擴(kuò)建工程中得到實(shí)踐證明，充分體現(xiàn)了泡沫瀝青冷再生的技術(shù)優(yōu)勢。

結(jié)語

(1)添加再生劑顯著提高了泡沫瀝青冷再生混合料的劈裂強(qiáng)度與凍融劈裂強(qiáng)度比，以峰值ITS確定80%RAP、100%RAP泡沫瀝青冷再生混合料的zui佳再生劑摻量分別為0.9%、1.0%。

(2)zeng大荷載應(yīng)變水平顯著降低了泡沫瀝青冷再生混合料的疲勞壽命，泡沫瀝青冷再生混合料疲勞壽命對應(yīng)變水平變化ji為敏感。150με水平下，泡沫瀝青冷再生混合料的疲勞壽命達(dá)2×10^7次。4點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散性小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，能準(zhǔn)確評價(jià)泡沫瀝青冷再生混合料抗疲勞耐久性能。

(3)根據(jù)擬合回歸的疲勞方程，確定泡沫瀝青冷再生混合料的極限疲勞應(yīng)變?yōu)?00με。在高速公路大中修工程中，采用泡沫瀝青冷再生混合料組合熱拌瀝青混凝土，完全滿足長壽命瀝青路面抗疲勞性能要求。

(4)添加再生劑、zeng大RAP摻量、增加室內(nèi)放置時(shí)間，均能改善泡沫瀝青冷再生混合料的抗疲勞性能。由于RAP中的老化瀝青發(fā)揮黏結(jié)強(qiáng)度，使得服役期間泡沫瀝青冷再生混合料疲勞壽命同樣存在增長過程，將泡沫瀝青冷再生混合料中的RAP僅作為黑色集料，低估了泡沫瀝青冷再生混合料的抗疲勞性能。

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全文完 發(fā)布于《公路》2021年第12期? ?文章轉(zhuǎn)載于“瀝青路面”公眾號

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棱柱體小梁四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)是 2011 年交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程瀝青及瀝青混合料規(guī)程》增加的評價(jià)瀝青混合料疲勞性能和測量勁度模量的非常重要的試驗(yàn)方法。該方法可以在DTS多功能動(dòng)態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行，也可以使用單獨(dú)式系統(tǒng)，搭配溫控環(huán)境箱進(jìn)行試驗(yàn)。尤其對于試驗(yàn)任務(wù)量比較大的單位，因?yàn)槠谠囼?yàn)可能持續(xù)的時(shí)間比較長，幾小時(shí)到幾天、甚至幾周。所以配備一套單獨(dú)式的瀝青混合料疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)是非常有必要的。

意大利matest-澳大利亞Pavetest氣動(dòng)伺服四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī) (4PB) 是采用數(shù)字控制高性能伺服閥，提供高達(dá)60Hz的準(zhǔn)確加載波形的氣動(dòng)伺服試驗(yàn)儀。四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)可加載半正弦波和正弦波，受控應(yīng)變或受控正弦應(yīng)力控制模式，測試多種尺寸瀝青混合料小梁的彎曲勁度/模量。

適用規(guī)范

▍AASHTO T 321 熱拌瀝青混合料重復(fù)彎曲疲勞壽命

▍ASTM D7460 熱拌瀝青混合料重復(fù)彎曲疲勞損傷

▍AG:PT/T233 & ASTM 03 熱拌瀝青混合料重復(fù)彎曲疲勞壽命

▍EN 12697-24 Annex D- 棱柱體試件的四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)

▍EN 12697-26 Annex B- 棱柱體試件的四點(diǎn)彎曲試驗(yàn) (4PB-PR)

▍T0739-2011 瀝青混合料四點(diǎn)彎曲疲勞壽命試驗(yàn)

產(chǎn)品特點(diǎn)

1.試樣通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠牢固夾緊，可始終維持預(yù)定的夾緊力，并保證測試過程中試樣在產(chǎn)生屈服變形時(shí)仍能被持續(xù)夾緊，夾緊力可通過調(diào)節(jié)電機(jī)電流控制

2.兩個(gè)夾緊開關(guān)在儀器前方，用于試樣梁的左右兩側(cè)和中間側(cè)夾緊點(diǎn)的夾緊和放松。四個(gè)試樣夾緊框可實(shí)現(xiàn)所有加載點(diǎn)和反力點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)和橫向移動(dòng)

3.頂部夾緊塊的標(biāo)志線，可幫助操作者在夾緊前橫向?qū)χ性嚇恿?/p>

4.氣動(dòng)伺服系統(tǒng)使用底部氣動(dòng)加載作動(dòng)器，配備高性能氣動(dòng)伺服閥，PID閉環(huán)控制，運(yùn)行中的自適應(yīng)控制，可始終維持測試所需的應(yīng)力/應(yīng)變

5.薄型高性能不銹鋼圓形荷載傳感器，用于實(shí)時(shí)測量和控制荷載。主軸位移傳感器可實(shí)現(xiàn)中間加載框架的準(zhǔn)確定位

6.試樣表面位移傳感器(On-specimen LVDT)可按設(shè)定進(jìn)行控制并測量試樣梁有效范圍內(nèi)的整體彎曲變形（而不是懸浮式的測量部分變形的方法），符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

7.基于 Windows 的 TestLab 軟件提供的用戶界面，簡單、效率高并符合有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)。

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