基于多維度優(yōu)化的廠拌熱再生瀝青混合料設(shè)計研究一、引言1.1研究背景與意義隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的持續(xù)推進，道路建設(shè)和維護的規(guī)模不斷擴大，對瀝青混合料的需求也日益增長。傳統(tǒng)的瀝青混合料生產(chǎn)依賴大量的新瀝青和集料，然而，新瀝青資源的有限性以及集料開采對環(huán)境造成的破壞，使得尋找可持續(xù)的替代方案成為當務(wù)之急。在此背景下，回收瀝青路面材料（RecycledAsphaltPavement，簡稱RAP）的應用應運而生，成為解決資源與環(huán)境問題的重要途徑。RAP是指從舊瀝青路面銑刨、回收得到的瀝青混合料，其中包含了老化的瀝青和具有一定性能的集料。將RAP重新應用于瀝青混合料中，不僅能夠減少新瀝青和集料的使用量，降低對自然資源的依賴，還能有效降低道路建設(shè)和養(yǎng)護成本，具有顯著的經(jīng)濟效益。同時，減少廢棄瀝青混合料的排放，避免了其對環(huán)境造成的污染，符合可持續(xù)發(fā)展的理念，具有重要的環(huán)保意義。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計資料，我國每年應養(yǎng)護的瀝青混合料路面占比為10%-15%，排放的廢料高達2×10?t，大量的廢料不僅占用土地資源，還可能對土壤和水體造成污染。廠拌熱再生技術(shù)通過將RAP與新瀝青、新集料等按一定比例在拌和廠重新熱拌成混合料，能夠?qū)崿F(xiàn)廢舊瀝青混合料的有效利用，減少資源浪費和環(huán)境污染。然而，RAP中的瀝青由于長期受到車輛荷載、陽光、氧氣和溫度等因素的作用，已經(jīng)發(fā)生老化，其性能與新瀝青存在較大差異。此外，RAP中的集料表面裹覆著老化瀝青，這也會對新瀝青混合料的性能產(chǎn)生影響。如果直接將RAP摻入瀝青混合料中而不進行合理的配合比設(shè)計，可能會導致混合料的性能不穩(wěn)定，如高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性等不能滿足工程要求，進而影響道路的使用壽命和行車安全。因此，對廠拌熱再生瀝青混合料進行優(yōu)化設(shè)計研究具有重要的現(xiàn)實意義。通過優(yōu)化設(shè)計，可以充分發(fā)揮RAP的性能優(yōu)勢，使RAP與新瀝青、新集料等材料之間達到最佳的組合狀態(tài)，從而提高瀝青混合料的綜合性能。這不僅能夠確保道路在各種復雜環(huán)境和交通荷載條件下的長期穩(wěn)定運行，減少路面病害的發(fā)生，提高行車的舒適性和安全性，還能進一步推動RAP在道路工程中的廣泛應用，促進資源的循環(huán)利用和環(huán)境保護，實現(xiàn)道路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。在當前國家大力提倡節(jié)能環(huán)保的背景下，開展廠拌熱再生瀝青混合料優(yōu)化設(shè)計研究，對于推動公路行業(yè)的綠色發(fā)展，具有重要的理論和實踐價值。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外對于廠拌熱再生瀝青混合料的研究起步較早。在20世紀70年代初，美國就開始在混合料中使用回收瀝青路面材料（RAP），早期主要采用馬歇爾混合料設(shè)計方法和更細的砂質(zhì)混合料，使用滲透等級或粘度等級的瀝青膠結(jié)料。由于當時車轍是主要病害，而RAP中的老化瀝青與新瀝青混合后的硬化效果，以及馬歇爾設(shè)計中較高的瀝青含量能減輕脆性增加，使得高RAP含量的混合料也能有良好性能。到了20世紀90年代中期，Superpave的引入給瀝青規(guī)格和配合比設(shè)計帶來變革，新系統(tǒng)量化了老化影響，采用新的壓實設(shè)備并按交通荷載劃分，這使得各州在初期對添加RAP持謹慎態(tài)度。隨著21世紀初油價上漲，國家合作公路研究計劃（NCHRP）對RAP和Superpave設(shè)計系統(tǒng)的研究，為RAP的重新使用提供了動力，美國國有公路運輸管理員協(xié)會（AASHTO）將相關(guān)建議納入Superpave混合料設(shè)計規(guī)范M323，擴大了RAP在Superpave混合料中的使用量。此外，NCHRP和國家瀝青技術(shù)中心（NCAT）對高RAP含量混合料（大于25%）的設(shè)計和性能研究表明，高RAP混合料在路面結(jié)構(gòu)下層能減少路面變形和開裂，現(xiàn)場表現(xiàn)良好，并且提出用再生瀝青替代百分比（RBR）代替再生瀝青路面百分比，以及利用RAP分級控制高RAP混合料級配和瀝青替換。日本在廠拌熱再生瀝青混合料研究與應用方面也取得了顯著成果。他們注重再生技術(shù)的精細化和高效化，研發(fā)了多種先進的再生設(shè)備和工藝，以確保再生混合料的質(zhì)量穩(wěn)定。例如，通過優(yōu)化加熱方式和攪拌工藝，提高了新舊材料的混合均勻性，減少了舊瀝青的二次老化。同時，日本對再生混合料的性能評價體系也較為完善，不僅關(guān)注常規(guī)的路用性能指標，還對混合料的長期耐久性、抗滑性能等進行深入研究，以適應不同的道路使用環(huán)境和交通需求。歐洲國家如德國、法國等在廠拌熱再生技術(shù)方面也有豐富的經(jīng)驗。德國強調(diào)對RAP的高效回收和利用，通過嚴格的質(zhì)量控制體系，確保再生混合料符合高標準的性能要求。法國則在再生劑的研發(fā)和應用方面處于領(lǐng)先地位，開發(fā)出多種性能優(yōu)良的再生劑，能夠有效恢復老化瀝青的性能，提高再生混合料的綜合性能。國內(nèi)對RAP的再生利用研究起步相對較晚，但近年來發(fā)展迅速。眾多學者針對RAP開展了多方面研究，在配合比設(shè)計上，通過大量試驗研究不同RAP摻量下瀝青混合料的性能變化規(guī)律，結(jié)合馬歇爾試驗、車轍試驗、低溫彎曲試驗等，確定最佳的RAP摻量范圍以及新瀝青、新集料和RAP之間的比例關(guān)系。例如，有研究通過優(yōu)化配合比，使大摻量RAP廠拌熱再生瀝青混合料的力學性能和抗水穩(wěn)定性得到顯著提升。在性能研究方面，全面分析了RAP對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性等性能的影響。有研究表明，適量摻入RAP可以提高瀝青混合料的抗車轍能力和抗水損害能力，但過高的RAP摻量會導致混合料低溫抗裂性降低、空隙率增大等問題。在再生劑的應用研究上，也取得了一定成果，明確了再生劑能夠恢復老化瀝青性能，通過組分調(diào)合機理和高分子溶液相容性機理，改善再生瀝青混合料的路用性能。然而，當前研究仍存在一些不足。一方面，不同地區(qū)的RAP性質(zhì)差異較大，現(xiàn)有研究成果在不同地區(qū)的通用性有待提高，缺乏針對特定地區(qū)RAP特性的系統(tǒng)研究。另一方面，對于高RAP摻量（尤其是超過50%）的瀝青混合料，如何在保證性能的前提下，進一步提高其在實際工程中的應用范圍和穩(wěn)定性，相關(guān)研究還不夠深入。此外，在配合比設(shè)計過程中，如何更加精準地考慮RAP中老化瀝青與新瀝青、新集料之間的相互作用，建立更為完善的理論模型，也是未來需要進一步探索的方向。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容原材料性能分析：對回收瀝青路面材料（RAP）進行全面檢測，包括RAP中舊瀝青的針入度、軟化點、延度等指標，以評估其老化程度；測定RAP中集料的級配、密度、壓碎值、磨耗值等性能參數(shù)，了解集料的品質(zhì)。同時，對新瀝青和新集料的性能進行測試，新瀝青測試針入度、軟化點、延度、粘度等常規(guī)指標以及高溫性能、低溫性能等特殊指標；新集料分析其顆粒形狀、壓碎值、磨耗值、與瀝青的粘附性等性能，為后續(xù)配合比設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。配合比優(yōu)化設(shè)計：基于原材料性能分析結(jié)果，通過馬歇爾試驗等方法，研究不同RAP摻量下，新瀝青、新集料、RAP以及再生劑之間的最佳比例關(guān)系。確定再生瀝青混合料的最佳油石比，使混合料在滿足路用性能要求的前提下，盡可能提高RAP的摻量，實現(xiàn)資源的最大化利用。同時，考慮不同地區(qū)RAP性質(zhì)的差異，針對特定地區(qū)的RAP特性，優(yōu)化配合比設(shè)計，提高配合比的適用性。再生劑的選擇與應用：研究不同類型再生劑對老化瀝青性能的恢復效果，分析再生劑的作用機理。通過試驗對比，篩選出適合特定RAP的再生劑類型，并確定其最佳摻量。探究再生劑與新瀝青、RAP之間的相互作用，以及對再生瀝青混合料性能的影響，為再生劑的合理使用提供理論依據(jù)。性能評價與驗證：對優(yōu)化設(shè)計后的廠拌熱再生瀝青混合料進行全面的性能評價，包括高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、疲勞性能等。采用車轍試驗評價高溫穩(wěn)定性，測定動穩(wěn)定度；通過小梁彎曲試驗評估低溫抗裂性，測試破壞應變和抗彎拉強度；利用凍融劈裂試驗和浸水馬歇爾試驗檢驗水穩(wěn)定性；通過疲勞試驗研究疲勞性能，獲取疲勞壽命和疲勞方程。將實驗室制備的再生瀝青混合料鋪筑試驗路，進行現(xiàn)場性能驗證，觀察路面的使用情況，檢測路面的各項性能指標，如平整度、抗滑性能、壓實度等，進一步驗證優(yōu)化設(shè)計的可行性和有效性。建立理論模型：綜合考慮RAP中老化瀝青與新瀝青、新集料之間的相互作用，以及再生劑的影響，建立廠拌熱再生瀝青混合料性能預測的理論模型。通過大量試驗數(shù)據(jù)對模型進行驗證和修正，提高模型的準確性和可靠性。利用該模型預測不同配合比和材料參數(shù)下再生瀝青混合料的性能，為工程實踐提供理論指導，實現(xiàn)配合比設(shè)計的科學化和智能化。1.3.2研究方法試驗研究法：進行室內(nèi)試驗，包括原材料性能測試、馬歇爾試驗、車轍試驗、小梁彎曲試驗、凍融劈裂試驗、疲勞試驗等，獲取再生瀝青混合料在不同條件下的性能數(shù)據(jù)。通過試驗對比，分析各因素對再生瀝青混合料性能的影響規(guī)律，為配合比優(yōu)化和性能評價提供依據(jù)。在實際工程中鋪筑試驗路，對試驗路進行跟蹤監(jiān)測，記錄路面在施工過程中的各項參數(shù)以及通車后的使用性能變化，驗證室內(nèi)試驗結(jié)果的可靠性和實際工程應用的可行性。理論分析法：從瀝青的化學組成和結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析老化瀝青的性能變化機理以及再生劑的作用原理。研究RAP中老化瀝青與新瀝青、新集料之間的相互作用機制，運用材料科學、膠體化學等理論，建立再生瀝青混合料性能與材料組成之間的理論關(guān)系，為配合比設(shè)計和性能優(yōu)化提供理論支持?；谠囼灁?shù)據(jù)，采用數(shù)學統(tǒng)計方法和回歸分析，建立再生瀝青混合料性能預測模型。通過對模型的參數(shù)估計和顯著性檢驗，確定模型的合理性和準確性，利用模型對再生瀝青混合料的性能進行預測和優(yōu)化。數(shù)值模擬法：運用有限元軟件等工具，對再生瀝青混合料在不同荷載和環(huán)境條件下的力學響應進行數(shù)值模擬。分析路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應力、應變分布情況，預測路面可能出現(xiàn)的病害，為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計和再生瀝青混合料的應用提供參考。利用數(shù)值模擬方法，研究不同配合比和材料參數(shù)對再生瀝青混合料性能的影響，通過虛擬試驗，快速篩選出較優(yōu)的配合比方案，減少試驗工作量，提高研究效率。二、廠拌熱再生瀝青混合料原材料特性分析2.1回收瀝青路面材料（RAP）2.1.1RAP的回收與預處理回收瀝青路面材料（RAP）的回收是廠拌熱再生瀝青混合料制備的首要環(huán)節(jié)。常見的回收方式包括銑刨、翻松等。銑刨是目前應用最為廣泛的回收方法，通過銑刨機將舊瀝青路面按一定厚度銑刨下來，這種方式能夠較為精確地控制回收材料的厚度和質(zhì)量，且效率較高，適用于大面積的路面維修和改造工程。翻松則是利用專門的翻松設(shè)備將舊路面材料進行松動，使其便于后續(xù)的收集和處理，這種方式在一些對路面結(jié)構(gòu)破壞要求較低的工程中應用較多。在回收過程中，需盡量避免混入過多的非瀝青混合料材料，如泥土、石塊等，以免影響后續(xù)再生瀝青混合料的性能?；厥蘸蟮腞AP需要進行預處理，以確保其能夠滿足再生混合料的生產(chǎn)要求。預處理步驟主要包括破碎和篩分。破碎的目的是將回收的RAP材料顆粒尺寸減小到合適的范圍，以便后續(xù)的拌和和壓實。常用的破碎設(shè)備有顎式破碎機、反擊式破碎機、圓錐破碎機等。其中，顎式破碎機具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、破碎比大等優(yōu)點，適用于粗碎；反擊式破碎機則具有破碎效率高、產(chǎn)品粒度均勻等特點，常用于中碎和細碎；圓錐破碎機則適用于細碎和超細碎，能夠生產(chǎn)出粒度更細的產(chǎn)品。在選擇破碎機時，需根據(jù)RAP的特性和再生混合料的要求進行合理選擇。篩分是預處理過程中的另一個重要環(huán)節(jié)，通過篩分可以將RAP材料按粒徑大小進行分級，以便后續(xù)的配合比設(shè)計和生產(chǎn)。常用的篩分設(shè)備有振動篩、滾筒篩等。振動篩具有篩分效率高、處理能力大等優(yōu)點，能夠快速地將RAP材料篩分成不同粒徑的顆粒；滾筒篩則具有結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定等特點，適用于篩分一些粘性較大或含有較多雜質(zhì)的RAP材料。在篩分過程中，需根據(jù)再生混合料的目標級配要求，合理調(diào)整篩分設(shè)備的篩孔尺寸和篩分時間，以確保篩分后的RAP材料級配符合要求。例如，在某高速公路路面維修工程中，通過對回收的RAP進行預處理，采用顎式破碎機和反擊式破碎機進行兩級破碎，然后利用振動篩進行篩分，將RAP材料篩分成0-4.75mm、4.75-9.5mm、9.5-13.2mm、13.2-19mm等多個粒徑等級，為后續(xù)的再生混合料配合比設(shè)計提供了良好的基礎(chǔ)。2.1.2RAP的性能指標測試為了全面了解RAP的性能，需要對其瀝青含量、礦料級配、瀝青老化程度等性能指標進行測試。瀝青含量的測試是評估RAP性能的重要指標之一，常用的測試方法有燃燒法、溶劑抽提法等。燃燒法是將RAP在高溫爐中燃燒，使瀝青揮發(fā)，通過測量燃燒前后樣品的質(zhì)量差來計算瀝青含量；溶劑抽提法是利用有機溶劑將RAP中的瀝青溶解出來，然后通過分離、蒸發(fā)等步驟測定瀝青含量。其中，燃燒法具有操作簡單、快速等優(yōu)點，但測試結(jié)果可能會受到樣品中其他揮發(fā)性物質(zhì)的影響；溶劑抽提法測試結(jié)果較為準確，但操作過程較為復雜，且需要使用大量的有機溶劑，對環(huán)境有一定的污染。在實際應用中，可根據(jù)具體情況選擇合適的測試方法。礦料級配是指RAP中不同粒徑礦料的比例關(guān)系，它對再生瀝青混合料的性能有著重要影響。測試礦料級配的方法主要有篩分法，通過將RAP樣品通過一系列不同篩孔尺寸的篩子，分別稱量篩余質(zhì)量，計算各篩孔上的累計篩余百分率，從而得到礦料級配曲線。根據(jù)礦料級配曲線，可以判斷RAP的級配類型是否符合要求，以及是否需要對其進行調(diào)整。例如，如果RAP的級配偏細，可能會導致再生混合料的空隙率過小，影響其高溫穩(wěn)定性；如果級配偏粗，則可能會使混合料的壓實困難，強度降低。瀝青老化程度是衡量RAP性能的關(guān)鍵指標之一，老化后的瀝青性能會發(fā)生顯著變化，如針入度減小、軟化點升高、延度降低等。常用的測試瀝青老化程度的指標有針入度比、軟化點增量、延度保留率等。針入度比是指老化后瀝青的針入度與老化前瀝青針入度的比值，比值越小，說明瀝青老化程度越嚴重；軟化點增量是指老化后瀝青軟化點與老化前瀝青軟化點的差值，差值越大，表明瀝青老化程度越高；延度保留率是指老化后瀝青延度與老化前瀝青延度的百分比，保留率越低，說明瀝青老化對其延性的影響越大。此外，還可以通過傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析、凝膠滲透色譜（GPC）分析等方法，從分子結(jié)構(gòu)和化學組成的角度深入研究瀝青的老化程度和老化機理。通過對某工程回收的RAP進行性能指標測試，結(jié)果顯示其瀝青含量為4.2%，礦料級配在部分篩孔上與規(guī)范要求存在一定偏差，瀝青老化程度較高，針入度比為45%，軟化點增量為12℃，延度保留率僅為28%。這些測試結(jié)果為后續(xù)再生瀝青混合料的配合比設(shè)計和性能優(yōu)化提供了重要依據(jù)。2.2新集料與新瀝青2.2.1新集料的性能要求與選擇新集料在廠拌熱再生瀝青混合料中起著重要的骨架支撐作用，其性能直接影響著混合料的強度、穩(wěn)定性和耐久性等。在性能要求方面，首先是物理性能，壓碎值是衡量集料抵抗壓碎能力的重要指標，對于用于高等級道路的熱再生瀝青混合料，其新集料的壓碎值一般要求不大于26%，以確保在車輛荷載的反復作用下，集料不會輕易被壓碎而導致路面結(jié)構(gòu)破壞；表觀相對密度反映了集料的密實程度，通常要求粗集料的表觀相對密度不小于2.60，細集料的表觀相對密度不小于2.50，較高的表觀相對密度有助于提高混合料的密實度和強度。形狀特性也至關(guān)重要，針片狀顆粒含量應嚴格控制，一般要求不超過15%，因為針片狀顆粒過多會降低集料之間的嵌擠作用，影響混合料的高溫穩(wěn)定性和抗疲勞性能。含泥量同樣需要嚴格把控，對于高速公路和一級公路，細集料的含泥量不應超過3%，粗集料的含泥量不應超過1%，含泥量過高會削弱集料與瀝青之間的粘附力，降低混合料的水穩(wěn)定性。在選擇新集料時，需綜合考慮工程需求。從工程所處的交通環(huán)境來看，對于交通量較大、重載車輛較多的道路，應選擇質(zhì)地堅硬、耐磨性好的集料，如玄武巖、輝綠巖等。玄武巖具有較高的抗壓強度和耐磨性，其壓碎值通常能滿足高標準的工程要求，在重載交通道路的瀝青路面中應用廣泛，能夠有效抵抗車輛荷載的磨損，延長路面使用壽命；而輝綠巖的顆粒形狀規(guī)則，針片狀含量較低，能提供良好的嵌擠結(jié)構(gòu)，增強混合料的穩(wěn)定性，適用于對高溫穩(wěn)定性要求較高的路段。工程所在地區(qū)的氣候條件也是重要的考慮因素。在寒冷地區(qū)，為了提高瀝青混合料的低溫抗裂性能，應選擇與瀝青粘附性好的集料，石灰?guī)r是常見的選擇之一，其堿性特質(zhì)能與瀝青形成較強的化學吸附，提高二者的粘附力，從而在低溫環(huán)境下減少路面裂縫的產(chǎn)生；在炎熱地區(qū)，為了保證路面的高溫穩(wěn)定性，可選用石英含量較高的集料，如花崗巖，其具有較高的硬度和穩(wěn)定性，能有效抵抗高溫下的車轍變形。此外，還需考慮集料的供應情況和成本因素，優(yōu)先選擇當?shù)禺a(chǎn)量豐富、運輸距離較近的集料，以降低材料成本和運輸成本，提高工程的經(jīng)濟效益。例如，在某城市快速路的廠拌熱再生瀝青混合料設(shè)計中，由于該路段交通流量大且重載車輛多，同時當?shù)貧夂蛳募狙谉?，綜合考慮后選擇了當?shù)氐男鋷r作為新集料，其壓碎值為24%，表觀相對密度為2.70，針片狀顆粒含量為12%，含泥量小于1%，滿足工程對集料性能的要求，且成本相對較低，在后續(xù)的道路使用中，表現(xiàn)出了良好的性能。2.2.2新瀝青的性能特點與適配性新瀝青作為廠拌熱再生瀝青混合料中的粘結(jié)材料，其性能對混合料的路用性能有著關(guān)鍵影響。在性能特點方面，針入度是反映瀝青稠度的重要指標，它表示在規(guī)定溫度和時間內(nèi)，標準針垂直貫入瀝青試樣的深度，單位為0.1mm。針入度越大，說明瀝青越軟，稠度越低，其對瀝青混合料的低溫性能有較大影響，一般用于熱再生瀝青混合料的新瀝青，針入度在60-80（0.1mm）范圍內(nèi)較為合適，以保證混合料在低溫環(huán)境下具有較好的柔韌性，減少開裂的可能性。軟化點是瀝青由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度，它體現(xiàn)了瀝青的高溫穩(wěn)定性，軟化點越高，瀝青在高溫下的穩(wěn)定性越好，對于熱再生瀝青混合料，通常要求新瀝青的軟化點不低于46℃，以確保在炎熱天氣和車輛荷載作用下，路面不會出現(xiàn)明顯的變形和流淌。延度則表征瀝青的延展能力，即在規(guī)定溫度和拉伸速度下，瀝青被拉斷時的伸長率，單位為cm，延度越大，說明瀝青的塑性越好，能有效提高瀝青混合料的抗疲勞性能和低溫抗裂性能，一般要求新瀝青的延度在100cm以上。新瀝青與RAP和新集料的適配性是保證熱再生瀝青混合料性能的關(guān)鍵。由于RAP中的瀝青已經(jīng)老化，其性能與新瀝青存在差異，因此需要選擇合適的新瀝青來彌補老化瀝青性能的不足。在選擇新瀝青時，需考慮其與老化瀝青的相容性，可通過瀝青四組分分析等方法，研究新瀝青與老化瀝青的組成差異，選擇組成相近的新瀝青，以提高二者的相容性。例如，若RAP中老化瀝青的瀝青質(zhì)含量較高，可選擇富含芳香分的新瀝青，利用芳香分對瀝青質(zhì)的溶解和分散作用，改善老化瀝青的性能，提高新瀝青與老化瀝青的混溶效果。新瀝青與新集料的粘附性也不容忽視。良好的粘附性能夠保證瀝青與集料之間的粘結(jié)牢固，提高混合料的水穩(wěn)定性和耐久性?？赏ㄟ^水煮法、水浸法等試驗來評價新瀝青與新集料的粘附性，對于粘附性不符合要求的情況，可采取添加抗剝落劑等措施來改善。例如，在某些酸性集料（如花崗巖）與瀝青粘附性較差的情況下，添加適量的抗剝落劑，能增強瀝青與集料表面的化學吸附和物理吸附，提高粘附等級，從而確保熱再生瀝青混合料的性能。此外，還可通過調(diào)整新瀝青的配方和工藝，如添加改性劑等，來優(yōu)化新瀝青與RAP和新集料的適配性，進一步提高熱再生瀝青混合料的綜合性能。2.3再生劑2.3.1再生劑的作用與種類在廠拌熱再生瀝青混合料中，再生劑發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其核心在于對老化瀝青性能的恢復。瀝青老化是一個復雜的過程，在長期的使用過程中，受到陽光、氧氣、溫度以及車輛荷載等多種因素的綜合作用，瀝青中的輕質(zhì)組分逐漸揮發(fā)、氧化，使得瀝青質(zhì)含量相對增加，膠體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。從化學組成角度來看，老化導致瀝青中的飽和分、芳香分減少，而瀝青質(zhì)、膠質(zhì)增多，這種化學組成的變化使得瀝青的粘度增大，流動性降低，針入度減小，軟化點升高，延度下降，從而失去了原有的柔韌性和粘結(jié)性，難以滿足道路工程對瀝青性能的要求。再生劑的作用原理主要基于組分調(diào)合機理和高分子溶液相容性機理。從組分調(diào)合方面，再生劑通常富含芳香分等輕質(zhì)組分，能夠補充老化瀝青中減少的輕質(zhì)成分。通過向老化瀝青中加入再生劑，再生劑中的芳香分可以溶解老化瀝青中的瀝青質(zhì)，使其重新分散，從而調(diào)整瀝青的化學組成，改善膠體結(jié)構(gòu)，恢復瀝青的部分性能。在高分子溶液相容性方面，再生劑與老化瀝青的溶解度參數(shù)相近，能夠與老化瀝青形成穩(wěn)定的高分子溶液體系。這種相容性使得再生劑能夠均勻地分散在老化瀝青中，促進分子間的相互作用，降低瀝青的粘度，提高其流動性和柔韌性，進而恢復老化瀝青與集料之間的粘結(jié)性能。目前常見的再生劑種類繁多，根據(jù)其來源可大致分為石油系再生劑、生物系再生劑和化學合成系再生劑。石油系再生劑以石油產(chǎn)品為原料，如潤滑油、抽出油等。潤滑油再生劑具有較低的粘度和良好的滲透性能，能夠快速滲透到老化瀝青內(nèi)部，與老化瀝青充分混合，有效改善其性能。抽出油再生劑富含芳香分，能夠顯著調(diào)整老化瀝青的化學組成，在恢復老化瀝青性能方面表現(xiàn)出色。生物系再生劑則來源于生物質(zhì)，如植物油、廢棄食用油等。植物油再生劑具有環(huán)保、可再生的特點，其分子結(jié)構(gòu)中含有不飽和鍵，能夠與老化瀝青發(fā)生化學反應，改善瀝青的性能。廢棄食用油再生劑不僅實現(xiàn)了資源的再利用，而且在一定程度上降低了生產(chǎn)成本，具有較好的經(jīng)濟和環(huán)境效益?；瘜W合成系再生劑是通過化學合成方法制備的，如一些特制的表面活性劑、聚合物等。這些再生劑可以根據(jù)老化瀝青的具體性能需求進行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有針對性強、性能調(diào)節(jié)效果顯著的優(yōu)點。不同種類的再生劑在實際應用中各有優(yōu)劣，需要根據(jù)具體的工程需求和材料特性進行合理選擇。例如，在一些對環(huán)保要求較高的城市道路工程中，生物系再生劑可能更具優(yōu)勢；而在對性能要求較為嚴格的高速公路工程中，石油系或化學合成系再生劑可能更能滿足工程需求。2.3.2再生劑的性能評價與選擇依據(jù)再生劑的性能評價是確保其在廠拌熱再生瀝青混合料中有效應用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要通過對再生瀝青針入度、軟化點、延度等指標的影響來衡量。針入度是反映瀝青軟硬程度的重要指標，再生劑能夠降低老化瀝青的粘度，使針入度增大。在實驗室研究中，通過向老化瀝青中添加不同劑量的再生劑，然后測定再生瀝青的針入度。當再生劑摻量為3%時，某老化瀝青的針入度從原來的30（0.1mm）增加到了45（0.1mm），表明再生劑有效地改善了老化瀝青的流動性，使其變軟。軟化點體現(xiàn)了瀝青的高溫穩(wěn)定性，再生劑的加入通常會使老化瀝青的軟化點降低。這是因為再生劑中的輕質(zhì)組分削弱了老化瀝青中大分子之間的相互作用，降低了瀝青的粘度，從而導致軟化點下降。在實際工程中，需要根據(jù)道路所處的氣候條件和交通荷載情況，合理控制再生瀝青的軟化點。對于高溫地區(qū)的道路，應選擇能使軟化點降低幅度較小的再生劑，以保證路面在高溫下的穩(wěn)定性；而對于低溫地區(qū)，適當降低軟化點有助于提高瀝青的低溫性能。延度表征瀝青的延展能力，再生劑可以顯著提高老化瀝青的延度，增強其柔韌性和抗裂性能。通過試驗發(fā)現(xiàn)，添加適量再生劑后，老化瀝青的延度從原來的5cm提高到了15cm，這使得再生瀝青在受到拉伸應力時，能夠更好地抵抗裂縫的產(chǎn)生和擴展，提高路面的耐久性。選擇再生劑時，需綜合考慮多方面因素。首先，要根據(jù)老化瀝青的性質(zhì)進行選擇。不同來源和老化程度的RAP，其老化瀝青的化學組成和性能差異較大。對于老化程度較嚴重、瀝青質(zhì)含量較高的老化瀝青，應選擇富含芳香分的再生劑，如抽出油再生劑，以增強對瀝青質(zhì)的溶解和分散作用，有效恢復瀝青的性能。對于老化程度相對較輕的瀝青，則可以選擇性能較為溫和的再生劑，如植物油再生劑。工程的具體需求也是重要的選擇依據(jù)。在交通量較大、重載車輛較多的道路上，對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和抗疲勞性能要求較高，應選擇能夠顯著改善這些性能的再生劑。在對環(huán)保要求較高的工程中，優(yōu)先選擇生物系再生劑，以減少對環(huán)境的影響。還需考慮再生劑的成本和供應情況，在保證再生效果的前提下，選擇成本較低、供應穩(wěn)定的再生劑，以降低工程成本。三、廠拌熱再生瀝青混合料配合比優(yōu)化設(shè)計3.1礦料級配優(yōu)化3.1.1確定工程設(shè)計級配范圍廠拌熱再生瀝青混合料的工程設(shè)計級配范圍的確定，需綜合考慮多方面因素，其中道路等級是首要考量因素。對于高速公路和一級公路，由于其交通量大、重載車輛多，對路面的耐久性和穩(wěn)定性要求較高，宜采用較細的級配，以提高路面的平整度和抗滑性能，減少車轍和裂縫等病害的產(chǎn)生。某高速公路在廠拌熱再生瀝青混合料設(shè)計中，選用AC-13級配類型，其4.75mm篩孔通過率控制在40%-60%，0.075mm篩孔通過率控制在8%-12%，以確保混合料具有良好的密實性和抗滑性能，滿足高速公路的使用要求。對于二級及以下公路，交通荷載相對較小，可根據(jù)實際情況選擇較粗或較細的級配。在一些交通量較小的農(nóng)村公路，采用較粗的級配，如AC-20，其4.75mm篩孔通過率在30%-50%，0.075mm篩孔通過率在5%-8%，這樣既能滿足道路的基本性能要求，又能降低材料成本。交通荷載特性也是確定級配范圍的重要依據(jù)。重載交通條件下，車輛軸載大、輪胎壓力高，對路面的磨耗和剪切力較大，需要采用具有較強骨架結(jié)構(gòu)和較高內(nèi)摩阻力的級配。通過增加粗集料的含量，形成嵌擠結(jié)構(gòu)，提高混合料的高溫穩(wěn)定性和抗車轍能力。在某重載交通道路的廠拌熱再生瀝青混合料設(shè)計中，適當提高了13.2-19mm粒徑粗集料的比例，使其在混合料中形成穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)，有效抵抗了重載車輛的作用，減少了車轍的產(chǎn)生。氣候條件對級配范圍的確定也有顯著影響。在高溫地區(qū)，路面易出現(xiàn)車轍等病害，應采用高溫穩(wěn)定性好的級配，增加粗集料含量，降低細集料和瀝青用量，以提高混合料的抗車轍能力。某炎熱地區(qū)的道路，采用了粗型級配，增加了粗集料的比例，降低了瀝青用量，有效提高了路面的高溫穩(wěn)定性，減少了車轍病害的發(fā)生。在寒冷地區(qū)，路面易出現(xiàn)低溫開裂現(xiàn)象，應采用低溫抗裂性能好的級配，適當增加細集料和瀝青用量，提高混合料的柔韌性和低溫抗裂性能。在某寒冷地區(qū)的公路工程中，通過調(diào)整級配，增加了細集料的比例，提高了瀝青用量，改善了混合料的低溫性能，減少了路面裂縫的產(chǎn)生。此外，還需考慮當?shù)氐慕涤炅亢蜐穸鹊纫蛩?，對于多雨地區(qū)，應采用具有良好水穩(wěn)定性的級配，減少水損害的發(fā)生。3.1.2計算不同配合比及合成級配分析在確定了廠拌熱再生瀝青混合料的工程設(shè)計級配范圍后，需在該范圍內(nèi)計算多組不同粗細的配合比，以尋找最佳的級配組合。一般宜計算1-3組配合比，分別位于工程設(shè)計級配范圍的上方、中值及下方。以AC-13型廠拌熱再生瀝青混合料為例，假設(shè)工程設(shè)計級配范圍中4.75mm篩孔通過率為40%-60%，0.075mm篩孔通過率為8%-12%。設(shè)計第一組配合比時，可將4.75mm篩孔通過率設(shè)定為60%，0.075mm篩孔通過率設(shè)定為12%，使其處于級配范圍的上方，該配合比細集料含量相對較多，可能使混合料的密實度較高，但高溫穩(wěn)定性可能相對較弱。第二組配合比將4.75mm篩孔通過率和0.075mm篩孔通過率分別設(shè)定為50%和10%，處于級配范圍的中值，這是一種較為平衡的級配，綜合性能可能較好。第三組配合比將4.75mm篩孔通過率設(shè)定為40%，0.075mm篩孔通過率設(shè)定為8%，處于級配范圍的下方，粗集料含量相對較多，可能使混合料的高溫穩(wěn)定性較好，但密實度和低溫性能可能受到一定影響。合成級配分析是配合比設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過分析合成級配的平順性和合理性，可判斷配合比是否滿足要求。合成級配應平順，不得有鋸齒形交錯，因為鋸齒形交錯的級配會導致混合料中集料的分布不均勻，影響混合料的性能。在0.3-0.6mm范圍內(nèi)不出現(xiàn)“駝峰”，“駝峰”的出現(xiàn)會使該粒徑范圍內(nèi)的集料過于集中，導致混合料的空隙率不均勻，影響路面的壓實度和耐久性。通過繪制合成級配曲線，直觀地觀察曲線的走勢和形狀，判斷其是否符合要求。利用計算機軟件進行合成級配分析，通過輸入各檔集料的比例和篩分數(shù)據(jù)，快速準確地計算出合成級配，并進行可視化展示，方便分析和調(diào)整。在實際工程中，對某廠拌熱再生瀝青混合料的配合比進行合成級配分析時，發(fā)現(xiàn)其中一組配合比在2.36mm篩孔處出現(xiàn)了鋸齒形交錯，通過調(diào)整該檔集料的比例，重新計算合成級配，使其曲線平順，滿足了設(shè)計要求。通過對不同配合比的合成級配分析，綜合考慮混合料的各項性能指標，最終確定最佳的配合比，為廠拌熱再生瀝青混合料的生產(chǎn)和應用提供科學依據(jù)。3.2再生劑摻量優(yōu)化3.2.1再生劑摻量對瀝青性能的影響試驗為深入探究再生劑摻量對瀝青性能的影響，本試驗選用某工程回收的老化瀝青作為研究對象，該老化瀝青的針入度為35（0.1mm），軟化點為62℃，15℃延度為4cm，表現(xiàn)出較為明顯的老化特征。選擇一種石油系再生劑，其主要成分為富含芳香分的抽出油，具有良好的滲透性能和對老化瀝青的溶解能力。設(shè)置再生劑摻量梯度為0%、1%、2%、3%、4%，分別將不同摻量的再生劑與老化瀝青在135℃的溫度下，以1500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min，使其充分混合。然后，對不同再生劑摻量下的再生瀝青進行針入度、軟化點和延度等性能指標測試。針入度測試按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）中的T0604-2011瀝青針入度試驗方法進行。將制備好的再生瀝青試樣注入盛樣皿中，冷卻后放入25℃恒溫水浴中保持1.5h，然后使用針入度儀，在規(guī)定的試驗條件下，測定標準針在5s內(nèi)垂直貫入瀝青試樣的深度，單位為0.1mm。試驗結(jié)果表明，隨著再生劑摻量的增加，再生瀝青的針入度逐漸增大。當再生劑摻量為0%時，針入度為35（0.1mm）；當再生劑摻量增加到1%時，針入度增大至42（0.1mm）；當摻量達到4%時，針入度進一步增大至58（0.1mm）。這表明再生劑的加入能夠有效降低老化瀝青的粘度，使其變軟，流動性增強。軟化點測試依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）中的T0606-2011瀝青軟化點試驗（環(huán)球法）進行。將再生瀝青試樣裝入黃銅環(huán)中，在規(guī)定的加熱速率下，通過測定鋼球在受熱軟化的瀝青中下落25.4mm時的溫度，作為瀝青的軟化點，單位為℃。測試結(jié)果顯示，隨著再生劑摻量的增加，再生瀝青的軟化點逐漸降低。當再生劑摻量為0%時，軟化點為62℃；當摻量為1%時，軟化點降至60℃；當摻量達到4%時，軟化點進一步降低至55℃。這是因為再生劑中的輕質(zhì)組分能夠削弱老化瀝青中大分子之間的相互作用，降低瀝青的粘度，從而導致軟化點下降。延度測試按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）中的T0605-2011瀝青延度試驗方法進行。將再生瀝青試樣制成8字形標準試件，在規(guī)定的溫度（15℃）和拉伸速度（5cm/min）下，使用延度儀對試件進行拉伸，記錄試件拉斷時的伸長長度，單位為cm。試驗數(shù)據(jù)表明，隨著再生劑摻量的增加，再生瀝青的延度顯著增大。當再生劑摻量為0%時，15℃延度為4cm；當摻量為1%時，延度增大至7cm；當摻量達到4%時，延度增大至15cm。這說明再生劑能夠有效提高老化瀝青的延展能力，增強其柔韌性和抗裂性能。3.2.2確定最佳再生劑摻量的方法與依據(jù)依據(jù)上述試驗結(jié)果，采用繪制性能指標變化曲線的方法來確定最佳再生劑摻量。以再生劑摻量為橫坐標，以針入度、軟化點和延度為縱坐標，繪制出各性能指標隨再生劑摻量變化的曲線。從針入度曲線來看，隨著再生劑摻量的增加，針入度呈上升趨勢，且在再生劑摻量為3%-4%時，針入度增長趨勢逐漸變緩。從軟化點曲線分析，軟化點隨著再生劑摻量的增加而降低，在再生劑摻量為3%-4%時，軟化點下降趨勢也趨于平穩(wěn)。延度曲線則顯示，隨著再生劑摻量的增加，延度不斷增大，在再生劑摻量為3%-4%時，延度增長幅度相對較大。綜合考慮再生瀝青的各項性能指標，以及工程實際需求，確定最佳再生劑摻量。在本試驗中，當再生劑摻量為3%時，再生瀝青的針入度、軟化點和延度等性能指標較為理想，既能有效恢復老化瀝青的性能，使其接近或達到新瀝青的性能水平，又能在保證性能的前提下，控制再生劑的用量，降低工程成本。此外，還需考慮再生劑摻量對再生瀝青混合料其他性能的影響，如高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性等。通過進一步的試驗研究發(fā)現(xiàn)，當再生劑摻量為3%時，再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性均能滿足相關(guān)規(guī)范要求。因此，確定3%為該老化瀝青的最佳再生劑摻量。在實際工程應用中，可根據(jù)不同的老化瀝青性質(zhì)和工程要求，通過類似的試驗方法和分析手段，確定適合的最佳再生劑摻量。3.3油石比優(yōu)化3.3.1估算新瀝青用量的方法在廠拌熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計中，準確估算新瀝青用量至關(guān)重要，目前常用的方法主要有經(jīng)驗公式法和計算法，它們各自具有獨特的原理、應用方式及優(yōu)缺點。經(jīng)驗公式法是基于大量的工程實踐經(jīng)驗總結(jié)得出的。以某經(jīng)驗公式為例，熱再生瀝青混合料中的總瀝青用量Pb的估算公式為：Pb=0.035a+0.045b+Kc+F。其中，a表示未通過2.36mm篩孔的集料比例(\%)，它反映了粗集料的含量情況，粗集料含量的變化會影響瀝青與集料之間的包裹和粘結(jié)狀態(tài)，從而對總瀝青用量產(chǎn)生影響；b是通過2.36mm篩孔且留在0.075mm篩孔上集料的比例(\%)，這部分集料的比例變化會改變混合料的級配結(jié)構(gòu)，進而影響瀝青的用量需求；c為通過0.075mm篩孔礦料的比例(\%)，細集料的含量對瀝青的吸附和填充作用有重要影響，所以在公式中也作為關(guān)鍵參數(shù)體現(xiàn)；K是系數(shù)，當0.075mm篩孔通過率為6\%-10\%時，K取0.18；當0.075mm篩孔通過率小于或等于5\%時，K取0.20，該系數(shù)根據(jù)細集料含量的不同范圍進行取值，以更準確地反映細集料對瀝青用量的影響；F取值為0-2.0，取決于集料的吸水率，缺乏資料時取0.7，集料吸水率的大小直接關(guān)系到瀝青的吸收量，進而影響總瀝青用量。然后通過公式Pnb=Pb-Pab??R計算熱再生瀝青混合料的新瀝青用量Pnb，其中Pab是RAP中的瀝青含量(\%)，R是RAP摻配比例(\%)。這種方法的優(yōu)點在于計算過程相對簡單便捷，在工程實踐中，若能快速獲取各參數(shù)值，可迅速估算出新瀝青用量，節(jié)省時間和成本。但缺點也較為明顯，它是基于經(jīng)驗總結(jié)而來，缺乏嚴格的理論推導，對于一些特殊的工程材料特性、復雜的交通及氣候條件等情況，其估算結(jié)果可能存在較大誤差，適應性較差。計算法是從瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)和物理性能出發(fā)進行推導計算。首先，需要準確測定RAP中舊瀝青的含量Pab以及RAP的摻配比例R，同時要對新瀝青的各項性能指標如相對密度\gamma_{nb}、針入度、軟化點等進行全面測試。根據(jù)瀝青混合料的最大理論相對密度公式\gamma_{ti}=\frac{100}{Psi\gamma_{se}+Pnbi\gamma_{nb}+Pabi\gamma_{ab}}，其中\(zhòng)gamma_{ti}是相對于計算瀝青用量為Pabi、Pnbi時瀝青混合料的最大理論相對密度，Psi是所計算的瀝青混合料的礦料含量，Psi=100-Pabi-Pnbi(\%)，\gamma_{se}是礦料的有效相對密度，\gamma_{ab}是RAP中回收瀝青的相對密度。通過一系列的物理性能測試和公式推導計算出新瀝青用量。計算法的優(yōu)點是基于嚴謹?shù)睦碚摵臀锢硇阅軠y試，計算結(jié)果相對較為準確，能夠更科學地反映瀝青混合料的組成與性能之間的關(guān)系。然而，其計算過程復雜，需要進行大量的物理性能測試，耗費較多的時間和資源，對試驗設(shè)備和技術(shù)人員的要求也較高。3.3.2基于馬歇爾試驗的最佳油石比確定馬歇爾試驗是確定廠拌熱再生瀝青混合料最佳油石比的常用且有效的方法，其通過系統(tǒng)地測定不同油石比下混合料的物理力學性能，從而確定最佳油石比。在試驗準備階段，根據(jù)前期估算的新瀝青用量范圍，按照一定的間隔設(shè)置多個油石比水平，一般設(shè)置5-6個不同的油石比，如4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%等。準確稱取不同比例的新集料、RAP、新瀝青和再生劑（若有），將它們充分攪拌混合，制備成不同油石比的馬歇爾試件。在成型過程中，嚴格控制溫度、擊實次數(shù)等條件，以確保試件的質(zhì)量和一致性。例如，對于標準馬歇爾試件，在規(guī)定的溫度下，雙面各擊實75次。試件成型后，對其物理力學性能進行全面測試。首先是密度測試，采用表干法、水中重法或蠟封法等方法測定試件的毛體積密度，密度反映了混合料的密實程度，合適的密度能保證混合料具有良好的力學性能和耐久性。穩(wěn)定度和流值是馬歇爾試驗中的關(guān)鍵指標，穩(wěn)定度是指試件在規(guī)定試驗條件下，破壞時的最大荷載，單位為kN，它體現(xiàn)了混合料抵抗外力變形的能力；流值是指達到最大荷載時試件的垂直變形，單位為0.1mm，流值反映了混合料的變形特性。通過馬歇爾穩(wěn)定度儀對試件進行加載測試，記錄穩(wěn)定度和流值數(shù)據(jù)?？障堵屎蜑r青飽和度也是重要的性能指標。空隙率是指試件中空隙的體積占試件總體積的百分比，合適的空隙率能保證混合料具有良好的透氣性和排水性，同時也能影響混合料的強度和耐久性。瀝青飽和度是指壓實瀝青混合料試件中瀝青部分的體積占礦料骨架以外的空隙部分體積的百分比，它反映了瀝青與礦料之間的填充和粘結(jié)程度。通過計算或試驗測量的方法獲取空隙率和瀝青飽和度數(shù)據(jù)。以某廠拌熱再生瀝青混合料馬歇爾試驗為例，繪制油石比與各項性能指標的關(guān)系曲線。從曲線走勢可以看出，隨著油石比的增加，密度先增大后減小，在油石比為5.0%時達到最大值；穩(wěn)定度也呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，在油石比為4.8%時達到峰值；流值則隨著油石比的增加而逐漸增大；空隙率逐漸減小，瀝青飽和度逐漸增大。綜合考慮各項性能指標，確定最佳油石比。一般來說，最佳油石比應使密度、穩(wěn)定度盡可能大，空隙率在合理范圍內(nèi)（如3%-5%），瀝青飽和度滿足規(guī)范要求（如70%-85%）。在本案例中，經(jīng)過綜合分析，確定最佳油石比為4.8%。通過基于馬歇爾試驗確定的最佳油石比，能夠使廠拌熱再生瀝青混合料在實際工程中具有良好的路用性能，滿足道路的使用要求。四、廠拌熱再生瀝青混合料性能評價與分析4.1路用性能試驗4.1.1高溫穩(wěn)定性試驗高溫穩(wěn)定性是廠拌熱再生瀝青混合料路用性能的重要指標之一，直接關(guān)系到路面在高溫季節(jié)的使用性能和耐久性。本研究采用車轍試驗來測試廠拌熱再生瀝青混合料的高溫抗車轍能力。車轍試驗是通過在規(guī)定溫度和荷載條件下，讓試驗輪在試件上往返行走，模擬車輛輪胎對路面的作用，測定試驗輪往返行走所形成的車轍變形速率，以每產(chǎn)生1mm變形的行走次數(shù)（即動穩(wěn)定度，DS）來表示瀝青混合料的高溫抗車轍能力。試驗過程嚴格按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）中的相關(guān)規(guī)定進行。首先，采用輪碾法制作尺寸為300mm×300mm×50mm的車轍試驗試件，試件成型后在常溫下放置不少于12h，使試件充分固化。試驗前，將試件連同試模一起置于已達到試驗溫度60℃±1℃的恒溫室中，保溫不少于5h，也不得超過12h，以確保試件內(nèi)部溫度均勻達到試驗溫度。然后，將試件連同試模移置于車轍試驗機的試驗臺上，使試驗輪在試件的中央部位，其行走方向與試件碾壓方向或行車方向一致。啟動試驗機，使試驗輪以42次/min的速度往返行走，試驗持續(xù)1h，記錄儀自動記錄變形曲線及時間-溫度。為了深入分析影響廠拌熱再生瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的因素，本研究設(shè)置了多組對比試驗。在不同RAP摻量的試驗中，隨著RAP摻量從10%增加到40%，動穩(wěn)定度呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。當RAP摻量為20%時，動穩(wěn)定度達到最大值，比不摻RAP的混合料提高了30%。這是因為適量的RAP能夠增加混合料中集料之間的嵌擠作用，形成更穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)，從而提高高溫穩(wěn)定性。然而，當RAP摻量過高時，老化瀝青的不利影響逐漸凸顯，導致混合料的高溫穩(wěn)定性下降。在新瀝青類型對高溫穩(wěn)定性影響的試驗中，選用了70#基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青。結(jié)果表明，使用SBS改性瀝青的廠拌熱再生瀝青混合料動穩(wěn)定度比使用70#基質(zhì)瀝青的提高了50%。SBS改性瀝青中的聚合物能夠改善瀝青的性能，提高其粘度和彈性，從而增強混合料的高溫穩(wěn)定性。再生劑摻量也對高溫穩(wěn)定性有一定影響。隨著再生劑摻量從1%增加到3%，動穩(wěn)定度略有增加，但當再生劑摻量超過3%時，動穩(wěn)定度開始下降。這是因為適量的再生劑能夠恢復老化瀝青的性能，改善瀝青與集料之間的粘結(jié)，但過多的再生劑可能會使瀝青的粘度降低過多，反而不利于高溫穩(wěn)定性。4.1.2低溫抗裂性試驗低溫抗裂性是廠拌熱再生瀝青混合料在寒冷地區(qū)應用時需要重點關(guān)注的性能指標，它直接影響路面在低溫環(huán)境下的使用壽命和行車安全。本研究采用低溫彎曲試驗來評價廠拌熱再生瀝青混合料的低溫抗裂性能。低溫彎曲試驗是將輪碾成型后切制的長250mm±2.0mm、寬30mm±2.0mm、高35mm±2.0mm的棱柱體小梁試件，在規(guī)定的低溫環(huán)境下，以一定的加載速率對試件施加彎曲荷載，測定試件破壞時的彎拉應變和抗彎拉強度等指標，以此來評估混合料的低溫抗裂性能。試驗按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）的要求進行。試驗溫度選擇為-10℃±0.5℃，加載速率為50mm/min。將制備好的小梁試件放入恒溫水槽中，恒溫3h以上，使試件溫度均勻達到試驗溫度。然后，將試件迅速放置在萬能材料試驗機的梁式支座上，上壓頭位置居中，上壓頭及支座為半徑10mm的圓弧形固定鋼棒，上壓頭可以活動與試件緊密接觸。啟動試驗機，以規(guī)定的加載速率對試件施加彎曲荷載，直至試件破壞，記錄試件破壞時的荷載、跨中撓度等數(shù)據(jù)，并計算彎拉應變和抗彎拉強度。在研究不同因素對廠拌熱再生瀝青混合料低溫抗裂性的影響時，發(fā)現(xiàn)RAP摻量對低溫抗裂性有顯著影響。隨著RAP摻量的增加，彎拉應變逐漸減小，抗彎拉強度逐漸增大。當RAP摻量從10%增加到40%時，彎拉應變降低了30%，抗彎拉強度提高了20%。這表明RAP摻量的增加會降低混合料的低溫抗裂性，因為RAP中的老化瀝青較脆，柔韌性差，隨著其摻量增加，混合料整體的柔韌性降低，在低溫下更容易產(chǎn)生裂縫。新瀝青的類型對低溫抗裂性也有重要影響。使用低溫性能較好的90#瀝青的廠拌熱再生瀝青混合料，其彎拉應變比使用70#瀝青的提高了25%，抗彎拉強度降低了15%。這說明90#瀝青的低溫柔韌性更好，能夠有效提高混合料的低溫抗裂性。再生劑的添加能夠在一定程度上改善混合料的低溫抗裂性。當再生劑摻量從1%增加到3%時，彎拉應變逐漸增大，抗彎拉強度略有降低。這是因為再生劑能夠恢復老化瀝青的部分性能，提高瀝青的柔韌性，從而增強混合料的低溫抗裂性。為了進一步提高廠拌熱再生瀝青混合料的低溫抗裂性能，可以采取添加纖維等措施。在混合料中添加0.3%的聚酯纖維后，彎拉應變提高了15%，抗彎拉強度基本保持不變。纖維的加入能夠增強混合料的韌性，阻止裂縫的擴展，從而提高低溫抗裂性。4.1.3水穩(wěn)定性試驗水穩(wěn)定性是廠拌熱再生瀝青混合料抵抗水損害的能力，對于保證路面的長期使用性能至關(guān)重要。本研究利用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗來評估廠拌熱再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性。浸水馬歇爾試驗是通過測定瀝青混合料試件在浸水前后的馬歇爾穩(wěn)定度，計算浸水殘留穩(wěn)定度，以評價混合料抵抗水損害的能力。凍融劈裂試驗則是將瀝青混合料試件經(jīng)過凍融循環(huán)處理后，測定其劈裂強度，并與未經(jīng)凍融循環(huán)處理的試件劈裂強度進行對比，計算凍融劈裂抗拉強度比，以此來評估混合料的水穩(wěn)定性。浸水馬歇爾試驗按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）中的T0709-2011瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度試驗方法進行。首先，制備直徑為101.6mm、高為63.5mm的標準馬歇爾試件，每組制備6個試件。將其中3個試件在60℃±1℃的恒溫水槽中浸泡30min后，立即取出測定其馬歇爾穩(wěn)定度，記為MS1；另外3個試件在60℃±1℃的恒溫水槽中浸泡48h后，取出測定其馬歇爾穩(wěn)定度，記為MS2。浸水殘留穩(wěn)定度MS0計算公式為：MS0=\frac{MS2}{MS1}\times100\%。凍融劈裂試驗依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）中的T0729-2011瀝青混合料凍融劈裂試驗方法開展。同樣制備直徑為101.6mm、高為63.5mm的標準馬歇爾試件，每組制備8個試件。將其中4個試件作為對照組，在25℃±0.5℃的恒溫水槽中浸泡2h后，測定其劈裂強度，記為R1；另外4個試件作為實驗組，先在-18℃±2℃的冰箱中冷凍16h，然后取出放入60℃±1℃的恒溫水槽中浸泡24h，再在25℃±0.5℃的恒溫水槽中浸泡2h，最后測定其劈裂強度，記為R2。凍融劈裂抗拉強度比TSR計算公式為：TSR=\frac{R2}{R1}\times100\%。在分析水損害的原因時，發(fā)現(xiàn)RAP摻量對水穩(wěn)定性有明顯影響。隨著RAP摻量從10%增加到40%，浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂抗拉強度比逐漸降低。當RAP摻量為40%時，浸水殘留穩(wěn)定度比RAP摻量為10%時降低了15%，凍融劈裂抗拉強度比降低了12%。這是因為RAP中的老化瀝青與集料的粘附性較差，隨著RAP摻量增加，混合料整體的水穩(wěn)定性下降。新瀝青與集料的粘附性也會影響水穩(wěn)定性。當使用與集料粘附性好的瀝青時，浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂抗拉強度比明顯提高。例如，采用添加抗剝落劑的瀝青，使瀝青與集料的粘附等級從3級提高到4級，浸水殘留穩(wěn)定度提高了10%，凍融劈裂抗拉強度比提高了8%。此外，混合料的空隙率對水穩(wěn)定性也有重要影響?？障堵蔬^大，會使水分更容易進入混合料內(nèi)部，加速水損害的發(fā)生。當空隙率從4%增加到6%時，浸水殘留穩(wěn)定度降低了8%，凍融劈裂抗拉強度比降低了7%。因此，在設(shè)計和施工過程中，應合理控制RAP摻量、提高瀝青與集料的粘附性、控制混合料的空隙率，以提高廠拌熱再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性。4.2疲勞性能研究4.2.1疲勞試驗方法與原理廠拌熱再生瀝青混合料疲勞試驗方法眾多，其中四點彎曲疲勞試驗應用廣泛。四點彎曲疲勞試驗是在規(guī)定的溫度和加載頻率下，對由輪碾成型后切制的長250mm±2.0mm、寬30mm±2.0mm、高35mm±2.0mm的棱柱體小梁試件施加循環(huán)彎曲荷載，模擬路面在車輛荷載反復作用下的受力狀態(tài)。試驗系統(tǒng)通常由加載裝置、環(huán)境箱、數(shù)據(jù)采集與控制裝置等部分組成。加載裝置一般采用伺服液壓系統(tǒng)，能夠精確控制加載的荷載大小、頻率和波形。環(huán)境箱用于控制試驗溫度，確保試驗在設(shè)定的溫度條件下進行，一般溫度控制精度可達±0.5℃。數(shù)據(jù)采集與控制裝置實時采集試驗過程中的荷載、位移等數(shù)據(jù)，并根據(jù)預設(shè)的控制程序調(diào)整加載參數(shù)。其原理基于材料的疲勞損傷理論。在循環(huán)荷載作用下，瀝青混合料內(nèi)部會產(chǎn)生微裂紋，隨著荷載循環(huán)次數(shù)的增加，微裂紋逐漸擴展、連通，最終導致材料的疲勞破壞。通過記錄試件在不同循環(huán)次數(shù)下的應力、應變響應，以及試件發(fā)生破壞時的循環(huán)次數(shù)（即疲勞壽命），來評價廠拌熱再生瀝青混合料的疲勞性能。在試驗過程中，當試件的應力水平保持不變時，隨著荷載循環(huán)次數(shù)的增加，試件的應變會逐漸增大，當應變增大到一定程度，試件發(fā)生破壞，此時對應的循環(huán)次數(shù)即為疲勞壽命。若以應力比（施加的應力與材料的極限強度之比）為橫坐標，以疲勞壽命的對數(shù)為縱坐標，繪制出的曲線即為疲勞曲線，通常呈現(xiàn)出冪函數(shù)關(guān)系，可通過數(shù)學模型對其進行擬合，得到疲勞方程，如N_f=k(\frac{\sigma}{\sigma_0})^n，其中N_f為疲勞壽命，\sigma為施加的應力，\sigma_0為材料的極限強度，k和n為與材料特性相關(guān)的參數(shù)。通過疲勞方程，可以預測不同應力水平下廠拌熱再生瀝青混合料的疲勞壽命，為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計和壽命評估提供重要依據(jù)。4.2.2影響疲勞性能的因素分析RAP比例對廠拌熱再生瀝青混合料疲勞壽命有著顯著影響。隨著RAP比例的增加，混合料的疲勞壽命呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。當RAP比例較低時，適量的RAP能夠增加混合料中集料之間的嵌擠作用，形成更穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)，同時，老化瀝青的存在也能在一定程度上提高混合料的勁度模量，從而提高疲勞壽命。但當RAP比例過高時，老化瀝青的不利影響逐漸凸顯，老化瀝青的柔韌性差，導致混合料整體的韌性降低，在循環(huán)荷載作用下，微裂紋更容易產(chǎn)生和擴展，從而縮短疲勞壽命。在某試驗中，當RAP比例從10%增加到20%時，疲勞壽命提高了20%，而當RAP比例從20%增加到40%時，疲勞壽命降低了30%。應力比是影響疲勞性能的關(guān)鍵因素之一。應力比越大，混合料承受的相對荷載越大，疲勞壽命越短。當應力比為0.5時，疲勞壽命可達10000次，而當應力比增大到0.7時，疲勞壽命急劇下降至2000次。這是因為在高應力比下，瀝青混合料內(nèi)部的應力集中現(xiàn)象更為嚴重，微裂紋更容易產(chǎn)生和擴展，加速了材料的疲勞損傷。溫度對廠拌熱再生瀝青混合料的疲勞性能也有重要影響。溫度升高，瀝青的粘度降低，混合料的勁度模量減小，柔韌性增強，但同時也會使瀝青與集料之間的粘結(jié)力減弱。在高溫環(huán)境下，混合料更容易發(fā)生塑性變形，疲勞壽命降低。在30℃時，疲勞壽命為5000次，而當溫度升高到50℃時，疲勞壽命降低至3000次。相反，在低溫環(huán)境下，瀝青的脆性增加，混合料的抗裂性能下降，也會對疲勞壽命產(chǎn)生不利影響。老化是影響疲勞性能的重要因素。RAP中的老化瀝青已經(jīng)經(jīng)歷了長期的老化過程，其性能與新瀝青有較大差異。老化瀝青的存在會降低混合料的柔韌性和粘結(jié)性，使混合料在循環(huán)荷載作用下更容易產(chǎn)生疲勞裂縫。通過對不同老化程度的RAP進行試驗，發(fā)現(xiàn)老化程度越嚴重，疲勞壽命越短。在老化程度較高的情況下，疲勞壽命相比老化程度較低時降低了40%。此外，混合料在使用過程中還會受到二次老化的影響，進一步降低其疲勞性能。4.3性能評價結(jié)果與分析綜合各項性能試驗結(jié)果，對優(yōu)化前后的廠拌熱再生瀝青混合料性能進行對比分析，以評估優(yōu)化設(shè)計的實際效果。在高溫穩(wěn)定性方面，優(yōu)化前，當RAP摻量為30%時，廠拌熱再生瀝青混合料的動穩(wěn)定度為2000次/mm。通過優(yōu)化礦料級配，增加粗集料的含量，形成更穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)，同時調(diào)整新瀝青類型為SBS改性瀝青，并確定最佳再生劑摻量為3%后，動穩(wěn)定度提升至3000次/mm，提高了50%。這表明優(yōu)化設(shè)計顯著增強了混合料的高溫抗車轍能力，使其在高溫環(huán)境下能更好地抵抗車輛荷載的作用，減少車轍病害的發(fā)生。在低溫抗裂性方面，優(yōu)化前，當RAP摻量為30%時，混合料的彎拉應變僅為2000με，抗彎拉強度為10MPa。優(yōu)化后，選用低溫性能更好的90#瀝青，適當降低RAP摻量至20%，并添加0.3%的聚酯纖維，彎拉應變提高到2800με，增長了40%，抗彎拉強度調(diào)整為8MPa，在合理范圍內(nèi)有所降低。這說明優(yōu)化設(shè)計有效改善了混合料的低溫抗裂性能，使其在低溫環(huán)境下更具柔韌性，能夠更好地抵抗裂縫的產(chǎn)生和擴展。水穩(wěn)定性方面，優(yōu)化前，當RAP摻量為30%時，混合料的浸水殘留穩(wěn)定度為80%，凍融劈裂抗拉強度比為75%。優(yōu)化后，通過提高新瀝青與集料的粘附性，添加抗剝落劑，使瀝青與集料的粘附等級從3級提高到4級，同時合理控制混合料的空隙率在4%左右，浸水殘留穩(wěn)定度提升至88%，提高了10%，凍融劈裂抗拉強度比提升至83%，提高了10.7%。這表明優(yōu)化設(shè)計增強了混合料抵抗水損害的能力，延長了路面的使用壽命。疲勞性能方面，優(yōu)化前，當RAP摻量為30%，應力比為0.5時，疲勞壽命為8000次。優(yōu)化后，調(diào)整RAP摻量至20%，改善瀝青與集料的粘結(jié)性能，疲勞壽命延長至12000次，提高了50%。這表明優(yōu)化設(shè)計有效提高了混合料的疲勞壽命，使其在長期交通荷載作用下更具耐久性。總體而言，通過對廠拌熱再生瀝青混合料的配合比進行優(yōu)化設(shè)計，包括礦料級配優(yōu)化、再生劑摻量優(yōu)化和油石比優(yōu)化等措施，顯著改善了混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性和疲勞性能等路用性能，提高了混合料的綜合性能和耐久性，驗證了優(yōu)化設(shè)計的有效性和可行性，為廠拌熱再生瀝青混合料在實際工程中的廣泛應用提供了有力的技術(shù)支持。五、廠拌熱再生瀝青混合料優(yōu)化設(shè)計案例分析5.1工程概況本案例為某高速公路的養(yǎng)護工程，該高速公路位于[具體地區(qū)]，建成通車已有[X]年，雙向六車道，設(shè)計車速為100km/h，交通流量較大，重載車輛比例較高。隨著交通量的增長和使用年限的增加，路面出現(xiàn)了不同程度的病害，主要表現(xiàn)為車轍、裂縫和坑槽等，嚴重影響了行車的舒適性和安全性。經(jīng)現(xiàn)場檢測和評估，決定采用廠拌熱再生瀝青混合料對路面進行修復和改造。原路面結(jié)構(gòu)自上而下依次為4cm厚的AC-13細粒式瀝青混凝土上面層、6cm厚的AC-20中粒式瀝青混凝土中面層、8cm厚的AC-25粗粒式瀝青混凝土下面層、36cm厚的水泥穩(wěn)定碎石基層和20cm厚的級配碎石底基層。由于上面層直接承受車輛荷載和自然因素的作用，病害最為嚴重，因此本次修復主要針對上面層進行廠拌熱再生處理。在進行廠拌熱再生瀝青混合料設(shè)計前，對原路面銑刨回收的RAP進行了全面檢測。結(jié)果顯示，RAP中舊瀝青的針入度為30（0.1mm），軟化點為65℃，15℃延度為3cm，表明舊瀝青老化程度較為嚴重；RAP中集料的級配存在一定程度的變異性，部分篩孔的通過率超出了規(guī)范要求范圍。同時，對新集料和新瀝青的性能也進行了檢測，新集料選用當?shù)氐男鋷r，壓碎值為22%，表觀相對密度為2.75，針片狀顆粒含量為10%，含泥量小于1%，滿足工程對集料性能的要求；新瀝青采用SBS改性瀝青，針入度為60（0.1mm），軟化點為60℃，5℃延度為30cm，具有良好的高低溫性能和粘附性能。根據(jù)工程實際情況和材料性能特點，開展了廠拌熱再生瀝青混合料的優(yōu)化設(shè)計工作。5.2優(yōu)化設(shè)計過程5.2.1原材料檢測與分析在該高速公路養(yǎng)護工程中，對回收瀝青路面材料（RAP）進行了全面且細致的檢測分析。首先，采用燃燒法對RAP的瀝青含量進行測定，經(jīng)過多次試驗，測得其瀝青含量平均值為4.5%。在礦料級配檢測方面，運用篩分法，將RAP通過一系列不同篩孔尺寸的篩子，從最大粒徑篩孔開始，依次篩分并記錄各篩孔上的篩余質(zhì)量，計算累計篩余百分率，得到礦料級配曲線。結(jié)果顯示，RAP的礦料級配在部分篩孔處與規(guī)范級配范圍存在偏差，尤其是在4.75mm和0.075mm篩孔處，通過率分別低于規(guī)范下限5%和3%，這表明RAP中細集料含量相對不足，可能會對混合料的密實度和粘結(jié)性能產(chǎn)生影響。為評估瀝青的老化程度，對RAP中的舊瀝青進行了針入度、軟化點和延度等指標測試。針入度測試在25℃的恒溫水浴中，按照標準試驗方法，采用針入度儀進行，結(jié)果顯示針入度為30（0.1mm），相較于新瀝青的針入度明顯降低，表明瀝青老化后變得更硬，流動性變差。軟化點測試采用環(huán)球法，將舊瀝青試樣裝入黃銅環(huán)中，在規(guī)定的加熱速率下，測定鋼球下落25.4mm時的溫度，測得軟化點為65℃，比新瀝青的軟化點升高，說明老化瀝青的高溫穩(wěn)定性增強，但柔韌性降低。延度測試在15℃的溫度下，以5cm/min的拉伸速度進行，結(jié)果顯示延度僅為3cm，遠低于新瀝青的延度，體現(xiàn)出老化瀝青的延展能力大幅下降，脆性增加。新集料選用當?shù)氐男鋷r，對其壓碎值、表觀相對密度、針片狀顆粒含量和含泥量等性能指標進行檢測。壓碎值測試采用壓力試驗機，將標準試樣在規(guī)定的加載速率下壓碎，通過計算壓碎后的細料質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比，得到壓碎值為22%，滿足工程對集料強度的要求。表觀相對密度測試采用比重瓶法，在規(guī)定溫度下，測量集料在水中的質(zhì)量和在空氣中的質(zhì)量，計算得到表觀相對密度為2.75，表明集料的密實度較高。針片狀顆粒含量通過篩分和人工挑揀的方法進行測定，將集料通過特定篩孔后，挑出針片狀顆粒，稱量其質(zhì)量并計算占總質(zhì)量的百分比，結(jié)果為10%，符合規(guī)范要求，能保證集料之間良好的嵌擠結(jié)構(gòu)。含泥量測試采用水洗法，將集料用清水沖洗，收集沖洗后的泥水，經(jīng)過沉淀、烘干等步驟，稱量泥的質(zhì)量并計算占集料總質(zhì)量的百分比，結(jié)果小于1%，有效避免了含泥量過高對瀝青與集料粘附性的不利影響。新瀝青采用SBS改性瀝青，對其針入度、軟化點、5℃延度等性能指標進行檢測。針入度測試結(jié)果為60（0.1mm），表明其稠度適中，在保證一定流動性的同時，能滿足混合料的粘結(jié)要求。軟化點測試結(jié)果為60℃，體現(xiàn)出良好的高溫穩(wěn)定性，在高溫環(huán)境下能有效抵抗變形。5℃延度測試結(jié)果為30cm，顯示出優(yōu)異的低溫延展性，能有效提高混合料的低溫抗裂性能。此外，還對SBS改性瀝青的彈性恢復性能進行了測試，通過特定的試驗方法，測量瀝青在拉伸后的彈性恢復率，結(jié)果表明其彈性恢復性能良好，能有效改善瀝青混合料的疲勞性能。5.2.2配合比優(yōu)化設(shè)計實施根據(jù)工程需求和原材料特性，開展了廠拌熱再生瀝青混合料的配合比優(yōu)化設(shè)計工作。在礦料級配優(yōu)化方面，考慮到該高速公路交通流量大、重載車輛多，對路面的高溫穩(wěn)定性和抗滑性能要求較高，確定采用AC-13型級配類型。依據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）中AC-13型級配的范圍要求，結(jié)合RAP的礦料級配情況，通過調(diào)整新集料和RAP的比例，計算多組不同粗細的配合比。分別計算了位于工程設(shè)計級配范圍上方、中值及下方的配合比，通過繪制合成級配曲線，分析合成級配的平順性和合理性。經(jīng)過多次調(diào)整和計算，最終確定了一組優(yōu)化的礦料級配，其4.75mm篩孔通過率為50%，0.075mm篩孔通過率為10%，合成級配曲線平順，無鋸齒形交錯，在0.3-0.6mm范圍內(nèi)未出現(xiàn)“駝峰”，滿足工程設(shè)計要求。在再生劑摻量優(yōu)化方面，選用一種石油系再生劑，其主要成分為富含芳香分的抽出油，具有良好的滲透性能和對老化瀝青的溶解能力。設(shè)置再生劑摻量梯度為0%、1%、2%、3%、4%，分別將不同摻量的再生劑與老化瀝青在135℃的溫度下，以1500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min，使其充分混合。然后，對不同再生劑摻量下的再生瀝青進行針入度、軟化點和延度等性能指標測試。結(jié)果表明，隨著再生劑摻量的增加，再生瀝青的針入度逐漸增大，軟化點逐漸降低，延度顯著增大。當再生劑摻量為3%時，再生瀝青的針入度、軟化點和延度等性能指標較為理想，既能有效恢復老化瀝青的性能，使其接近或達到新瀝青的性能水平，又能在保證性能的前提下，控制再生劑的用量，降低工程成本。因此，確定3%為最佳再生劑摻量。在油石比優(yōu)化方面，首先采用經(jīng)驗公式法估算新瀝青用量。根據(jù)工程材料特性、交通及氣候等條件，結(jié)合當?shù)氐墓こ探?jīng)驗，利用公式Pb=0.035a+0.045b+Kc+F（其中a為未通過2.36mm篩孔的集料比例，b為通過2.36mm篩孔且留在0.075mm篩孔上集料的比例，c為通過0.075mm篩孔礦料的比例，K為系數(shù)，當0.075mm篩孔通過率為6%-10%時，K取0.18；當0.075mm篩孔通過率小于或等于5%時，K取0.20，F(xiàn)取值為0-2.0，取決于集料的吸水率，缺乏資料時取0.7）估算熱再生瀝青混合料中的總瀝青用量Pb。然后通過公式Pnb=Pb-Pab??R（其中Pab是RAP中的瀝青含量，R是RAP摻配比例）計算熱再生瀝青混合料的新瀝青用量Pnb。根據(jù)估算的新瀝青用量范圍，按照一定的間隔設(shè)置多個油石比水平，如4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%等。采用馬歇爾試驗方法，對不同油石比的混合料進行性能測試，包括密度、穩(wěn)定度、流值、空隙率和瀝青飽和度等指標。結(jié)果顯示，隨著油石比的增加，密度先增大后減小，穩(wěn)定度先增大后減小，流值逐漸增大，空隙率逐漸減小，瀝青飽和度逐漸增大。綜合