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【摘 要】疲劳开裂是沥青路面主要破坏模式之一。影响沥青路面疲劳破坏的因素主要有：RAP、温度、再生剂以及沥青混合料自身的老化抗疲劳性能。其中对RAP研究又是最重要的环节，国内对此进行了较为深入的研究。介绍了国内对沥青混合料疲劳性能影响因素研究现状，并提出了今后研究发展方向和需要进一步解决的问题。
【关键词】再生沥青混合料；疲劳性能；影响因素
1.国内外再生沥青路面使用情况
基于对环境保护和资源的有效利用两方面考虑，美国于1915年对该课题进行大量研究，取得丰硕成果。并且在再生剂开发、再生混合料的设计、施工设备等方面的研究也日趋深入。日本从1976年到现在路面废料再生利用已超过70%，并与1984年制订了《路面废料再生利用技术指南》，对路面废料的应用与设计、再生用材料、配合比设计、拌合厂、施工与质量检测均作出一些规定。我国沥青路面再生技术起步较晚，1982年交通部将沥青混凝土路面再生利用作为重点科技项目下达，由同济大学负责该课题研究的协调，山西、湖北、河南、河北等省市参加，对沥青混凝土路面再生技术开展了比较系统的试验研究。
2.旧沥青混合料再生的技术途径
根据目前的工艺与技术条件，對于旧沥青材料的再生，目前主要的有两种技术途径[8]。（1）恢复旧沥青性能—热再生
沥青再生实际是沥青老化的逆过程，采取的技术途径，在理论上为：①调节旧沥青的黏度，使之降低至所需要的黏度范围；②调节旧沥青的流变行为，使旧沥青的非牛顿特性减弱。
（2）沥青混合料的再生利用—冷再生
指旧沥青混合料作为新的集料再以再生利用，加入粘结料后形成具有一定强度的材料。
3.材料影响
材料因素对再生沥青混合料疲劳性能影响规律的认识，是进行合理选择原材料以及合理的混合料组成设计的基础。不同研究者在疲劳试验研究的基础上，分析了RAP、再生剂对以及沥青混合料自身的老化抗疲劳性能。
3.1RAP的影响
3.1.1 RAP掺量的影响
张志祥[1]等人选用了间接拉伸（IDI）强度试验和半圆弯曲（SCB）疲劳试验方法，进行了R AP质量分数分别为0%、10%、20%和30%的疲劳试验。表明RAP质量分数低于20%时，对沥青混合料疲劳性能影响不大，RAP质量分数为30%时，疲劳寿命明显下降。谭忆秋[2]等人通过沥青路面旧料分析和再生沥青混合料配合比设计，确定了温、热在生沥青混合料的配合比。温拌再生沥青混合料的RAP用量可提高到45%，同时能保证沥青混合料具有良好的性能。李根[5]采用小梁三分点加载方法，进行旧料为0%、15%、30%、45%以及60%的混合料疲劳试验，试验表明，旧料掺量越大，疲劳性能越差，30%为温拌沥青混合料的临界旧料掺量。
可以看到，RAP料掺量越大，路面产生的经济效益越大。但是RAP料掺量比例太大，再生沥青混合料的路用性能也会越差。因此我们必须选择合理的RAP料的掺量比例进行路面再生。由于RAP料本身的变异性相当大，到底掺量多少，不同的研究者有不同的建议。JTGF41-2008[19]提出RAP料掺量比例为15%～30%，而对于现场热再生，RAP料掺量比例达到100%。由于RAP的变异性，具体的掺量比例应依据实际情况而决定[6]。
3.1.2集料的变异性影响
聂忆华[13]进行了旧沥青混合料性能的差异分析。他们参考美国沥青协会推荐采用的旧沥青混合料取样、检测方法，提出适合我国相应的方法；采用T分布的方法检测了两组按某种方式分类的数据，评价了两者之间的差异性显著性，其中置信度分别采用0.75、0.95和0.99。林翔[14]通过设计正交试验，分别研究了RAP料变异性对体积参数、路用性能和耐久性能的影响。
3.2温度的影响
合理的疲劳试验温度能够较好的揭示再生沥青混合料的疲劳特性。董玲云[7]通过室内试验指出试验温度对沥青混合料疲劳寿命的影响随加载模式的不同而异。在控制应力的加载模式下，随着温度的降低，疲劳寿命急剧增长。但在采用控制应变的加载模式中，当试验温度较低时，疲劳寿命较少依赖于温度；而当温度增加时，则疲劳寿命随之增长。温度对于疲劳寿命的影响可以用混合料劲度来解释。温度在一定的限度内下降时，沥青混合料的劲度就增大，在控制应力的加载模式下，试件在承受一定应力条件下产生的应变小，导致疲劳寿命增长；而在控制应变的加载模式下，试件在承受一定应变条件下表现为粘弹状，破坏主要以塑性变形为主，以常规的疲劳破坏判据来判断试件是否破坏较为困难。相同旧料质量分数下，再生沥青混合料的疲劳寿命次数随温度的降低而增加。
3.3老化的影响
通过对再生沥青混合料进行加速老化，进而可用于评价再生沥青混合料在使用过程中逐渐发生的疲劳破坏指标，也适用于与未老化沥青混合料的疲劳试验结果对比，评价再生沥青混合料的耐老化性能。
针对再生沥青混合料在使用时存在的二次老化问题，珠海市规划设计研究院黎卿[9]对不同RAP掺配率下的沥青混合料进行试验室加速老化，并进行直接拉伸疲劳试验。结果表明，二次老化后沥青混合料的强度较老化前有所提高，疲劳寿命会有大幅度的降低，沥青混合料的疲劳寿命与应力比在双对数坐标中具有良好的线性关系。河南省濮阳公路管理局的李国峰[17]采用通过短期老化和长期老化试验，评价再生沥青混合料不同阶段的抗老化性能。经过 STOA（长期老化） 和 LTOA （短期老化）老化后，再生沥青混合料动稳定度变化幅度低于普通沥青混合料；受再生剂扩散作用的影响，经 STOA 后再生沥青混合料低温性能变化幅度低于普通沥青混合料，经 LTOA 后再生沥青混合料低温性能变化幅度与普通混合料相当；经 STOA 和 LTOA 老化后再生沥青混合料水稳定性能均优于普通沥青混合料，表明再生沥青混合料在各使用阶段的抗老化性能优于普通沥青混合料。 3.4再生剂的影响
再生剂包括乳化再生剂、乳化沥青、泡沫沥青和稀释沥青。选择合适的再生剂根据试验情况而定。杨赞华[10]等人通过室内试验，对再生沥青混合料进行路用性能的评价，试验结果表明，再生剂在改善就地热再生沥青混合料性能上效果显著，能够很好地改善再生混合料水稳定性和高温稳定性。RA-100再生剂添加到旧沥青中能够改善沥青的针入度、延度、粘度等指标，使沥青恢复原有的性能。李严[12]硕士论文中提道对于主要路用性能而言，老化沥青再生过程主要表现为高温性能下降和低温性能提高，因此从沥青性能的角度，确定再生剂用量时需要考虑高温性能和低温性能都能满足要求的共同范围，存在一个最佳用量.同时，还必须考虑沥青的其它性能指标，如 135℃粘度（施工性能）等，试验结果表明135℃粘度随着再生剂用量的增加而减少，粘度的增加表示沥青的施工性能的提高。查旭东[11]提出旧沥青路面热再生时需掺入新的沥青调节，再生剂中含量较高的芳香分、饱和分等轻质组分在高温下易产生挥发和氧化，并有利提高旧沥青路面材料的利用率，防止再生沥青偏软而影响其总体性能，再生剂掺量不宜过多，相应的目标针入度设定也不应过高。
再生剂在RAP料中能够很好地改善旧沥青的性能，从而提高沥青路面的路用性能，并且可以很好地应用于道路建设工程领域中。再生剂的掺量可根据再生沥青和旧沥青的粘度关系图确定。任拴哲[15]根据美国NCHRP Web Document 30和35以及文献[16]中提出旧油掺加再生剂的粘度关系图，认为对沥青的针入度与再生剂掺量之间关系可用式表达。
4.再生沥青混合料疲劳破坏机理
疲劳的产生，主要是由于在于材料内部存在的局部缺陷或材料不均匀，在荷载或温度的作用下在该处产生应力集中现象而出现微裂隙，应力的反复作用又促使微裂隙逐步扩展，从而不断减少有效的承受应力的面积，最终在反复作用一定次数后导致破坏。再生沥青混合料的疲劳破坏可概括为以下三个阶段。
①裂缝的产生和发展 再生沥青混合料中的旧料表面和内部存在许多瑕疵缺陷，而且旧料的承载力能力不均匀，造成裂缝发生。
②裂缝的扩展 在重复荷载作用或温度变化的情况下，再生沥青混合料中裂缝的尖端将呈现反复的钝化和锐化的交替过程，其结果使裂缝端面不断改变并逐渐扩展。
③裂缝的破坏 当疲劳裂缝扩展到临界裂缝尺寸时，裂缝由稳定发展转化到不稳定发展。在荷载或温度变化作用下，再生沥青混合料试件疲劳裂缝迅速扩展并相互贯通，最终完全破坏。
5.结语
国内外对沥青混合料疲劳性能进行广泛的试验研究，为提高沥青混合料的疲劳性能延长沥育路面使用寿命打下基础，然而仍然有许多问题尚未得到完全解决，需要进一步深入研究。
a）室内试验与现场有较大差异，难以确定准确的RAP掺量的值，从而导致不同研究者提出各种RAP的质量分数。应该逐渐累积室内试验和现场疲劳试验数据，获得半理论半经验的预估可行的模型。
b）目前多种室内疲劳试验方法被用于再生沥青混合料疲劳性能研究，不同的方法，不同的因素，往往得出相差很大的试验结果。需要一个统一的设备和预测方法，来解决再生沥青混合料疲劳性能研究的问题。
c）采用单一因素考虑再生沥青混合料疲劳性能，往往得出不同的结果。建议采用灰关联方法考虑多因素，综合判断再生沥青混合料的疲劳损伤。
参考文献：
[1] 张志祥，吴建浩 再生沥青混合料疲劳性能试验研究[J] 中国公路学报 Vol.19， No.2， 2006.03
[2]杨丽英，谭忆秋，董雨明，李恩光 温拌再生沥青混合料疲劳性能研究[J] 公路交通科技 Vol.29，No.10， 2012.10
[3] 高爽，朱洪洲，唐伯明 沥青混合料疲劳性能影响因素研究综述[J] 石油沥青 Vol.22，No.2，2008.4
[4]董玲云，何兆益，黄刚，王国伟，候俊 热再生沥青混合料疲劳特性研究[J] 重庆交通大学（自然科学版）Vol.32，No.4.2013.8
[5] 李根 李振 徐世法 掺加旧料对温拌沥青混合料疲劳性能的影响分析[J] 北京建筑工程学院学报 Vol.27 No.3 sep 2011
[6] 谷雨 再生沥青混合料配合比设计与性能研究[D] 重庆交通大学 2013
[7]董玲云 厂拌热再生沥青混合料疲劳性能研究[D] 重庆交通大学 2013
[8] 拾方治，马卫民，吕伟民 沥青路面再生技术手册[M].北京：人民交通出版社，2006.6
[9] 黎卿 二次老化对再生沥青混合料疲劳性能影响分析[J] 公路工程 Vol.39，No3，Jun，2014
[10] 杨赞华，田仁贵 再生剂对就地热再生沥青混合料路用性能影响评价[J] 北方交通 No7，2014
[11] 查旭东，杨胜丰，候英，蔡诚秀 再生剂的选择及其对旧沥青性能影响分析[J] 公路与汽车 2013
[12] 李严 再生剂对就地热再生沥青混合料影响[D] 南京林业大学 2009，2
[13]聂忆华.旧沥青混合料性能差异分析及其回收质量控制措施[C].第四届亚太可持續发展交流与环境技术大会论文集，2005
[14]林翔.沥青路面再生利用关键技术研究[D].北京：北京工业大学，2010
[15]任拴哲.沥青路面厂拌热珥生及其设备关键技术研究[D].西安：长安大学，2008
[16]吕伟民.沥青路面再生技术[M].北京：人民交通出版社，1989
[17]李国峰.再生沥青混合料抗老化性能全程评价[J].公路交通科技，2012
[19]JTGF41-2008中华人民共和国交通运输部，公路沥青路面再生技术规范[S].北京：人民交通出版社，2008
作者简介：
袁晓斌（1988年-），男，山东聊城人，在读硕士。
基金项目：
北京工业大学研究生科技基金，基金编号ykj—2013-10404
【关键词】再生沥青混合料；疲劳性能；影响因素
1.国内外再生沥青路面使用情况
基于对环境保护和资源的有效利用两方面考虑，美国于1915年对该课题进行大量研究，取得丰硕成果。并且在再生剂开发、再生混合料的设计、施工设备等方面的研究也日趋深入。日本从1976年到现在路面废料再生利用已超过70%，并与1984年制订了《路面废料再生利用技术指南》，对路面废料的应用与设计、再生用材料、配合比设计、拌合厂、施工与质量检测均作出一些规定。我国沥青路面再生技术起步较晚，1982年交通部将沥青混凝土路面再生利用作为重点科技项目下达，由同济大学负责该课题研究的协调，山西、湖北、河南、河北等省市参加，对沥青混凝土路面再生技术开展了比较系统的试验研究。
2.旧沥青混合料再生的技术途径
根据目前的工艺与技术条件，對于旧沥青材料的再生，目前主要的有两种技术途径[8]。（1）恢复旧沥青性能—热再生
沥青再生实际是沥青老化的逆过程，采取的技术途径，在理论上为：①调节旧沥青的黏度，使之降低至所需要的黏度范围；②调节旧沥青的流变行为，使旧沥青的非牛顿特性减弱。
（2）沥青混合料的再生利用—冷再生
指旧沥青混合料作为新的集料再以再生利用，加入粘结料后形成具有一定强度的材料。
3.材料影响
材料因素对再生沥青混合料疲劳性能影响规律的认识，是进行合理选择原材料以及合理的混合料组成设计的基础。不同研究者在疲劳试验研究的基础上，分析了RAP、再生剂对以及沥青混合料自身的老化抗疲劳性能。
3.1RAP的影响
3.1.1 RAP掺量的影响
张志祥[1]等人选用了间接拉伸（IDI）强度试验和半圆弯曲（SCB）疲劳试验方法，进行了R AP质量分数分别为0%、10%、20%和30%的疲劳试验。表明RAP质量分数低于20%时，对沥青混合料疲劳性能影响不大，RAP质量分数为30%时，疲劳寿命明显下降。谭忆秋[2]等人通过沥青路面旧料分析和再生沥青混合料配合比设计，确定了温、热在生沥青混合料的配合比。温拌再生沥青混合料的RAP用量可提高到45%，同时能保证沥青混合料具有良好的性能。李根[5]采用小梁三分点加载方法，进行旧料为0%、15%、30%、45%以及60%的混合料疲劳试验，试验表明，旧料掺量越大，疲劳性能越差，30%为温拌沥青混合料的临界旧料掺量。
可以看到，RAP料掺量越大，路面产生的经济效益越大。但是RAP料掺量比例太大，再生沥青混合料的路用性能也会越差。因此我们必须选择合理的RAP料的掺量比例进行路面再生。由于RAP料本身的变异性相当大，到底掺量多少，不同的研究者有不同的建议。JTGF41-2008[19]提出RAP料掺量比例为15%～30%，而对于现场热再生，RAP料掺量比例达到100%。由于RAP的变异性，具体的掺量比例应依据实际情况而决定[6]。
3.1.2集料的变异性影响
聂忆华[13]进行了旧沥青混合料性能的差异分析。他们参考美国沥青协会推荐采用的旧沥青混合料取样、检测方法，提出适合我国相应的方法；采用T分布的方法检测了两组按某种方式分类的数据，评价了两者之间的差异性显著性，其中置信度分别采用0.75、0.95和0.99。林翔[14]通过设计正交试验，分别研究了RAP料变异性对体积参数、路用性能和耐久性能的影响。
3.2温度的影响
合理的疲劳试验温度能够较好的揭示再生沥青混合料的疲劳特性。董玲云[7]通过室内试验指出试验温度对沥青混合料疲劳寿命的影响随加载模式的不同而异。在控制应力的加载模式下，随着温度的降低，疲劳寿命急剧增长。但在采用控制应变的加载模式中，当试验温度较低时，疲劳寿命较少依赖于温度；而当温度增加时，则疲劳寿命随之增长。温度对于疲劳寿命的影响可以用混合料劲度来解释。温度在一定的限度内下降时，沥青混合料的劲度就增大，在控制应力的加载模式下，试件在承受一定应力条件下产生的应变小，导致疲劳寿命增长；而在控制应变的加载模式下，试件在承受一定应变条件下表现为粘弹状，破坏主要以塑性变形为主，以常规的疲劳破坏判据来判断试件是否破坏较为困难。相同旧料质量分数下，再生沥青混合料的疲劳寿命次数随温度的降低而增加。
3.3老化的影响
通过对再生沥青混合料进行加速老化，进而可用于评价再生沥青混合料在使用过程中逐渐发生的疲劳破坏指标，也适用于与未老化沥青混合料的疲劳试验结果对比，评价再生沥青混合料的耐老化性能。
针对再生沥青混合料在使用时存在的二次老化问题，珠海市规划设计研究院黎卿[9]对不同RAP掺配率下的沥青混合料进行试验室加速老化，并进行直接拉伸疲劳试验。结果表明，二次老化后沥青混合料的强度较老化前有所提高，疲劳寿命会有大幅度的降低，沥青混合料的疲劳寿命与应力比在双对数坐标中具有良好的线性关系。河南省濮阳公路管理局的李国峰[17]采用通过短期老化和长期老化试验，评价再生沥青混合料不同阶段的抗老化性能。经过 STOA（长期老化） 和 LTOA （短期老化）老化后，再生沥青混合料动稳定度变化幅度低于普通沥青混合料；受再生剂扩散作用的影响，经 STOA 后再生沥青混合料低温性能变化幅度低于普通沥青混合料，经 LTOA 后再生沥青混合料低温性能变化幅度与普通混合料相当；经 STOA 和 LTOA 老化后再生沥青混合料水稳定性能均优于普通沥青混合料，表明再生沥青混合料在各使用阶段的抗老化性能优于普通沥青混合料。 3.4再生剂的影响
再生剂包括乳化再生剂、乳化沥青、泡沫沥青和稀释沥青。选择合适的再生剂根据试验情况而定。杨赞华[10]等人通过室内试验，对再生沥青混合料进行路用性能的评价，试验结果表明，再生剂在改善就地热再生沥青混合料性能上效果显著，能够很好地改善再生混合料水稳定性和高温稳定性。RA-100再生剂添加到旧沥青中能够改善沥青的针入度、延度、粘度等指标，使沥青恢复原有的性能。李严[12]硕士论文中提道对于主要路用性能而言，老化沥青再生过程主要表现为高温性能下降和低温性能提高，因此从沥青性能的角度，确定再生剂用量时需要考虑高温性能和低温性能都能满足要求的共同范围，存在一个最佳用量.同时，还必须考虑沥青的其它性能指标，如 135℃粘度（施工性能）等，试验结果表明135℃粘度随着再生剂用量的增加而减少，粘度的增加表示沥青的施工性能的提高。查旭东[11]提出旧沥青路面热再生时需掺入新的沥青调节，再生剂中含量较高的芳香分、饱和分等轻质组分在高温下易产生挥发和氧化，并有利提高旧沥青路面材料的利用率，防止再生沥青偏软而影响其总体性能，再生剂掺量不宜过多，相应的目标针入度设定也不应过高。
再生剂在RAP料中能够很好地改善旧沥青的性能，从而提高沥青路面的路用性能，并且可以很好地应用于道路建设工程领域中。再生剂的掺量可根据再生沥青和旧沥青的粘度关系图确定。任拴哲[15]根据美国NCHRP Web Document 30和35以及文献[16]中提出旧油掺加再生剂的粘度关系图，认为对沥青的针入度与再生剂掺量之间关系可用式表达。
4.再生沥青混合料疲劳破坏机理
疲劳的产生，主要是由于在于材料内部存在的局部缺陷或材料不均匀，在荷载或温度的作用下在该处产生应力集中现象而出现微裂隙，应力的反复作用又促使微裂隙逐步扩展，从而不断减少有效的承受应力的面积，最终在反复作用一定次数后导致破坏。再生沥青混合料的疲劳破坏可概括为以下三个阶段。
①裂缝的产生和发展 再生沥青混合料中的旧料表面和内部存在许多瑕疵缺陷，而且旧料的承载力能力不均匀，造成裂缝发生。
②裂缝的扩展 在重复荷载作用或温度变化的情况下，再生沥青混合料中裂缝的尖端将呈现反复的钝化和锐化的交替过程，其结果使裂缝端面不断改变并逐渐扩展。
③裂缝的破坏 当疲劳裂缝扩展到临界裂缝尺寸时，裂缝由稳定发展转化到不稳定发展。在荷载或温度变化作用下，再生沥青混合料试件疲劳裂缝迅速扩展并相互贯通，最终完全破坏。
5.结语
国内外对沥青混合料疲劳性能进行广泛的试验研究，为提高沥青混合料的疲劳性能延长沥育路面使用寿命打下基础，然而仍然有许多问题尚未得到完全解决，需要进一步深入研究。
a）室内试验与现场有较大差异，难以确定准确的RAP掺量的值，从而导致不同研究者提出各种RAP的质量分数。应该逐渐累积室内试验和现场疲劳试验数据，获得半理论半经验的预估可行的模型。
b）目前多种室内疲劳试验方法被用于再生沥青混合料疲劳性能研究，不同的方法，不同的因素，往往得出相差很大的试验结果。需要一个统一的设备和预测方法，来解决再生沥青混合料疲劳性能研究的问题。
c）采用单一因素考虑再生沥青混合料疲劳性能，往往得出不同的结果。建议采用灰关联方法考虑多因素，综合判断再生沥青混合料的疲劳损伤。
参考文献：
[1] 张志祥，吴建浩 再生沥青混合料疲劳性能试验研究[J] 中国公路学报 Vol.19， No.2， 2006.03
[2]杨丽英，谭忆秋，董雨明，李恩光 温拌再生沥青混合料疲劳性能研究[J] 公路交通科技 Vol.29，No.10， 2012.10
[3] 高爽，朱洪洲，唐伯明 沥青混合料疲劳性能影响因素研究综述[J] 石油沥青 Vol.22，No.2，2008.4
[4]董玲云，何兆益，黄刚，王国伟，候俊 热再生沥青混合料疲劳特性研究[J] 重庆交通大学（自然科学版）Vol.32，No.4.2013.8
[5] 李根 李振 徐世法 掺加旧料对温拌沥青混合料疲劳性能的影响分析[J] 北京建筑工程学院学报 Vol.27 No.3 sep 2011
[6] 谷雨 再生沥青混合料配合比设计与性能研究[D] 重庆交通大学 2013
[7]董玲云 厂拌热再生沥青混合料疲劳性能研究[D] 重庆交通大学 2013
[8] 拾方治，马卫民，吕伟民 沥青路面再生技术手册[M].北京：人民交通出版社，2006.6
[9] 黎卿 二次老化对再生沥青混合料疲劳性能影响分析[J] 公路工程 Vol.39，No3，Jun，2014
[10] 杨赞华，田仁贵 再生剂对就地热再生沥青混合料路用性能影响评价[J] 北方交通 No7，2014
[11] 查旭东，杨胜丰，候英，蔡诚秀 再生剂的选择及其对旧沥青性能影响分析[J] 公路与汽车 2013
[12] 李严 再生剂对就地热再生沥青混合料影响[D] 南京林业大学 2009，2
[13]聂忆华.旧沥青混合料性能差异分析及其回收质量控制措施[C].第四届亚太可持續发展交流与环境技术大会论文集，2005
[14]林翔.沥青路面再生利用关键技术研究[D].北京：北京工业大学，2010
[15]任拴哲.沥青路面厂拌热珥生及其设备关键技术研究[D].西安：长安大学，2008
[16]吕伟民.沥青路面再生技术[M].北京：人民交通出版社，1989
[17]李国峰.再生沥青混合料抗老化性能全程评价[J].公路交通科技，2012
[19]JTGF41-2008中华人民共和国交通运输部，公路沥青路面再生技术规范[S].北京：人民交通出版社，2008
作者简介：
袁晓斌（1988年-），男，山东聊城人，在读硕士。
基金项目：
北京工业大学研究生科技基金，基金编号ykj—2013-10404