《Transportation Geotechnics》：Sustainable subbase stabilization of reclaimed asphalt pavement using bio-based hard resin derived from Yang (
Dipterocarpus alatus)
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摘要日益增长的道路基础设施需求导致了天然骨料的过度开采以及建筑与拆除（C&D）废弃物的堆积，尤其是再生沥青路面（RAP）。本研究探讨了将RAP与硬树脂（HY）结合使用的可行性，HY是一种源自扬树（Dipterocarpus alatus）的生物基材料，可作为天然稳定剂以提高基
摘要 日益增长的道路基础设施需求导致了天然骨料的过度开采以及建筑与拆除（C&D）废弃物的堆积，尤其是再生沥青路面（RAP）。本研究探讨了将RAP与硬树脂（HY）结合使用的可行性，HY是一种源自扬树（Dipterocarpus alatus ）的生物基材料，可作为天然稳定剂以提高基层材料的可持续性和性能。用RAP部分替代原生骨料（VA），并掺入0%至50%不同剂量的HY，以评估其对混合物性能的影响。开展了全面的实验室试验程序——包括最佳含水率（OMC）、加州承载比（CBR）、无侧限抗压强度（UCS）、间接拉伸强度（ITS）、干湿（W-D）耐久性、扫描电子显微镜（SEM）以及能量色散X射线光谱（EDS）测试。结果表明，掺入30% HY的混合物表现出最优的力学性能，同时满足基层应用对强度和耐久性的要求。低HY含量（≤20%）的混合物粘结性和结构完整性不足，而较高含量（≥40%）则因脆性增加而导致强度降低。干湿耐久性测试表明，HY显著增强了前六个循环中的抗强度退化和质量损失能力。含有50% RAP和30% HY的混合物被确定为最有效且最可持续的方案，提供了强度、耐久性和环境效益的平衡组合。这些发现强调了将RAP与生物基HY整合应用以开发耐久且环境友好的道路基层的潜力。
引言 城市化的快速扩张大幅增加了基础设施建设的需求，尤其是作为连接城乡重要纽带的道路网络。然而，这些道路系统的建设和维护需要大量消耗自然资源，引发了对环境退化、资源枯竭以及建筑与拆除（C&D）废弃物产生的担忧[1]。为应对这些挑战，采用可持续建筑实践，特别是建筑材料的回收利用，引起了越来越多的关注。再生碎石、再生混凝土块和再生沥青路面（RAP）已成为原生材料的可行替代品，既有助于环境保护又有利于降低成本[2]、[3]、[4]、[5]、[6]。在这些再生材料中，RAP因其可获得性、成本效益以及能够维持可接受的性能标准而在路面建设中得到了广泛应用[5]、[7]、[8]、[9]。为优化其力学性能，RAP通常与原生骨料（VA）混合使用，从而提高强度、刚度和耐久性[10]、[11]。尽管如此，RAP-VA混合物在环境变化条件下的长期耐久性和粘结特性仍然是可持续路面应用面临的关键挑战。
为克服这些局限，稳定技术已被广泛采用以改善再生材料的工程特性。天然橡胶乳胶（NRL）是一种从巴西橡胶树（Hevea brasiliensis ）中提取的可再生聚合物，因其弹性行为和高拉伸强度而显示出作为环保稳定剂的潜力[12]、[13]、[14]。NRL的加入已被证明可改善稳定材料的强度、柔韧性和耐久性，尤其是在干湿（W-D）条件下[15]、[16]、[17]、[18]。此外，各种添加剂（如粉煤灰和火山灰质材料）已被用于部分替代水泥，以提高土壤稳定的环境可持续性[13]、[19]、[20]、[21]、[22]。另外，生物基材料在路面稳定中的应用仍有待进一步探索，尤其是来自非橡胶树来源的材料。
近期，从扬树（Dipterocarpus alatus ）中提取的硬树脂因其多样化的工业应用而受到关注，包括生物燃料生产、胶粘剂和建筑材料[23]、[24]、[25]、[26]、[27]、[28]、[29]。扬树原油的提炼可产生约70%的Gurjun油和30%的硬树脂（HY），其特征为低粘度和热塑性行为[27]、[28]、[29]、[30]。HY与沥青砂浆具有相似的流变特性，在高温下表现出低粘度，在低温下变硬[26]、[28]、[29]。虽然HY已与沥青砂浆（AC）混合使用以改善沥青混合物，但其作为路面材料可持续稳定剂的应用仍有待大量探索[29]。与石油基沥青粘结剂（通常含85-90 wt%碳）不同，所使用的原始HY材料含有大量的含氧化合物——包括树脂酸、酯和醇——这是龙脑香科物种生物基油树脂的特征。这种富含氧的生物树脂成分降低了原始材料中的碳元素比例，正如Sinthorn等[29]通过FT-IR和1 H NMR表征所确认的那样。由于HY固有的刚度和温度依赖性相变，其有望改善RAP-VA基层混合物的力学性能和耐久性[26]、[28]、[29]。
因此，本研究旨在探讨不同含量HY（0%至50%）稳定的RAP-VA混合物作为最佳含水率（OMC）中水的部分替代品的性能。选择此范围是为了代表低到高的HY水平，并考察其对稳定非铺路材料耐久性的影响[18]。本研究评估HY提高基层材料强度特性、耐久性和可持续性的潜力。开展了一系列实验室测试——包括OMC、CBR、UCS、ITS和干湿（W-D）耐久性——以评估混合物的力学行为和长期稳定性。此外，采用扫描电子显微镜（SEM）考察微观结构和形貌特征，使用能量色散X射线光谱（EDS）分析元素组成。
本研究的创新之处在于系统评估源自扬树的硬树脂（HY）作为冷施工生物基稳定剂用于RAP-VA基层混合物的潜力。尽管HY已在燃料生产和沥青相关应用方面进行了研究，但其作为再生骨料基层材料稳定粘结剂的使用仍有待探索。本研究通过以下方式做出贡献：(i) 评估HY掺量和RAP替代率对混合物压实、承载能力、抗压强度、拉伸强度和干湿耐久性的综合影响；(ii) 确定适当的RAP-HY组合，平衡力学性能、耐久性和再生材料利用率；(iii) 通过SEM和EDS分析，将观察到的工程行为与物理包覆、孔隙填充和颗粒间粘结机理联系起来。这些要素共同建立了基于性能和机理的整合框架，用于评估HY在再生路面基层应用中的作用。
整体研究框架如图1所示，包含五个阶段：(i) 原材料选择，(ii) 材料制备，(iii) 实验室研究，(iv) 性能优化，以及(v) 基层适用性评估。
章节摘要 材料 本研究的主要材料包括再生沥青路面（RAP）、原生骨料（VA）以及源自扬树的生物基硬树脂（HY）。RAP采集自泰国孔敬府孔敬大学内退化的沥青路面。VA为常用的石灰石骨料，公称尺寸为20毫米。RAP和VA的颗粒级配均符合ASTM
D1241-15 [31]，如图2所示，并满足分级要求
结果与讨论 本节呈现试验结果并对HY含量及RAP-VA骨料组合对稳定基层材料工程性能的影响进行深入讨论。评估重点包括关键方面：压实特性、强度行为、干湿（W-D）条件下的耐久性，以及微观结构和形貌特性。每个子节突出一个特定的性能指标：最佳含水率（OMC）
结论 本研究探讨了源自扬树的生物基硬树脂（HY）作为再生沥青路面-原生骨料（RAP-VA）混合物稳定剂在基层施工中的潜在应用。实验结果对HY稳定混合物的力学性能、耐久性和形貌特征提供了有价值的见解。根据结果，可以得出以下结论：
CRediT作者贡献声明 Poramin Sinthorn： 写作——初稿、可视化、软件、方法、调查、形式分析、数据整理。Jitrakon Prasomsri： 写作——审阅与编辑、可视化、验证、监督、方法。Supakorn Tirapat： 写作——审阅与编辑、写作——初稿、可视化、验证、监督、资源、项目管理、方法、资金获取、形式分析、概念化。Dolrerdee Hormdee： 写作——审阅与编辑，
利益冲突声明 作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢 本研究由国家科学、研究与创新基金（NSRF）框架下的孔敬大学基础基金提供资金支持。作者还想对孔敬大学土木工程学院、工程学院以及孔敬大学杨树综合学习中心的宝贵支持和研究设施提供表示诚挚感谢。
Poramin Sinthorn|Jitrakon Prasomsri|Supakorn Tirapat|Dolrerdee Hormdee|Ratamanee Nuntasarn|Suraparb Keawsawasvong|Prinya Chindaprasirt
