史彦伟 杨飞 刘方韬

摘 要：本文结合RAP变异性及热再生沥青混合料，提出RAP料铣刨速度宜控制为5 m/min～7 m/min，含水率不大于2%，分档预处理。通过配合比设计实现更高RAP掺量的技术方案，并针对高掺量温拌热再生沥青混合料路用性能进行了研究。

关键词：温拌技术;热再生沥青混合料;高RAP掺量;性能试验

中图分类号：U414 文献标识码：A

0 引言

截至目前公路总里程477万公里，其中高速公路13.6万公里，每年拌合沥青混合料达4.5亿吨。每年的回收旧料达到7 000～9 000万吨，以前的做法是彻底废弃。由于环保政策的提出以及矿山过度开采，山东省内近两年来道路施工项目原材料获取形势异常严峻，且存在石料紧缺、品质下降、原材料购买费高的现象。从国家提倡的绿色发展理念，以及经济效益角度出发，沥青旧料再生成为道路研究的热点，而RAP利用率的提高就显得尤为关键。

1 高掺量热再生RAP料质量控制要求

目前RAP回收可选用冷铣刨、机械开挖等方式，为了减小材料的变异性。通常采用筛分分档的方法。

1.1 RAP级配控制要求

1.1.1 冷铣刨速率对RAP级配影响

本文研究冷铣刨机以2种不同速度3 m/min和6 m/min进行路面单层铣刨。对RAP料利用筛分机筛分成0 mm～9.5 mm和9.5 mm～19 mm两档料，并分别取料进行抽提筛分试验，研究发现：同一公称粒径，随着粒径的增加，通过率的变异系数整体上逐渐变小;同一公称粒径，慢速铣刨的通过率的变异系数小于快速铣刨，但慢速铣刨与快速铣刨的变异差距不显著，鉴于工程的实际和经济的原则，建议采用快速铣刨速率为5 m/min～7 m/min。

1.1.2 高掺量热再生RAP料分档预处理要求

目前回收的旧沥青混合料来自不同项目、不同路段，其级配差异会很大，即便在同一路面上铣铇出来的沥青混合料其集料级配也不相同，旧料级配变异会对再生沥青混合料的路用性能产生一定的影响。为减少RAP变异，需对RAP进行破碎加工处理。

本文通過对比分析破碎筛分（一次破碎为颚式破碎，二次破碎为辊式破碎的）和未破碎RAP料的变异性发现，经破碎筛分能有效地减少旧料变异性影响，RAP破碎筛分处理能有效降低级配的离散性，减少变异性。未破碎时级配变异程度明显大于破碎分档后的级配变异，在筛孔为2.36 mm和4.75 mm处级配变异程度较小，而大于9.5 mm、

小于1.18 mm的级配变异系数较大，说明矿料级配的变异在两端处变异较大，其级配变异性越大。经过破碎筛分后级配变异性明显减小，尤其是大于9.5 mm、小于1.18 mm级配变异与未筛分相比，破碎筛分后各档RAP级配变异性得到较好控制。破碎筛分可有效实现对RAP均匀性进行控制，减小级配变异性，保证再生沥青混合料的路用性能。因此，有必要对废旧沥青混合料进行破碎筛分处理。

处理后的回收的废旧沥青混合料（RAP）筛分成不少于两档的材料。回收的较大的沥青混凝土需根据再生要求进行破碎筛分以减小RAP回收材料的变异性。

1.2 高掺量热再生RAP加热温度要求

对于RAP的预热温度，目前还没有形成统一的标准，大多依据实际设备的加热能力而定。达成共识的是，RAP的预热温度应该确定在一个合理的范围，当RAP料加热温度太低，为了满足混合料的出料温度，则需要过度提高新料的加热温度，造成新集料质量的下降。而加热温度太高，一方面造成RAP料中沥青熔化，使RAP料粘结成团堵塞设备，另一方面又会造成RAP中老沥青的进一步老化，从而影响再生混合料的质量。

再生混合料的拌合出料温度不仅受到新集料加热温度的影响，而且与RAP含水量、RAP掺量和RAP料的预热温度均有关，本文通过实验室试拌进一步确定不同RAP掺量下RAP料和新集料合理的加热温度。

试拌试验中，RAP预热温度分别取60℃、80℃、100℃和120℃;新料预热温度分别取175℃、190℃、205℃和220℃;为保证集料的充分预热，并尽量消除集料含水量的影响，RAP料保温时间2 h，新料保温时间4 h;RAP掺量选取30%、40%、50%，拌锅温度采用常规165℃，拌合时间统一为90 s。再生混合料拌合好之后，利用温度计测试再生混合料3个不同位置的温度，以其平均值作为再生混合料拌合出料温度，试验结果如表1所示。

由表可知，在新旧集料加热温度不变的条件下，再生混合料的出料温度随旧料掺量的增大而减小，另外，《公路沥青路面再生技术规范》中规定厂拌热再生混合料出料温度宜比热拌沥青混合料高5℃～15℃，结合热拌沥青混合料的拌合温度，厂拌热再生混合料适宜的出料温度应为160℃～170℃，这样来看RAP掺量高于30%的再生混合料出料温度很难满足要求。

研究表明，在混合料中添加适量温拌剂不仅可降低混合料所需的拌合出料温度，同时还能保证混合料性能接近或者达到常规热拌沥青混合料，所以本文提出在再生混合料中添加适量温拌剂来解决RAP掺量高于30%时再生混合料出料温度很难满足要求这一问题。

1.3 高掺量热再生RAP料含水率影响研究

RAP材料的含水量过高直接影响混合料的拌合效率和生产成本，实际生产中必须严格控制。研究表明，水的比热容是4 182 J/（kg·℃），是沥青的2.5倍，是集料的5倍多，同时水的汽化热为2 260 J/kg，使得水在达到沸点蒸发时会进一步带走大量的热量，因此含水量高的RAP料将严重影响混合料的拌合出料温度。胡林在其论文里研究了含水量对混合料出料温度的影响，在固定RAP料和新集料的加热温度的条件下，测试不同RAP掺量再生混合料在含水量增加1%时的出料温度降低值。研究结果表明，由于RAP料中水分的存在，再生混合料的出料温度明显降低，并且随着RAP料掺配比例的增加，混合料出料温度的降低增大，当RAP掺量达到30%时，含水量增加1%，混合料出料温度降低10℃左右。

由1.2可知，当RAP掺量达到40%以上时，当含水量大于2%，拌合站在最大功率下，混合料的出料温度很难达到145℃以上。因此，在进行高掺量厂拌热再生混合料设计时，更应该考虑RAP料含水率的影响，尽量采用干燥的RAP材料，其含水率≯2%。同时，在实际生产过程中，对RAP材料更应进行严格管理，将RAP材料尽量堆放在地势较高且坚硬的场地上，并采用雨棚或覆盖等措施，做好防水排水工作，尽量减少RAP料的含水率。

2 RAP高掺量热再生混合料配合比设计

2.1 原材料

本试验采用SBS改性沥青，其技术指标满足规范中聚合物改性沥青I-D的技术要求。试验所用集料均为山东某厂产石灰岩，原材料指标参照《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005进行测试。参照《公路沥青路面施工技术规范》中AC-20的级配范围，考虑到新添加集料的级配，把旧集料50%、40%、30%、20%、0%的比例依次加入到新料中，不断调整各档集料所占总集料的比例完成配合比的设计。通过调整集料的比例，使得混合料的合成级配偏向山东地区工程级配的中值，进而来研究不同RAP的比例对于再生沥青混合料性能的影响。采用马歇尔试验方法确定再生沥青混合料AC-20的最佳油石比。将RAP置于烘箱中加热至120℃，2 h烘化。同时，混合料出料温度下短期老化2 h。

2.2 混合料级配设计

混合料配比按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）设计方法确定合适的级配见表2。

2.3 体积指标

确定级配及有最佳油石比后，混合料马歇尔体积指标结果如表3。

从上表看出，混合料的体积指标均符合规范要求。

3 RAP大掺量温拌热再生混合料性能分析

通过试验发现AC-25沥青混合料各项指标均满足规范要求，其中德克萨斯州汉堡轮辙试验过程中未出现明显的剥落点。

4 结论

本文通过对高掺量RAP料级配变异、含水率以及加热温度研究，明确了用于高掺量热再生RAP料分档不少于三档;且应尽可能保证RAP料干燥以便減少能耗及保证混合料的温度，RAP含水率最大不应超过3%;考虑设备加热能力及RAP料老化情况，RAP料的加热温度宜为110℃～120℃。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准.JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].人民交通出版社，2004.

[2]中华人民共和国行业标准.JTG E20-2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].人民交通出版社，2011.