周 荣

（佛山市中策高速公路投资有限公司,广东 佛山 528000）

0 引言

截至2020年末，全国公路总里程519.81万km，公路养护里程514.40万km，占公路总里程99.0%，公路已由大规模建设期进入到维修养护期。我国道路面层采用沥青混凝土的居多，随着维修养护工程的开展，数以万吨计的废旧沥青路面材料（RAP）产生，将RAP资源化应用于道路面层中，不仅可以避免废旧材料占用土地和污染环境，而且可以减少对优质石料、沥青的需求，经济效益和环保效益十分显著，对早日实现道路材料领域的碳达峰和碳中和也具有重要的意义。

目前沥青路面再生方式有五种[1]，但全深式再生层位涉及基层甚至底基层及以下的材料，再生后重新用作基层[2]，就地冷再生应用层位较低，性能和经济效益较差[3]，所以该文选取某高速公路采用厂拌热再生、就地热再生、厂拌冷再生3种再生方式研究沥青面层再生，进行路用性能评价，并从公路工程定额的角度，对三种再生技术进行成本分析，对今后公路养护具有借鉴意义。

1 再生方式适用性分析

厂拌热再生适用于各等级公路的沥青面层或柔性基层。为了保证再生混合料的拌和质量和出料温度，RAP的掺配比例一般控制在30%[2]，目前对高掺量的研究很多，但用于高层位的工程应用较少。相比于其他再生方式，生产的沥青混合料质量较好，但生产时既要保证不二次老化旧沥青，又要保证RAP能加热达到一定的温度；同时为了达到新旧料拌和均匀的效果，搅拌时间比一般生产时间长，从而在一定程度上降低了生产效率。

厂拌冷再生技术主要将再生混合料用于高等级公路沥青路面的下面层、基层及底基层，也可用于三、四级公路的面层，可修复面层和基层的路面病害，但气候要求相对较高，维修的路面等级较低。

就地热再生混合料可用作中面层或上面层。就地热再生的优势在于不需要运输费，也不需要堆放场地，并且旧料的利用率可以达到100%，但设备费用较高，对温度控制要求也高。

2 再生混合料配合比设计

2.1 工程概况

某高速是国道主干线的一段，既有水泥混凝土路面，又有沥青混凝土路面，主线全长218 km，于2002年年底正式通车运营，其中K1100+530~K1247+200（包括互通匝道）为沥青混凝土路面，为双向四车道高速公路，路基宽26 m。原路面设计结构为：4.0 cm道路石油沥青AK-13I+5.5 cm道路石油沥青AC-20I+5.5 cm道路石油沥青AC-20I +1.0 cm稀浆封层+17 cm 6%水泥稳定级配碎石上基层+17 cm 6%水稳碎石基层+20 cm 4%水稳碎石底基层，所用沥青皆为重交沥青AH-70。随着车流量与重载车的比例逐年增加，加上使用年限的增加，沥青路面路段出现了不同程度的损坏，亟须进行维修养护。

2.2 RAP性能

原沥青路面历经多次维修养护，与原路面设计材料已经有很大的不同，处理旧路面时进行了分层铣刨、分开堆放。在RAP材料回收过程中将原沥青路面的中、下面层铣刨的RAP与上面层铣刨的RAP分开铣刨与堆放，一次性铣刨厚度未超过12 cm，RAP材料破碎筛分为15~25 mm（1#）、8~15 mm（2#）、0~8 mm（3#）三档，这三种粒径对应的上面层的油石比分别为4.7%、3.45%、5.1%，中下面层的油石比分别4.50%、3.75%、4.73%。测试抽提回收的旧沥青，可看出经多年行车荷载和环境因素影响，旧沥青严重老化，但25 ℃针入度（0.1 mm）均为30以上，满足不小于20的技术要求，所以RAP符合再生利用的条件，具有一定的再生价值。

2.3 配合比设计

根据规范要求，按照设计流程得到各再生方式的级配曲线图1~3，采用马歇尔试验方法确定最佳油石比，由试验结果可得厂拌热再生混合料最佳油石比为4.3%，厂拌冷再生沥青混合料最佳油石比为4.4%，就地热再生混合料最佳油石比为4.4%。

图1 厂拌热再生合成级配曲线图

图2 厂拌冷再生合成级配曲线图

图3 就地热再生合成级配曲线图

3 路用性能分析

对三种再生沥青混合料进行高温稳定性、水稳定性与低温抗裂性等路用性能试验，三种混合料各项性能试验结果见图4~7。

3.1 高温稳定性能

将三种再生方式的混合料动稳定度结果绘于图4中，横线代表技术要求指标，可以看出再生混合料高温性能均满足要求，且均优于热拌新料。相较于厂拌热再生、就地热再生，厂拌冷再生高温性能更优，达到了10 500次/mm，分析原因，主要是乳化沥青厂拌冷再生混合料中外掺了1.5%的水泥，提高了混合料的高温稳定性，未掺水泥的两种混合料，厂拌热再生的混合料比就地热再生的混合料抗车辙能力更强。

图4 不同再生方式的混合料动稳定度

3.2 水稳定性能

再生沥青混合料的水稳定性是影响路面耐久性的重要因素，图中横线代表技术要求指标，由图5可知，三种再生混合料的残留稳定度都大于规范要求85%，表明再生沥青混合料的抗水损害能力都满足规范要求，但除了厂拌冷再生混合料的浸水残留稳定度高于热拌新料外，其他再生混合料水稳性能均有所下降。但在冻融劈裂抗拉强度比（图6）方面，厂拌热再生的再生混合料冻融劈裂强度比最高，厂拌冷再生的再生沥青混合料水稳定性不满足要求；就地热再生混合料刚满足要求，水稳定性一般。浸水马歇尔试验相当于对再生沥青混合料试件进行了“养护”，冻融劈裂试验更加贴近路面实际所受到的水损害过程，所以综合来看，厂拌热再生混合料的水稳定性能最优，能达到与新料一样的性能水平。

图5 不同再生方式的混合料浸水残留稳定度

图6 不同再生方式的混合料冻融劈裂强度比

3.3 低温抗裂性能

通过小梁弯曲试验评价试件的低温性能，实验结果统计见图7，横线代表技术要求指标，因为该文参考的改性沥青混合料的标准，所以厂拌冷再生性能远低于标准要求，但就地热再生和厂拌热再生混合料分别应用于上面层和中面层，且高速公路的中上面层一般为改性沥青混合料，所以这两种再生方式形成的再生混合料应达到改性沥青混合料的标准，但从图7可知，只有厂拌热再生形成的混合料的低温弯曲破坏应变超过了技术要求标准，就地热再生的混合料未满足要求。

图7 不同再生方式的混合料低温弯曲破坏应变

4 经济效益分析

再生沥青混合料的路用性能满足要求的前提下，经济效益决定了该技术对建设单位和施工单位的吸引力，如果该技术经济效益显著，则推广普及起来相对较易。为了对三种再生技术的经济成本有一个相对客观的评价，该文采用工程定额的方法，对三种再生技术的经济效益进行了比较，主要包括人工费、材料费和机械费。根据工程实际实施情况，选取三种再生技术与对应层位的新料进行比较。选取厂拌热再生混合料与AC-20热拌混合料与之对比；就地热再生混合料将其与AC-13热拌混合料进行对比；厂拌冷再生将其与AC-20冷拌混合料与之对比。根据湖南省交通运输厅交通建设造价管理站发布的《2021年12月、第四季度湖南省交通建设工程材料参考价及公路工程材料价格指数》，结合拌和站的调研结果，确定了用于计算经济效益的各项材料价格，其中RAP进入拌和站价格约为20元/t，使用的再生剂为15 000元/t。厂拌热再生改性沥青混合料时再生剂掺量为8%、RAP掺量为33%，厂拌冷再生混合料水泥外掺1.5%、RAP为85%，就地热再生混合料中再生剂掺量为4%、改性剂掺量为4%，RAP掺量为80%，就地再生时RAP不考虑成本，计算结果汇总得到表1，可知，就地热再生成本节约率最高，可达66.02%，厂拌热再生成本节约率仅为26.36%，分析可知，主要是就地热再生的RAP掺量高达80%，且旧集料替代的是价格相对昂贵的玄武岩。

表1 材料成本对比汇总

机械费和人工费在综合成本中所占比例很少，该文根据现有研究成果，结合该工程实际，计算结果如表2所示，就地热再生综合成本节约率最高，可达54.63%，厂拌热再生成本节约率仅为19.41%，但不可忽略的是，就地热再生要求设备较多，实际机械费用成本差异较大，实际综合成本节约率略低于表2计算值。

表2 综合成本对比汇总

5 结语

该文基于同一高速公路，分别对厂拌热再生、就地热再生、厂拌冷再生3种不同再生技术的路用性能、经济效益进行了量化对比分析。选取了高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性作为技术评价指标，开展了路用性能对比评价，从工程定额的角度，对三种再生技术与对应层位的常用混合料的成本进行了对比分析，并得到以下结论：

（1）相比于制作新拌料来说，三种再生技术具有显著的经济效益，其中就地热再生经济效益最好，成本节约率达66.02%。

（2）再生混合料路用性能差异较大，与对应层位的新拌料相比，再生混合料的高温稳定性均优于新拌沥青混合料，低温性能相反，再生时，要着重考虑提升低温性能。

（3）厂拌热再生方式形成的混合料整体性能最优，低温性能接近新料，能够应用于沥青路面各面层。

（4）实际应用过程中，还应综合考虑RAP运距、现有设备配备情况，再生路面使用寿命等因素，选择组合最优的再生方法。