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摘 要：

以鄭州市某國省道干線公路大修工程為例，通過混合熱再生技術的研究與應用，總結相關技術要點，倡導該技術在公路養(yǎng)護中的推廣應用。結果表明：為了提高檢測精度，將燃燒爐法改為脂質提取法（T0724—1993），檢測結果的絕對誤差可控制在 0.3%以內。含有再生瀝青混合料（RAP）的試樣比含有新團聚體的試樣具有更高的模量，使用低滲透級的 30 號瀝青黏結劑生產含 RAP 的高模量瀝青混合料可行瀝青網(wǎng)sinoasphalt.com。舊瀝青滲透度在20（0.1 mm）以下的 RAP 材料，可在舊瀝青嚴重老化后加入再生劑進行改性，但再生瀝青仍然勉強滿足要求，混合瀝青滲透度可保持在 70（1/10 mm），馬歇爾指數(shù)與新材料基本相同。不含再生劑的 RAP 混合料雖然馬歇爾穩(wěn)定性有所提高，但凍融劈裂強度大大降低，水穩(wěn)定性過低，不適合用作高等級公路的路面材料。

關鍵詞: 廠拌熱回收；瀝青混合料；瀝青路面

2008 年，交通部頒布實施了《瀝青路面回收利用技術規(guī)范》。國家“十二五”規(guī)劃明確提出實施循環(huán)生產方式，要求“大力推進工業(yè)固體廢物、建筑道路廢物、農林廢物的循環(huán)利用，工業(yè)固體廢物綜合利用率達到 72%”[1-3]?！笆濉币?guī)劃對環(huán)境保護提出了更高要求。廠拌熱再生技術利用舊瀝青路面碾磨廢料生產再生混合料，級配穩(wěn)定，質量可控，性能基本符合新混合料標準，是一種綠色、經(jīng)濟、環(huán)保的公路養(yǎng)護技術[4-5]。

含有 RAP 的熱拌瀝青混合物的性能與用原始材料制成的混合物品質相近。國內文獻研究包括從混合設計到含有 RAP 的瀝青混合料性能等多個方面，并研究了在新瀝青混合料中增加 RAP 含量的影響[6-7]。無論是在新路面建設還是現(xiàn)有路面修復中，高模量瀝青混合料的應用越來越受到關注。高模量瀝青混合料的研究始于法國，并在歐洲得到廣泛應用。根據(jù)法國 NFP-140 標準，高模量瀝青混合料在 15 ℃的試驗條件下，一般要求動態(tài)模量在 14 000 MPa 以上[8-10]。因為 RAP 中的老化黏合劑類似于高模量瀝青黏合劑，含有 RAP 的高模量瀝青混合料經(jīng)評估可節(jié)省材料資源、建筑成本和能源。研究表明，制備具有良好機械性能的高 RAP 含量的高模量瀝青混合料，但需要注意抗熱裂性和抗疲勞 性[11-13]。當控制劑量時，添加 RAP 不會損害高模量瀝青混合料的機械性能。使用不高于 30%的 RAP可以獲得良好的低溫抗裂性和抗疲勞性，添加高模量劑可以減輕 RAP 對混合物的負面影響[14]。添加5%再生瀝青瓦（RAS）和 25% RAP 可以顯著提高動態(tài)模量值。然而，也有學者指出黏合劑和 RAP 來源之間存在差異，必須在逐個混合物的基礎上進行評估，以確?；旌衔锏男阅躘15-16]。

鄭州市某國省道干線公路是雙向 6 車道的瀝青混凝土路面。該工程將在竣工 13 年后，開始對路面進行大修。道路大修計劃是將原瀝青路面碾壓 13 cm，然后再鋪回 18 cm 厚的瀝青路面[17-18]。本文將再生 RAP 材料應用于該公路的瀝青混凝土路面施工并考察了相關性能指標，為再生 RAP 材料推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 RAP 材料

由于車輛在瀝青路面上的反復裝載以及碾磨和回收過程中的破碎，RAP 的級配與原瀝青混合料的設計級配有顯著差異。RAP 顆粒的團聚是影響再生混合物性能的最重要因素之一。本研究中 RAP 購自江蘇公路工程養(yǎng)護有限公司，經(jīng)進一步粉碎后進行試驗。瀝青提取后每種尺寸的 RAP 等級用于配合比設計。利用碾磨機對舊路面的 RAP 材料進行分層取樣，并提取 RAP 材料中的瀝青和集料進行試驗，結果見表 1。表 1 以及本文所涉及各材料含量百分比皆為體積分數(shù)。

RAP 材料中的瀝青含量較高。除軟化點外，三大瀝青指標均不符合要求，表明瀝青老化程度嚴重，但最大粒徑和砂當量可滿足要求。因此，為了有效利用 RAP 材料，在采用全厚度磨礦法回收 RAP 材料時，必須先對 RAP 材料進行粉碎篩分，然后再進行工廠混合熱再生。

1.2 新瀝青

RAP 材料中的瀝青老化較嚴重，新加入的瀝青應為高檔瀝青。結合大修工程特點，新瀝青應選用A 級 90#瀝青。通過新老瀝青混合比試驗，當新瀝青占混合瀝青總量的 20%~28%時，混合瀝青達到 A級 70#瀝青指標要求。

1.3 新骨料

對于骨料級配，采用 EME 方法控制臨界篩尺寸。圖 1 顯示了我國 AC-20（致密級配瀝青混凝 土- 20）的推薦級配帶和法國 EME-20 的控制點。圖 1 中 EME-20 總體上優(yōu)于 AC-20。EME-20 的控制點位于 AC-20 的上漸變帶和中漸變帶之間?？梢愿鶕?jù) AC-20 推薦的漸變生成組合漸變，該漸變也將滿足 EME-20 控制點?？紤]到我國一般采用中位級配作為設計級配，而 AC-20 中位一般滿足EME-20 級配控制點的要求，本研究選擇 AC-20 中位級作為設計級配。使用傳統(tǒng)和改進的再生方法制備具有 20%、40%、60% 和 70% 不同 RAP 含量的樣品，進行測試以評估最佳 RAP 含量并驗證混合順序的效果。

1.4 再生劑

參照中國法規(guī)對再生劑技術指標的要求，本項目選用 FENICE-9 型再生劑，技術指標如表 2 所示。

1.5 工廠混合熱再生設備

常用的拌瀝青路面回收設備一般有 3 種類型，即連續(xù)熱拌、間接熱拌和平行熱拌。由于項目規(guī)模較大，為保證生產效率和工程質量，選用 ACP-4000并聯(lián)加熱攪拌設備。

2 結果與討論

2.1 老化瀝青的提取方法

為了獲得 RAP 材料中的瀝青，最初采用的是離心分離法（T0727—2011），但該試驗方法獲得的提取 物 濃 度 很 低 。優(yōu) 化 后 ， 采 用 回 流 提 取 法 （T 0727—1993）獲得較高濃度的提取物。用離心機去除提取物中的礦物質，采用旋轉蒸發(fā)法去除溶劑（三氯乙烯），得到老化瀝青。

2.2 再生劑用量

根據(jù)老化瀝青的滲透性，在老化瀝青中加入一定量的再生劑，測定了瀝青的滲透性。然后根據(jù)“再生劑劑量-滲透半對數(shù)關系表”計算出合適的再生劑用量，并根據(jù)計算結果進行劑量的增減。然后對再生瀝青的貫入度、延性、軟化點等指標進行反復測試，使各項指標均達到規(guī)范要求。本文再生瀝青混合料采用 A 級 70#瀝青，再生瀝青滲透度需調整至70（+0.1 mm），對比數(shù)據(jù)見表 3。

2.3 再生 RAP 混合物分析

再生 RAP 混合料配合比設計的關鍵指標是瀝青含量、礦物級配和理論最大相對密度[19]。理論最大相對密度由真空法（T0711—2011）確定，瀝青含量和礦物級配是根據(jù)離心分離法（T0722—1993）進行的，但考慮到實際操作過程中礦粉回收困難，采用燃燒爐法進行測量。經(jīng)過多次試驗，發(fā)現(xiàn)礦物級配的偏差在 1%~3%，瀝青含量的相對誤差在0.05% ~ 0.03%范圍內波動。為了提高檢測精度，將燃燒爐法改為脂質提取法（T0724—1993），檢測結果的絕對誤差控制在 0.3%以內。

2.4 動態(tài)模量

對 RAP 值分別為 0、40%和 60%的試件進行動態(tài)模量測試，每個RAP百分比制備和測試4個樣品。在 15 ℃、10 Hz 下的平均測試結果見表 4。在 15 ℃、10 Hz 時的動態(tài)模量遠遠高于法國 NFP-140 標準定義的 14 000 MPa。含有 RAP 的試樣比含有所有新團聚體的試樣具有更高的模量[20]。這表明，使用低滲透級的 30 號瀝青黏結劑生產含 RAP 的高模量瀝青混合料是可行的。

圖 2 顯示了具有不同 RAP 含量的試樣在15 ℃參考溫度下的動態(tài)模量。在高溫下，原始混合料的模量低于含有 RAP 的混合料，而在低溫下差異不大。這表明添加 RAP 增加了混合物在高溫下的動態(tài)模量。對于 40% RAP 混合物，改進方法在低溫下產生的模量低于傳統(tǒng)方法，而在高溫下差異不明顯。改進方法阻礙了 40% RAP 的低溫模量增加，降低了混合物的溫度敏感性。然而，對于 60% RAP混合物，改進的方法在低溫下比傳統(tǒng)方法產生更高的模量，而在高溫下比傳統(tǒng)方法略低。這表明隨著RAP 含量的增加，修改混合順序的效果降低。隨著RAP 含量的增加，骨料級配的方差增加，這將對混合料性能產生負面影響。

2.5 再生 RAP 混合物配合比設計

在進行 RAP 混合骨料級配試驗后，可通過目標配合比設計和 Marshal 試驗確定再生混合料的標準配合比、最佳油石比和生產配合比。瀝青用量應為新瀝青、舊瀝青和再生劑的總量。通過本項目多套室內試配試驗，最終確定了 2 種再生率混合比，分別為 20%和 50%。測試數(shù)據(jù)如表 5 所示。

試驗數(shù)據(jù)表明，添加新瀝青但未添加再生劑的混合瀝青的滲透率顯著下降。添加再生劑后，混合瀝青的滲透度可保持在 70（1/10 mm）左右。添加再生劑的 RAP 混合物的馬歇爾指數(shù)與新材料基本相同。不含再生劑的 RAP 混合料雖然馬歇爾穩(wěn)定性有所提高，但凍融劈裂強度大大降低，水穩(wěn)定性過低，不適合用作高等級公路的路面材料。

3 結束語

混合熱再生技術是一種綠色、經(jīng)濟、環(huán)保的公路養(yǎng)護技術，再生 RAP 材料可以滿足新拌瀝青材料的技術要求。本文主要得到以下結論：

1）經(jīng)過多次試驗，發(fā)現(xiàn)礦物級配的偏差在 1% ~3%，瀝青含量的相對誤差在 0.05%~0.03%范圍內波動。為了提高檢測精度，將燃燒爐法改為脂質提取法（T0724—1993），檢測結果的絕對誤差控制在 0.3%以內。

2）含有 RAP 的試樣比含有所有新團聚體的試樣具有更高的模量。使用低滲透級的 30 號瀝青黏結劑生產含 RAP 的高模量瀝青混合料可行。舊瀝青針入度在 20（0.1 mm）以下的 RAP 材料，雖然可以在舊瀝青嚴重老化后加入再生劑進行改性，但再生瀝青仍然勉強滿足要求。

3）添加再生劑后，混合瀝青的滲透度可保持在70（1/10 mm）。添加再生劑的 RAP 混合物的馬歇爾指數(shù)與新材料基本相同。不含再生劑的 RAP 混合料雖然馬歇爾穩(wěn)定性有所提高，但凍融劈裂強度大大降低，水穩(wěn)定性過低，不適合用作高等級公路的路面材料。

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本文首發(fā)于《當代化工》。原創(chuàng)作者：李紅英 1，周建國 2，1. 鄭州市公路事業(yè)發(fā)展中心，河南 鄭州 450052；2. 西安建筑科技大學材料科學與工程學院，陜西 西安 710200。