RAP高摻配廠拌再生混合料優化設計研究

李遠見，邊 莉

（1.內蒙古路橋集團有限責任公司，內蒙古 呼和浩特 010051；2.交通運輸部科學研究院，北京 100029；3.交科院公路工程科技（北京）有限公司）

1 引言

2019 年末全國公路總里程501.25 萬km[1]，公路養護里程495.31 萬km，占公路總里程98.8%。據測算，我國僅干線公路大中修工程，每年產生瀝青路面舊料達1.6 億t，水泥舊路面達3000 萬t。然而據統計目前我國公路路面材料循環利用率不到30%，遠低于發達國家。按照交通運輸部發布《關于加快推進公路路面材料循環利用工作的指導意見》[2]，要求到2020年，全國公路路面舊料循環利用率達到90%以上。

近幾年，再生材料已開始應用于重交通道路上。廠拌熱再生瀝青混合料路面回收瀝青路面材料（RAP）摻配比例一般不超過30%，這主要由于有兩個技術瓶頸：①瀝青老化會影響到新鋪裝路面的使用性能。原路面瀝青混合料經過多年的通車運行，瀝青出現老化或性能指標降低現象；②銑刨的速度、刀具深度及銑刨機不同，造成RAP 粒徑不同。加熱后結團散開，粒徑更是無法判斷。若RAP 骨料偏粗，則降低水穩定性、低溫性能和疲勞性能；若RAP 骨料偏細，則降低抗車轍性能。再生料與新骨料摻配后，配合比無法控制，使RAP不能得到較高的利用率，目前RAP 摻配比例一般在30%以內。本文設計的一套RAP室內試驗方法，旨在提高RAP參配比例，指導廠拌再生瀝青拌合站生產，并為高再生率瀝青拌合站設備研發提供依據。

2 RAP油石比、骨料篩分

2.1 RAP油石分離

從備選中篩選出適當的有機溶劑（常用三氯乙烯），利用抽提法，將瀝青與骨料分離?；厥绽淠蛛x器中收集的溶劑，用旋轉蒸發儀器將有機溶劑與瀝青分離。反復多次操作，提取出足夠的瀝青用于指標檢測。燃燒法確定銑刨料中油石比。從試樣各檔油石比表1 看，基本呈現規律是粒徑越小，油石比越高。

表1 銑刨料各檔油石比

2.2 RAP瀝青指標檢測

最常見的是RAP 瀝青的三大指標檢測，并與相同標號瀝青老化前后的指標進行對比，確定RAP 瀝青老化程度，見表2。

表2 石油瀝青老化前后性能指標

2.3 骨料篩分

再生料的冷篩：將大塊的混合料敲打擊碎，按四分法取足量樣品，篩分確定各檔料所占比例。再生料的熱篩（135℃～145℃）：按四分法取足夠樣品，預加熱后進行逐級篩分，結果見表3，試驗時溫度在135℃～145℃之間。篩分時輕碾篩上混合料，使未分開的接團充分分散。

表3 再生料冷篩熱篩結果

通過對比冷篩、熱篩的篩分結果，可以看出RAP 在未被加熱到足夠溫度和時間時，其結團不能分開，單從篩分數據上看，冷篩一組的骨料偏粗。RAP進行加熱預處理后，才是骨料真實粒徑。從控制級配角度考慮，預加熱后的銑刨料與新骨料混合，才能提高瀝青混合料的使用性能。

3 RAP配合比設計及級配驗證

再生料的預加熱：將再生料混合料混合均勻，按四分法取足夠樣品，然后放入145℃的烘箱中烘4h 左右，取出混合料輕碾，使少量未分開的接團充分分散。

根據規范及施工指南確定級配范圍和各規格礦料篩分最優配合比，見表4、圖1所示。

表4 合成級配

圖1 合成級配圖

瀝青混合料配合比設計采用旋轉壓實儀制樣，其工作參數如下：

①垂直壓力：0.9MPa；

②旋轉角度：1.25°；

③試件成型控制：設計旋轉壓實次數125次；

④成型溫度：140℃～150℃。

為確定瀝青混合料的最佳油石比，選擇不同油石比，分別進行拌和，用旋轉壓實儀成型試件。分別測定不同油石比下旋轉壓實試件的毛體積相對密度（表干法）及力學指標，見表5、表6。根據不同油石比下試件的體積性能及力學指標綜合確定最佳油石比4.5%。然后進行性能驗證試驗，利用以上設計方法調整得到的混合料配合比，采用馬歇爾擊實方法成型，雙面擊實制得馬歇爾試件，測定其物理及力學指標進行性能驗證，見表5～表9。

表5 AC-20C型瀝青混合料旋轉壓實試驗結果

表6 馬歇爾擊實驗證結果

表7 浸水馬歇爾試驗結果

表8 凍融劈裂強度比試驗結果

表9 殘留抗壓強度試驗結果

4 結語

通過室內RAP 配合比試驗，設計指導廠拌瀝青再生拌合站的生產工藝及參數確定。通過試驗和試驗路段鋪設，RAP 在廠拌熱再生中應用比例提高至70%以上。優化的再生配合比試驗，為提高再生拌合站中RAP 應用比例提供理論支持。RAP 循環利用技術得到國內同行業的推薦，得到國家重視和政策的支持。該項新技術的推廣對實現資源循環利用、節能減排發揮積極作用。其經濟社會效益顯著，推廣應用前景廣闊。

本文在回收瀝青中礦粉含量對三大指標的影響程度還有待進一步研究。在瀝青老化程度驗證試驗方面，還需擴展對瀝青的流變學性能進行檢測。