高RAP摻量熱再生瀝青混合料試驗研究

史彥偉 楊飛 劉方韜

摘 要：本文結合RAP變異性及熱再生瀝青混合料，提出RAP料銑刨速度宜控制為5 m/min～7 m/min，含水率不大于2%，分檔預處理。通過配合比設計實現更高RAP摻量的技術方案，并針對高摻量溫拌熱再生瀝青混合料路用性能進行了研究。

關鍵詞：溫拌技術;熱再生瀝青混合料;高RAP摻量;性能試驗

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A

0 引言

截至目前公路總里程477萬公里，其中高速公路13.6萬公里，每年拌合瀝青混合料達4.5億噸。每年的回收舊料達到7 000～9 000萬噸，以前的做法是徹底廢棄。由于環保政策的提出以及礦山過度開采，山東省內近兩年來道路施工項目原材料獲取形勢異常嚴峻，且存在石料緊缺、品質下降、原材料購買費高的現象。從國家提倡的綠色發展理念，以及經濟效益角度出發，瀝青舊料再生成為道路研究的熱點，而RAP利用率的提高就顯得尤為關鍵。

1 高摻量熱再生RAP料質量控制要求

目前RAP回收可選用冷銑刨、機械開挖等方式，為了減小材料的變異性。通常采用篩分分檔的方法。

1.1 RAP級配控制要求

1.1.1 冷銑刨速率對RAP級配影響

本文研究冷銑刨機以2種不同速度3 m/min和6 m/min進行路面單層銑刨。對RAP料利用篩分機篩分成0 mm～9.5 mm和9.5 mm～19 mm兩檔料，并分別取料進行抽提篩分試驗，研究發現：同一公稱粒徑，隨著粒徑的增加，通過率的變異系數整體上逐漸變小;同一公稱粒徑，慢速銑刨的通過率的變異系數小于快速銑刨，但慢速銑刨與快速銑刨的變異差距不顯著，鑒于工程的實際和經濟的原則，建議采用快速銑刨速率為5 m/min～7 m/min。

1.1.2 高摻量熱再生RAP料分檔預處理要求

目前回收的舊瀝青混合料來自不同項目、不同路段，其級配差異會很大，即便在同一路面上銑铇出來的瀝青混合料其集料級配也不相同，舊料級配變異會對再生瀝青混合料的路用性能產生一定的影響。為減少RAP變異，需對RAP進行破碎加工處理。

本文通過對比分析破碎篩分（一次破碎為顎式破碎，二次破碎為輥式破碎的）和未破碎RAP料的變異性發現，經破碎篩分能有效地減少舊料變異性影響，RAP破碎篩分處理能有效降低級配的離散性，減少變異性。未破碎時級配變異程度明顯大于破碎分檔后的級配變異，在篩孔為2.36 mm和4.75 mm處級配變異程度較小，而大于9.5 mm、

小于1.18 mm的級配變異系數較大，說明礦料級配的變異在兩端處變異較大，其級配變異性越大。經過破碎篩分后級配變異性明顯減小，尤其是大于9.5 mm、小于1.18 mm級配變異與未篩分相比，破碎篩分后各檔RAP級配變異性得到較好控制。破碎篩分可有效實現對RAP均勻性進行控制，減小級配變異性，保證再生瀝青混合料的路用性能。因此，有必要對廢舊瀝青混合料進行破碎篩分處理。

處理后的回收的廢舊瀝青混合料（RAP）篩分成不少于兩檔的材料。回收的較大的瀝青混凝土需根據再生要求進行破碎篩分以減小RAP回收材料的變異性。

1.2 高摻量熱再生RAP加熱溫度要求

對于RAP的預熱溫度，目前還沒有形成統一的標準，大多依據實際設備的加熱能力而定。達成共識的是，RAP的預熱溫度應該確定在一個合理的范圍，當RAP料加熱溫度太低，為了滿足混合料的出料溫度，則需要過度提高新料的加熱溫度，造成新集料質量的下降。而加熱溫度太高，一方面造成RAP料中瀝青熔化，使RAP料粘結成團堵塞設備，另一方面又會造成RAP中老瀝青的進一步老化，從而影響再生混合料的質量。

再生混合料的拌合出料溫度不僅受到新集料加熱溫度的影響，而且與RAP含水量、RAP摻量和RAP料的預熱溫度均有關，本文通過實驗室試拌進一步確定不同RAP摻量下RAP料和新集料合理的加熱溫度。

試拌試驗中，RAP預熱溫度分別取60℃、80℃、100℃和120℃;新料預熱溫度分別取175℃、190℃、205℃和220℃;為保證集料的充分預熱，并盡量消除集料含水量的影響，RAP料保溫時間2 h，新料保溫時間4 h;RAP摻量選取30%、40%、50%，拌鍋溫度采用常規165℃，拌合時間統一為90 s。再生混合料拌合好之后，利用溫度計測試再生混合料3個不同位置的溫度，以其平均值作為再生混合料拌合出料溫度，試驗結果如表1所示。

由表可知，在新舊集料加熱溫度不變的條件下，再生混合料的出料溫度隨舊料摻量的增大而減小，另外，《公路瀝青路面再生技術規范》中規定廠拌熱再生混合料出料溫度宜比熱拌瀝青混合料高5℃～15℃，結合熱拌瀝青混合料的拌合溫度，廠拌熱再生混合料適宜的出料溫度應為160℃～170℃，這樣來看RAP摻量高于30%的再生混合料出料溫度很難滿足要求。

研究表明，在混合料中添加適量溫拌劑不僅可降低混合料所需的拌合出料溫度，同時還能保證混合料性能接近或者達到常規熱拌瀝青混合料，所以本文提出在再生混合料中添加適量溫拌劑來解決RAP摻量高于30%時再生混合料出料溫度很難滿足要求這一問題。

1.3 高摻量熱再生RAP料含水率影響研究

RAP材料的含水量過高直接影響混合料的拌合效率和生產成本，實際生產中必須嚴格控制。研究表明，水的比熱容是4 182 J/（kg·℃），是瀝青的2.5倍，是集料的5倍多，同時水的汽化熱為2 260 J/kg，使得水在達到沸點蒸發時會進一步帶走大量的熱量，因此含水量高的RAP料將嚴重影響混合料的拌合出料溫度。胡林在其論文里研究了含水量對混合料出料溫度的影響，在固定RAP料和新集料的加熱溫度的條件下，測試不同RAP摻量再生混合料在含水量增加1%時的出料溫度降低值。研究結果表明，由于RAP料中水分的存在，再生混合料的出料溫度明顯降低，并且隨著RAP料摻配比例的增加，混合料出料溫度的降低增大，當RAP摻量達到30%時，含水量增加1%，混合料出料溫度降低10℃左右。

由1.2可知，當RAP摻量達到40%以上時，當含水量大于2%，拌合站在最大功率下，混合料的出料溫度很難達到145℃以上。因此，在進行高摻量廠拌熱再生混合料設計時，更應該考慮RAP料含水率的影響，盡量采用干燥的RAP材料，其含水率≯2%。同時，在實際生產過程中，對RAP材料更應進行嚴格管理，將RAP材料盡量堆放在地勢較高且堅硬的場地上，并采用雨棚或覆蓋等措施，做好防水排水工作，盡量減少RAP料的含水率。

2 RAP高摻量熱再生混合料配合比設計

2.1 原材料

本試驗采用SBS改性瀝青，其技術指標滿足規范中聚合物改性瀝青I-D的技術要求。試驗所用集料均為山東某廠產石灰巖，原材料指標參照《公路工程集料試驗規程》JTG E42-2005進行測試。參照《公路瀝青路面施工技術規范》中AC-20的級配范圍，考慮到新添加集料的級配，把舊集料50%、40%、30%、20%、0%的比例依次加入到新料中，不斷調整各檔集料所占總集料的比例完成配合比的設計。通過調整集料的比例，使得混合料的合成級配偏向山東地區工程級配的中值，進而來研究不同RAP的比例對于再生瀝青混合料性能的影響。采用馬歇爾試驗方法確定再生瀝青混合料AC-20的最佳油石比。將RAP置于烘箱中加熱至120℃，2 h烘化。同時，混合料出料溫度下短期老化2 h。

2.2 混合料級配設計

混合料配比按照《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）設計方法確定合適的級配見表2。

2.3 體積指標

確定級配及有最佳油石比后，混合料馬歇爾體積指標結果如表3。

從上表看出，混合料的體積指標均符合規范要求。

3 RAP大摻量溫拌熱再生混合料性能分析

通過試驗發現AC-25瀝青混合料各項指標均滿足規范要求，其中德克薩斯州漢堡輪轍試驗過程中未出現明顯的剝落點。

4 結論

本文通過對高摻量RAP料級配變異、含水率以及加熱溫度研究，明確了用于高摻量熱再生RAP料分檔不少于三檔;且應盡可能保證RAP料干燥以便減少能耗及保證混合料的溫度，RAP含水率最大不應超過3%;考慮設備加熱能力及RAP料老化情況，RAP料的加熱溫度宜為110℃～120℃。

參考文獻：

[1]中華人民共和國行業標準.JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規范[S].人民交通出版社，2004.

[2]中華人民共和國行業標準.JTG E20-2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].人民交通出版社，2011.