廠拌熱再生瀝青混合料應用研究現狀綜述

楊永永 朱春鳳* 李 強

（1.吉林建筑大學土木工程學院，吉林 長春 130119；2.長春市瀝青混凝土有限公司，吉林 長春 130031）

0 引言

廠拌熱再生技術是指將再生瀝青混合料（Reclaimed Asphalt Pavement）（以下簡稱RAP）在拌和場中經過粉碎、篩分等預處理，然后加入新集料、新瀝青或再生劑，通過加熱攪拌，將其變成優質的再生瀝青的一種技術[1]。目前，世界各國都在大量的應用瀝青路面，并致力于促進可再生材料的利用，RAP摻量的增大有利于提高再生資源的利用率和瀝青路面再生技術在經濟和環境方面的優越性，然而，由于RAP 的老化、舊集料、特殊材料的性質等原因，使其在設計和生產制造過程中有許多的困難。鑒于此，本文對研究廠拌熱再生瀝青混合料應用的文獻進行綜述，總結相關經驗，供同行參考。

1 再生劑的機理及其作用

常用的再生劑種類可分為以下幾類：軟瀝青、低黏度的油分和專用瀝青再生劑[2]。陳波[3]指出在對再生料的常規性能測試中發現，隨著RAP摻量的增大，其耐高溫性能有所改善，但是在低溫、水穩定性方面有所降低；在添加再生劑后，其耐高溫性能便會有所下降，但其低溫性能、水穩定性能與抗疲勞性能均得到提升。邵強[4]研究認為在不摻入再生劑時，RAP的摻入率不應超過30%；在摻入再生劑時，RAP摻入率為50%的再生瀝青混合料仍可以滿足規范要求。然而，在選擇再生劑種類以及確定其最佳用量時，會帶來額外的工作量與對資源的需求，從而在一定程度上阻礙了對廠拌熱再生技術的研究與應用。李定儐、付蓉等[5]通過云南省道路養護示范工程實例，對高RAP 摻量下無再生劑的廠拌熱再生瀝青混合料進行試驗研究。結果表明熱再生瀝青混合料在不摻入再生劑的情況下，不僅可以滿足規范要求和路面工程應用，而且設計使用的AC-20C混合料也具有良好的綜合性能。

綜上可知，在不摻入再生劑時，再生料的最大RAP摻入率相對較低，并且隨著RAP摻量的增加，會對低溫抗裂性和水穩定性產生負面影響。但當摻入再生劑后，不僅大幅增加了再生瀝青混合料中的RAP摻量，而且針對由于RAP摻量增加而引起的低溫抗裂性能與水穩定性能降低的現象得到控制。

2 RAP的性能

2.1 RAP材料技術分析

根據《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG/T 5521-2019）的要求，需對舊瀝青混合料進行以下指標檢測：25℃針入度、軟化點、15℃延度及60℃動力黏度[6]。由于長期使用、碾壓和環境等因素的影響，從廢舊路面獲得的RAP 內部出現了不同程度的老化，這就導致其無法與新瀝青直接進行拌和。鄭德江[7]對再生瀝青混合料的性能恢復機制研究發現，通過向老化瀝青中摻入輕質組分，可以增加老化瀝青中原有的芳香烴含量和飽和分，降低了瀝青質在老化瀝青中的比重，改善了其技術性能。目前針對RAP舊瀝青及再生瀝青混合料的性能評價，采用振幅掃描、頻率掃描、多重蠕變恢復等宏觀方法[8]，如王勛[9]利用SEM 材料分析儀器對瀝青膠漿進行分析，可以有效地測定出瀝青混合料中集料表面的瀝青膜厚度。除上述方法外，研究者還嘗試使用傅里葉紅外光譜、薄層色譜、原子力顯微鏡[10]等現代測試手段分析其微觀結構特征及其再生機理。如豆瑩瑩[11]通過紅外光譜技術，并結合已有的研究成果，利用老化瀝青氧化產物的羰基和亞砜基等在舊瀝青中的吸收特性，對RAP的摻量進行了定量分析，得到的結果與實際情況較為吻合，最大偏差在5%左右，從而提出了一種快速、準確評價RAP摻量的新方法。

2.2 RAP級配分析

舊瀝青材料的性能受交通荷載和環境等因素的影響，導致其性能劣化，因此從廢舊瀝青路面獲得的RAP就需要對其進行相應的礦料級配分析。由于RAP材料中舊瀝青的膠結作用，造成RAP結團現象較為嚴重，從而增大了熱再生瀝青混合料的級配設計難度。邵強[4]提出在廠拌熱再生瀝青混合料中，RAP 的團粒結構會因為新老瀝青的融合、機械攪拌等過程分散并作用在新的瀝青混合料的級配合成中，從而影響熱再生混合料的設計級配組成。

2.3 RAP變異原因及其控制

RAP 的變異性是影響熱再生瀝青混合料生產質量及路用性能的關鍵因素，而導致其產生變異的原因主要有：（1）RAP 的來源不同；（2）RAP 所在的原道路使用時長存在差異；（3）施工工藝存在差別[12-15]。這也是阻礙熱拌再生瀝青混合料中RAP摻量提高的主要原因之一。

關于控制由于RAP變異性而導致熱再生瀝青混合料的性能變化，當前也已有了一些研究成果，如周思民[16]提出通過對整堆取樣和分層取樣的方式進行試驗。結果表明，分層采樣的方法所得到的瀝青含量的變化以及礦料級配的變化都相對較小，而且通過分層采樣的方法，能夠改善RAP的均勻性，從而更好地體現RAP 的真實情況。其次，采用分層取樣法的熱再生混合料的低溫抗裂性與水穩定性明顯好于全堆取樣法。鮑世輝[17]認為，在實際評價RAP 舊料級配和瀝青含量并進行篩選時，應對RAP 中大粒徑顆粒的含量進行控制，并有選擇地降低部分級配或瀝青含量不符合要求的顆粒，從而改善RAP 的均勻性；通過對RAP 中不同粒徑大小的顆粒進行分檔，可以有效地減少由于RAP變異性而導致的熱拌再生瀝青混合料的性能變化。

綜上可知，由于舊瀝青路面材料的特殊性質，使得評價RAP 技術性能成為了一個復雜的過程。對RAP評價不僅需要對宏觀層面的基本指標進行檢測，也需要利用微觀手段對其微觀結構與再生機理進行研究。目前來看，已有不少研究針對這些問題做出了一系列的試驗探索，并且也都提出了各自的見解，但目前尚未完善評價RAP變異性的控制指標和建立與實際工程相匹配的應用體系，所以針對RAP 變異性問題還需要進行更加深入的研究，從而可以使得減少由RAP 變異性所造成的最大RAP摻量的降低。

3 廠拌熱再生工藝對混合料性能的影響

3.1 拌和溫度的影響

對廠拌熱再生瀝青混合料生產控制而言，溫度直接影響著瀝青混合料的各項綜合性能。Edoardo Bocci等[18]指出，溫度的變化會影響混合料中RAP 黏合劑的遷移率和瀝青短期老化程度。周思民[16]認為，由于瀝青混合料對溫度的敏感性，隨著拌和溫度的持續升高，會導致其最大彎曲應變、殘余穩定度和凍融劈裂強度比都出現了先升高后降低的情況，因此適當地提高再生瀝青混合料的拌和溫度，對改善高溫性能、低溫性能和水穩定性有良好的改善作用。研究者王雪蓮、胡明等[19]提出RAP 的拌和溫度會影響再生瀝青混合料的空隙率和疲勞壽命，隨著RAP預熱溫度的提高，再生瀝青混合料的空隙率會逐漸地降低。此外，RAP 加熱溫度越高，對再生瀝青混合料的疲勞壽命有著良好的增加作用。

3.2 拌和時間的影響

拌和時間長短是影響廠拌熱再生混合料的生產效果與生產成本的關鍵因素。王雪蓮等[19]指出，適當延長拌和時間，對再生瀝青混合料的密實度與高溫穩定性有著積極作用，同時隨著拌和時間的延長，還可以加速再生劑對舊瀝青的軟化和對瀝青質的分解，促進新料、舊料與新瀝青之間的充分融合，對提高再生瀝青混合料的均勻性和密實性有著顯著的作用。

綜上所述，廠拌熱再生的施工工藝是影響熱再生瀝青混合料綜合性能的重要因素之一。由于熱再生瀝青混合料對溫度敏感性較強，因此，在拌和過程中，對溫度的控制十分重要，同時，拌和時間的長短也影響著拌和完成后的瀝青混合料的空隙率、均勻性以及原材料之間的融合是否符合規范要求。

4 熱再生瀝青混合料的路用性能評價

4.1 高溫性能

當前已有的許多研究表明，由于路面材料的長期使用，其瀝青軟化點逐漸升高，勁度也隨之增強，因此，隨著RAP 摻量的增加，熱再生瀝青混合料的高溫穩定性得到改善。趙彩[20]和毛文化[2]也指出，隨著RAP 摻量的增大，瀝青混合料的最佳油石比增大，耐高溫抗車轍能力提高，但其低溫性能與水穩定性有所下降。

4.2 低溫抗裂性

由于RAP 中的老化瀝青的輕質組分流失，隨著RAP摻量的增加，使其在低溫下的延度降低，從而導致其低溫性能降低。因此，直接在再生瀝青混合料中添加沒有經過改善或補充老化瀝青中流失的輕質組分和芳香烴物質的RAP，則會對再生瀝青混合料的低溫抗裂性產生消極影響。李泉等[21]發現利用RA-YZ02滲透型再生劑，可以有效地補充老化瀝青中缺失的輕質組分，使得瀝青老化后的凝膠型向再生后溶膠-凝膠型轉變，從而使得再生瀝青混合料的低溫抗裂性增強。

4.3 水穩定性

由于舊瀝青路面材料老化后，其延度降低、硬度增強以及與集料之間的粘結力下降，導致其空隙率增大，從而使得水穩定性出現顯著下降。劉佳[22]討論了玄武巖纖維與聚酯纖維對熱再生瀝青混合料的影響。結果表明，隨著纖維摻量的增加，凍融劈裂強度比逐漸增大，表明纖維可以有效地提高再生瀝青混合料的水穩定性，同時也證明了相比聚酯纖維的改善水穩定性的作用，摻加玄武巖纖維的再生瀝青混合料抗水損害的能力更強。

綜上所述，影響再生瀝青混合料性能的因素眾多，甚至有些性能變化存在矛盾，例如RAP 摻量的增加對高溫穩定性有所增強，但對低溫穩定性和水穩定性卻有所下降，同樣，再生劑的摻入也可以增強低溫抗裂性和抗水損能力，但對高溫穩定性卻有著負面的影響。近年來，不少研究者也開始在熱再生瀝青混合料中摻入不同種類的纖維，共同改善熱再生瀝青混合料的各項性能。

5 結束語

綜上所述，國內外關于廠拌熱再生技術已經有了大量的研究成果，這些成果對于廠拌熱再生瀝青在實際工程中的應用有著至關重要的作用。但是由于我國研究再生瀝青混合料起步較晚，而影響舊瀝青路面材料各項性能的因素繁多，導致我國在對廠拌熱再生瀝青混合料的研究中仍存在許多問題有待解決。

（1）再生劑方面。由于再生劑的種類和作用機理存在差異，使其對不同老化瀝青和不同RAP 摻量下的再生瀝青混合料的使用有所限制。因此，要進一步研究再生劑與熱再生瀝青混合料之間的關系。

（2）舊瀝青材料方面，因其在長期使用過程中，受到不同環境影響，導致回收預處理后的舊瀝青材料性能差異性較大，從而加大了對RAP 各項性能指標測試的難度。因此，要控制RAP變異性產生的不利影響。

（3）再生路面材料和廠拌熱再生技術的規范并不完善，所以需要制定出更加完整的評價指標，以達到研究理論與工程實際應用相契合。