再生沥青混合料旧料掺量研究综述

【摘 要】 针对沥青路面老化后整体性能不再满足道路路用性能要求，但是老化后的材料仍有可观的使用价值，且当前情况下回收沥青路面材料不能充分利用的问题，再生沥青混合料旧料掺量为研究对象，根据国内外的研究状况，分析各混合料设计的路用性能，研究超高旧料掺量再生沥青混合料设计的设计方法和可行性，对阐明再生沥青超高配合比性能机理，为超高旧料掺量再生沥青混合料的实际工程应用奠定基础，为更加充分利用道路舊料，有效降低道路造价提供思路。

【关键词】 再生沥青 旧料掺量 配合比 路用性能

一、引言

至2015年底，我国公路总里程达到457.73万公里，养护里程为446.56万公里，在公路总里程中所占的比例为97.6%。随着我们交通事业的高速发展，沥青路面由于其平整度高，不扬尘，经久耐用等优点越来越广泛的使用。高等沥青混凝土道路的使用年限一般为15年，低等路面使用年限更少，为10年左右。随着新建道路的不断增加，道路的铺筑技术也在提升，但是之前修建的老路已经在使用过程中老化损坏，90年代建设的大量沥青混凝土道路急需有效的养护和修理，而且需要养护修理的道路随着时间的增加会越来越多。在此过程中，将会产生大量的旧沥青路面材料，如果不能对这些废旧材料进行有效的处理，对于环境将是极大的污染，同时也是一种明显的资源浪费。实验研究表明，这些旧料经过再生之后很多都是符合路用性能的，因此，沥青再生的重要性也越来越突出。对沥青的再生技术主要以两个因素作为区分，有四种设计方法，有地点的不同分为厂拌和就地拌合，因温度的不同分为冷再生和热再生。根据国内外的实验和施工实践表明，厂拌热再生沥青混合料可以较好的满足路用性能，因其方便和灵活等特点，是国内外使用最多的再生沥青路面技术。

二、国内外研究现状

（一）国外研究现状

沥青路面的再生利用最早可回溯到1915年的美国，当时的研究成果或经验极少，直到1973年石油危机爆发，道路工程再生技术才重新引起各国的重视和关注。旧料再生沥青得以充分发展主要有以下两方面的原因，一是技术方面的基础，大型冷刨设备的进步和大量的使用，由此得到可再生利用的沥青旧料，为旧料再生沥青提供了原材料。二是对环保需求的必然性，旧料的再生利用不仅避免了旧料对环境的严重污染，而且使旧料得以充分的使用，使得资源的结构更加合理，对于降低路面造价也有可观的经济价值。基于以上原因，旧料再生沥青得到了各方面的重视，得以快速的发展，并涌现了很多可观的成果。

美国在1975年回收并再生沥青路面废料为5万吨，1978年超过500万吨，到80年代末美国再生沥青混合料的用量为全部沥青混合料生产的一半。研究得到了RAP料的加入可以增加沥青混合料的高温稳定性，但是随着RAP量的增加，路面疲劳开裂的可能性会随之增大。从研究结果来看，RAP的掺量大于60%时，其性质受RAP料的加工情况影响很大。根据Kandhal PS，Rao SS，Waston DE， Young B.等人的研究，再生沥青混合料中的旧料掺量比例小于30%比较恰当，这个掺量做出的再生路面性能和一般的沥青混凝土相差不大。由于沥青的主要原料石油是不可再生资源，在资源和环境压力下，对于增加掺量的要求使得研究更加深入。根据TRB的研究资料，RAP掺量的增加有其工程应用的可能性，并取得了较好的成果。

日本的再生沥青研究是在1976年开始得到发展，1993年到2000年间，沥青旧料的再生率已经从78%增加到90%。相关学者也对再生沥青混合料的性能是否可以达到使用的标准进行了研究，，并提出了RAP掺量要考虑再生剂和旧料性能的观点。

欧洲对于再生沥青的研究也相当重视，法国对于沥青旧料的研究成果在再生剂剂量与再生效果的关系方面较多。在2011年西班牙的“FENIX”项目中，对RAP的变异性进行了研究，并研究了沥青旧料掺量的提高对混合料性能的影响。在芬兰，对于RAP料的收集非常的重视，基本上普及到了每个城镇。

（二）国内研究现状

我国再生沥青的研究大致从1950年开始，在河北、山西等地进行了在渣油路面中加入新的沥青和集料进行再生。之后从1983年开始，对于老化沥青的使用研究开始向再生剂的研究转变，在上海、天津等地研究了轻质成分的油作为再生剂提高老化沥青性能的方法。直到1988年，废旧沥青混合料的再生研究开始发展起来。在1985年，国家建设部开展了废旧沥青混合料再生施工专项研究，并制定了《热拌再生沥青混合料路面施工及验收规程》（CJJ43-91）。到2006年，江苏安徽等地进行了乳化沥青处理沥青混合料厂拌冷再生技术的应用。2003年到2012年，长安大学、重庆交通大学、华南理工大学等开展了新型沥青再生剂的研究。

我国对再生沥青的研究主要集中再生机理的研究和掺量性能对比、再生沥青的应用施工技术等方面。如徐静等人从氧化、挥发、聚合、裂解等方面对沥青的老化机理进行了分析和综述。倪小军等人对再生沥青的配合比设计和施工方法做了一定的阐述，旧料掺量集中在30%到50%之间。张继森等人进行了RAP掺量对沥青路面性能影响的分析，使用的掺量分别为25%、55%、85%，分析了随RAP掺量增加，高温稳定性和水稳定性增加，而低温和渗水性能降低的特点。

三、影响再生沥青混合料旧料掺量的因素

（一）旧料性能

不同的RAP集料级配会很大程度上影响旧料掺量的合适程度，如倪小军等人采用的广佛高速公路的RAP集料，张继森等人采用的衡阳至大浦公路的RAP集料。可以看出，RAP料的粗细集料配合比相差很大，比如0.075mm的集料相差比例高达50%。严重影响到了旧料掺量范围的选择。

（二）再生剂及新料的选择

沥青再生剂的目的主要包含两个方面，一是降低老化沥青的粘度，二是提高再生沥青的路用性能。

早在2001年，吴少鹏等人就在研究沥青路面老化机理的基础上，对沥青再生剂的种类和掺量进行了研究，提出了再生剂掺量在5%到11%的观点。周志刚等人也做了相关再生剂的研究，对不同再生剂掺量对老化沥青的路用性能进行了测试分析，得到再生剂掺量对不同RAP集料应该分别考虑的结论。由此可以得出再生剂的种类和掺量都会对老化沥青的性能产生很大的影响，针对不同的RAP，选择合适种类和用量的再生剂对RAP的掺量提高非常重要。

目前对于加入新料对旧料的影響分析较少，值得深入研究。

（三）沥青混合料的配合比设计

RAP集料是再生沥青混合料中很重要的一部分，随着掺量的增加，对混合料的性能的影响也会随之增加。合料的配合比设计的合理性会严重影响道路的性能和使用年限，最佳油石比的确定也会随之改变。现行的《公路沥青再生技术规范》并未对新加沥青对旧料的性能影响做出解释，对配合比设计的要求中，RAP集料掺量为15%～30%，旧料掺配比低。要提高RAP集料的掺配比，需要更加精确的合理的混合料配合比设计。

四、存在的问题及发展方向

在再生沥青混合料配合比设计中，RAP集料掺量一直是在研究的课题，但是就我国目前研究情况来看，RAP集料掺量偏低。2013年查旭东等人对RAP掺量对热再生沥青混合料性能影响做了分析，得出了RAP掺量在20%到40%满足路用性能的结论，并做了掺量为30%的实验路段，应用效果较好。2015年韩永强等人做了RAP掺量对温拌再生沥青混合料性能影响的分析，得出了RAP集料在40%到50%适用的结论。通过查阅大量的有关文献，发现RAP旧料掺量的研究范围在15%～50%，但是实际应用通常只在15%～30%，很少再有突破。

通过对沥青再生机理和RAP掺量对沥青再生混合料的影响分析知，RAP集料的加入有助于提升高温稳定性和水稳定，但是不利于低温性能，渗水性能也会降低。在再生剂和新沥青、新料加入的情况下，会对低温性能及渗水性能进行改善。在道路使用过程中，各种道路对混合料的性能要求也不相同，这使得RAP集料掺量的增加具备了理论和实践的基础。

针对以上问题，可以对RAP集料的性能做更深入的研究分析，并根据各地、各路段产生的RAP集料分级方法进行研究。对于高性能的RAP集料可以进行高掺量的实验，选择最有利于发挥RAP集料优势的再生剂，并对再生剂在实际道路使用中的耐久性和稳定性进行分析，增加高RAP集料掺量再生沥青的实用性。对新料对旧料性能的影响进行研究，改善新料对再生沥青路面的效果，进行更加精细合理的配合比设计，充分展现高旧料掺量再生沥青路面的实用性。从而实现高旧料掺量的再生沥青混合料实践应用，并有效的在工程应用中发挥效果。

五、结  语

随着对资源和环境要求的提高，再生沥青的应用会越来越普及，对RAP旧料掺量提高的研究也有其必要性，而实际工程应用中我国再生沥青混合料的RAP集料掺量普遍偏低。可以从以下方面提高RAP集料掺量：对旧料的性能研究需要进一步深入，包含其性能和特点;对再生剂的选择应更加规范化，方便快捷的选出与不同旧料性能最相符的再生剂，提高再生剂的稳定性和耐久性;新料对旧料性能的影响可以深入分析;再生沥青混合料配合比设计方法应该更加细致。综合以上方法和研究方向，充分发挥再生沥青性能，提高RAP集料掺量，更好的实现资源节约和环境保护。

【参考文献】

[1] Appea AK， Rorrer T， Clark T. Case studies routes in Virginia[J] Transportation research board 88th annual meeting CD-ROM. Washington DC，2009.

[2] Hassen Baaj ， Mohsen Ech ， Nouffou Tapsoba. Thermomechanical characterization of asphalt mixtures modified with high contents of asphalt shingle modifier（ASM） and reclaimed asphalt pavement（RAP）[J].Materails and Structures，2013，46（5）：1747-1763

[3] Makoto P.Kato， Hiroaki Ohshima， Katsumi Tanaka. Content-based retrieval for heterogeneous domains; domain adaptation by relative aggregation points[J]. Tools and Resources， 2012， 56（9）：811-820

[4] 徐静.沥青老化机理综述[J].石油沥青，2011，25（4）：1-7

[5] 张继森.再生沥青混合料RAP掺量对使用性能的影响[J].公路工程，2013，38（4）：107-110

[6] 查旭东0.RAP掺量对热再生沥青混合料性能影响分析[J].长沙理工大学学报，2013，10（4）：1-8

[7] 韩永强. RAP掺量对温拌再生沥青混合料性能的影响[J].公路交通科技，2015，32（12）：37-41

[8] 韩娟.高RAP掺量热再生SMA路面高效再生路用性能研究[J].公路工程，2016，41（3）：21-27

[9] 张洪瑞.高掺量再生沥青路面材料的高模量混合料性能评价[J].中外公路，2012，32（6）：254-258

[10] 王黎明.路面旧沥青回收与基于耐老化性能的再生沥青评价[J].中外公路，2011，31（6）：257-260

[11] 赵晶晶. 废旧沥青的再生研究[J].北京化工大学学报，2011，38（4）：48-51

[12] 王勋.高比例RAP厂拌热再生沥青混合料微观机理与性能试验研究[D].广州：华南理工大学，2014

[13] 胡宗文.冷再生沥青路面材料性能及结构组合研究[D].西安：长安大学，2012

[14] 耿九光.沥青老化机理及再生技术研究[D].西安：长安大学，2012

[15] 张清平.沥青路面现场热再生技术研究[D].长沙：长沙理工大学，2011

[16] 况栋梁.渗透型再生剂的制备及其对再生沥青及混合料性能的影响[D].武汉：武汉理工大学，2012

作者简介：仝赞（1991—）男，汉族，河南南阳，硕士研究生在读，单位：重庆交通大学交通运输工程专业，研究方向：道路建筑材料、水泥与水泥混凝土