基于旧路改造厂拌热再生RAP 的分散特性分析

郭 鹏

（山西省公路局朔州分局质量检测中心,山西 朔州 036001）

0 引言

RAP 的加热、搅拌均匀性在厂拌热再生沥青混合料生产过程中，是影响混合材料质量的重要因素，分析不同加热和搅拌温度下RAP 的“有效级配”，通过对RAP分散的均匀性和在生产过程中RAP 随温度变化分散规律的研究，可为再生混合材料的优化设计提供依据[1]。

1 RAP 分散特性

在热再生混合料制备时，由于其表层沥青薄膜易因温度过高而发生软化，难以实现旧集料与旧沥青的有效分离，致使其路用特性与新拌沥青有较大差别。这就是RAP 技术的分散特性[2]。

该项目以RAP 为研究对象，采用特定的实验方法，测量在不同的加热、搅拌温度下，各档RAP 胶团分散后的等效级配，并对其进行研究，进而获得在不同加热、搅拌条件下RAP 颗粒的最优受热和搅拌温度。

2 试验方案

在进行热再生时，要对新旧集料进行有效的分散性检测，就必须对新旧集料进行有效分离，而传统的实验方法很难完成。为此，利用工业盐类代替新集料，并用水洗法除去混合后的工业盐类，以达到新旧集料分离的目的。鉴于在特定的加热和搅拌温度下，不同尺寸RAP的分散度存在差异，为了更好地评估其在热再生时的分散性，需要采用分级法进行分散度测试[3]。

2.1 试验方法

将某旧路改造工程中对旧路进行铣刨、破碎的上层RAP 料作为原料，利用直接筛分试验对其级配进行测定，通过抽提法和抽提后筛分试验对沥青含量和集料级配进行测定。以直接筛分试验结果为依据，将RAP 分成13.2~26.5 mm、9.5~13.2 mm、4.75~9.5 mm、2.36~4.75 mm、1.18~2.36 mm、0~1.18 mm 6 档，对1.18 mm RAP 的分散程度进行测量。

2.2 试验数据表示

通过恒温115 ℃，改变搅拌温度，恒温190 ℃，变化加热温度的方法，来探究不同加热和搅拌温度对RAP分散程度的影响。

（1）在105 ℃、115 ℃、125 ℃加热温度与190 ℃搅拌温度下得到的RAP 有效级配分别为T105、T115、T125。

（2）将在115 ℃加热温度与180 ℃、190 ℃、200 ℃搅拌温度下得到的RAP 有效级配分别记为T180、T190、T200。

（3）颗粒尺寸RAP 在1.18~2.36 mm、2.36~4.75 mm、4.75~9.5 mm、9.5~13.2 mm、13.2~26.5 mm 5 档分别记为R1、R2、R3、R4、R5。

3 试验结果与分散特性分析

3.1 试验结果

在不同的加热及搅拌温度下，每一等级的RAP 的有效级配及标准级配如表1~5 所示。

表1 1.18~2.36 mm RAP 级配分布

表2 2.36~4.75 mm RAP 级配分布

表3 4.75~9.5 mm RAP 级配分布

表4 9.5~13.2 mm RAP 级配分布

表5 13.2~26.5 mm RAP 级配分布

3.2 分散特性分析

通过对各档RAP 在不同温度下所形成的集料比表面积进行计算，其结果如图1 所示。

图1 RAP 矿料比表面积随温度的变化

由图1 可知：1）当搅拌温度不变时，不同粒径RAP集料的比表面积增大，是因为加热温度提高所形成的[4]；2）当加热温度不变时，不同粒径RAP 集料的比表面积先增大后减小，是因为搅拌温度的提高所形成的，特别是4.75~9.5 mm 粒径的RAP 最为明显。由此可知，过高的搅拌温度并不利于RAP 集料的分散[5]，因为在高温下，RAP 中的沥青将产生二次老化，使其重新结团。当搅拌温度为190 ℃时，RAP 集料的分散性会更好。

各档RAP 在不同温度下的分散度，通过计算得出的结果如表6 所示。从表6 中可知：RAP 分散度和其表面积变化有相似的规律。在同一温度下，不同粒径RAP 的分散度也是有差异的，各档RAP 分散度在不同加热、搅拌温度下变化规律相同，在125 ℃加热温度和190 ℃搅拌温度下，RAP 的分散度最大[6]。

表6 相同温度下各档RAP 的分散度

4 热再生混合料配制与路用性能

AC-20C 热再生沥青混合料的主要原料有：以SBS改性沥青为主；新集料被划分为10~20 mm（记为1#新料）、5~10 mm（记为2#新料）、0~3 mm（记为3#新料）三个等级。RAP 来自该旧路改造工程旧路铣刨、破碎的上面层，RAP 被分为4 档，它们分别是20~26.5 mm（记为l#RAP）、9.5~20 mm（记为2#RAP）、4.75~9.5 mm（记为3#RAP）、0~4.75 mm（记为4#RAP）。

参照《公路沥青路面再生技术规范》（JTG/T5521—2019）和该项目对级配范围的要求，并结合粗型RAP 分散度较低的试验结果，提出了m(1#RAP)∶m(2#RAP)∶m(3#RAP)∶m(4#RAP)∶m(1#新料)∶m(2#新料)∶m(3#新料)=5 ∶5 ∶7 ∶8 ∶46 ∶12 ∶17 的混合料的掺配比例。依据该项目旧路铣刨、破碎的上面层RAP 原料分散程度的影响[7]，从而确定在热再生时加热温度是125 ℃，新料的搅拌温度则为190 ℃。矿料合成级配如表7 所示[8]。

表7 AC-20C 热再生沥青混合料矿料合成级配

依据合成级配拌和、成型热再生混合料试件，进行了马歇尔试验，通过试验综合分析，得出了4.3%的沥青为热再生沥青混合料的最优掺量，对此配合比进行了设计检验，配合比设计检验结果如表8 所示。

表8 配合比设计检验结果

由表8 可知，通过对AC-20C 热再生改性沥青混合料的指标配合比进行了各种验证，其结果都达到了现行技术规范要求，也达到了该项目的技术标准，且路用性能良好。

5 结论

综上所述，该文提出了计算各档RAP 分散度的实验方法，此实验方法是通过RAP 与同配比新拌沥青混合料在不同热再生温度下形成的级配对比而得出的，结论如下：

（1）当加热温度为125 ℃，搅拌温度为190 ℃时，RAP 的分散性最好。

（2）提高加热温度对RAP 的分散是有利的，但过高的加热温度会使RAP 中的沥青发生老化而产生二次结团。研究表明，在最优的加热及搅拌温度下，热再生沥青混合料表现出良好的路用性能。