再生沥青混合料配合比设计研究

魏茂林

（重庆合川工业园区管理委员会， 重庆 401520)

0 引言

针对沥青路面服务一定时间后会出现部分病害而影响其服务水平，按照每12年进行重新铺筑（实际使用年限低于设计年限），每年产生的废旧沥青混合料（RAP）超过2000万吨，我国的公路建设还在高速发展，因此RAP的产生速度也是增加的。RAP主要是沥青胶结料与集料组成，目前数量巨大的RAP得不到充分利用，RAP直接填埋处理不仅污染地下水还浪费了RAP中的沥青和石料。因此提高RAP在新建道路的应用，减少不可再生资源的开采，不仅有利于环境保护，也能降低工程投资。RAP在再生沥青混合料中的掺量越高带来的环境和经济效益越明显，但RAP不同于普通沥青混合料，因此应在原有沥青混合料配合比设计基础上对其配合比进行深入研究。

1 国内外研究现状

RAP的利用首先是由美国在1915年提出，90年代，美国再生沥青混合料研究与应用发展迅速，期间分别发表了《路面废料再生指南》、《沥青路面热拌再生技术手册》、《沥青路面冷拌再生技术手册》。到20世纪末，美国对RAP的利用研究达到相对成熟水平，此时RAP在新建道路中的利用率超过50%。日本对RAP的再利用非常重视，1976年开始RAP再生研究，日本政府也非常支持废旧沥青混合料的再利用，对旧沥青混合料再生公司进行资金补助，目前其旧沥青混合料使用率达100%。在欧洲，以德国的再生技术发展最为迅速，特别是对机械要求较高的就地热再生技术，德国借助发达的机械工业在就地热再生方面发展迅速。

我国对RAP的再生利用研究相对滞后，1982年同济大学负责了“沥青混凝土再生利用技术”项目，研究根据各地不同的RAP情况进行了差异化分析。1985年我国采用废机油和柴油等再生渣油路面作为下面层，并取得了不错的效果。20世纪末期，我国道路交通建设呈井喷式发展，此阶段RAP再生技术被忽视，此段时间RAP的利用研究处于停滞。2002年京津塘高速公路采用就地热再生施工并取得较好再生效果。2003年，广佛高速公路采用了厂拌热再生技术并且有较好使用效果。2004年，山东省为解决旧路平整性和抗车辙性能不足的问题进行高速公路就地热再生。2008年我国颁布《公路沥青路面再生技术规范》，规范中对RAP料的分类与指标、再生混合料性能与设计、施工方法等都提出了明确要求，这为我国RAP的利用提供了保证。

随着建设速度的放缓和大量已建项目达到使用年限，越来越多的道路需要养护，大量RAP在旧路铣刨过程中产生，RAP的再生利用成为道路科研工作者研究的热点。

2 再生沥青混合料配合比设计研究

旧沥青混合料来自于二级路大修过程中铣刨的RAP料，作为再生沥青混合料的旧料首先要确定该回收旧料的级配组成与沥青含量。

（1）RAP集料级配

RAP的集料级配通过溶剂抽提分离法确定，首先将RAP破碎均匀，加入溶剂将RAP中的就沥青胶结料与石料分离，之后通过离心机分离，将分离后的石料放于烘箱在110℃烘干23小时。随后将烘干后的石料筛分，确定RAP中集料的级配组成，如图1。

图1 RAP与规范要求级配曲线

图1中可明显看出RAP中的级配明显偏细，一般设计级配为中间曲线，而RAP的级配曲线偏于上限，偏离了最佳级配组成，在9.5mm的粒径是超过了规范上限的。新级配的调整中应该使新级配位于级配中值附近。总体来说，粗集料数量减少，细集料含量增加，级配变化降低沥青混合料性能。为了保证再生沥青混合料性质需要加入粗集料含量较高的新集料，调整再生沥青级配满足规范要求。

（2）RAP沥青含量

采用阿布森法回收RAP中的老化沥青，含有老化沥青的三氯乙烯溶液为了降低溶剂蒸馏过程中沥青的二次老化，采用真空旋转整流去除溶剂。实验结果表明RAP中沥青含量3.5%。

通过回收沥青胶结料含量分析与三大指标实验发现，沥青胶结料含量明显降低，这是因为在路面交通，路面水的作用下，沥青胶结料流失。受沥青老化的影响，沥青胶结料三大指标降低明显。

（3）配合比设计

再生沥青混合料集料设计的目的是调整RAP中不合理的级配，调整方法是加入再生沥青混合料中减少的粗集料，通过计算综合调整新级配满足规范要求。对于RAP掺加比例预估通过公式2.1进行。

式中k为RAP比例；bi为RAP中各筛孔筛余；ci为目标级配各筛孔筛余。

RAP的掺量根据矿料级配和经济效益综合确定，新集料根据RAP掺量和目标级配确定，再生剂根据RAP含量确定，新沥青根据RAP，再生剂和油石比确定。

P-新沥青质量分数，Qi-新集料质量分数，R再生剂在再生沥青混合料中质量分数，Pb-再生沥青混合料最佳油石比，a-RAP比例，Pob-RAP中沥青含量，r-再生剂与RAP中沥青比例，Xi-新集料各筛孔筛余，Ni-目标级配各筛孔筛余，Pi-RAP中各筛孔筛余。

3 结论

通过研究得到再生沥青混合料配合比设计主要包括：确定铣刨出的RAP集料原有级配以及RAP中沥青含量，最后采用公式计算出RAP、再生剂、新集料、沥青的掺配比例。