摘要：近年来我国公路建设不断发展，截止2017年底高速公路通车里程已突破13.65万km。由于沥青路面具有行车舒适性好及养护维修简便等优点，其在我国高速公路路面结构中得到广泛使用。目前我国高速公路已逐渐进入大、中修阶段，如何处理产生的大量旧沥青路面材料（RAP）成为亟待解决的难题。研究表明，将RAP与新集料、沥青和再生剂等重新进行拌和施工能恢复其使用性能，这有效实现了RAP的回收利用，减少资源浪费的同时有利于环境保护，因此，进行再生沥青混合料的研究愈发受到重视。
关键词：再生沥青混合料；旧沥青再生程度；影响因素
1再生沥青混合料国内外研究现状
1.1国外研究现状
沥青路面的再生利用在1973年石油危机爆发时引起各国的重视和关注。旧料再生沥青得以发展主要有以下原因：①技术方面的基础，大型冷刨设备的进步和大量的使用为旧料再生沥青提供了原材料。②对环保需求的必然性，旧料的再生利用避免了旧料对环境的严重污染、使得资源的结构能够有效利用，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。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。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。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。
1.2国内研究现状
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。
2旧沥青再生程度影响因素研究
原材料：
（1）沥青。沥青试验用新沥青为壳牌70#基质沥青，根据相关文献对其主要技术指标进行检测，结果见下表：
（2）再生剂采用市面上常见四种不同类型再生剂A，B，C，D，根据相关文献对四种再生剂主要技术指标进行检测，结果发现除B再生剂TFOT前后黏度比和质量变化外，其他指标均符合要求，具体结果见下表。
（3）集料及级配粗集料采用玄武岩，细集料采用石灰岩，矿粉由石灰岩磨细而得。制备RAP的混合料用AC-16，再生沥青混合料用AC-20，最佳油石比分别为4.8%和4.3%，级配见下表。
（4）RAP由于现场铣刨RAP材料变异性较大，故为方便原料控制，本文通过人工制备RAP，步骤为采用轮碾法成型尺寸300mm×300mm×50mm的AC-16沥青混合料试件，然后进行短期和长期老化（135℃加热4h，85℃加热5d），老化完成后取出掰成宽5cm条形小块，使用颚式破碎机破碎筛分为0-5mmRAP备用。
3旧沥青再生程度评价方法研究
为定量评价再生沥青混合料中旧沥青再生程度，本文提出方法见下图。
图中主要试验流程如下：
（1）按上文提出方法人工制备RAP，过4.75mm筛后根据表3中AC-20级配将其与大于4.75mm的新集料混合（共2000g），在试验设定的温度和时间下进行干拌，然后加入新沥青和再生剂，湿拌1min，再加入矿粉拌和1min。
（2）湿拌完成后将再生沥青混合料转移至浅盘中，人工分散使其厚度不超过集料公称最大粒径，自然冷却8h后使用木碾对其进行碾散，尽量使RAP和新集料分散。
（3）使用4.75mm筛对碾散后的再生沥青混合料进行筛分，筛上部分为新集料及未能碾散而粘附在新集料上的RAP，筛下部分为RAP。
（4）使用旋转蒸发器法回收筛下RAP上粘附的新旧沥青，然后取样进行64℃条件下的DSR试验，测定其车辙因子I实测。
（5）根据再生沥青混合料质量为2000g计算其中RAP质量，然后取样对其上旧沥青进行回收，并根据油石比计算再生沥青混合料中新沥青用量，在130℃条件下将新沥青（135℃加热4h）和再生剂加入旧沥青进行搅拌后静置8h，取样进行64℃条件下的DSR试验，测定其车辙因子I设计。
（6）计算I实测与I设计比值Ic表征再生沥青混合料中旧沥青再生程度，Ic等于1时表明旧沥青完全参与再生，并与新沥青充分混溶，大于1时表明再生沥青混合料中RAP上旧沥青含量偏高，有旧沥青未参与再生过程，因此Ic值越大表明旧沥青再生程度越低。
4旧沥青再生程度影响因素分析
（1）为评价再生剂类型对旧沥青再生程度影响，分别采用A，B，C，D4种类型再生剂按上文方法进行旧沥青再生程度试验，其中再生剂掺量为RAP中旧沥青含量质量分数的6%，新集料加热温度175℃，拌和温度155℃，干拌时间1min，结果如下表。
由表可知，四种类型再生剂的优劣排序为C，A，D，B，Ic值最大相差16.8%，分析原因在于再生剂中轻质组分含量高及粘度低时，能更好的溶解老化沥青中沥青质等重质组分，使再生程度增强，而再生剂B“饱和分+芳香分”含量达87.8%，60℃黏度也为4种再生剂中最低，再生性能却最差，这是由于其组分稳定性较差（TFOT后黏度比3.56，质量损失28.472%，明显高于其它3种再生剂），在混合料拌和过程中受热容易产生分解导致。
为进一步分析再生剂中轻质组分含量及黏度与旧沥青再生程度关系，剔除组分稳定性较差的再生剂B，将A，C，D旧沥青再生程度指标Ic随“饱和分+芳香分”含量及黏度变化的趋势分别绘制下图。
由图可知，当再生剂组分稳定性较好时，Ic随“饱和分+芳香分”含量的增加呈明显下降趋势，随黏度的增加呈明显上升趋势，故可通过选用“饱和分+芳香分”含量高或黏度低的再生剂，以提高其对旧沥青再生程度。
（2）为分析再生剂掺量对旧沥青再生程度影响，分别将6%，8%，10%和12%的再生剂C加入再生沥青混合料拌和进行旧沥青再生程度试验，其中新集料加热温度175℃，拌和温度155℃，干拌时间1min，再生剂掺量与旧沥青再生程度关系如下图。
由图可知，再生剂掺量增加时旧沥青再生程度逐渐提高，但超过8%后效果不再明显.掺量由6%增加到8%时，Ic值下降6.3%，而由8%增加到12%时仅下降2.2%，这是因为再生剂作用机理由组分调节和增容作用组成，组分调节指其加入旧沥青后未发生化学反应，因而旧沥青组分变化的一方面来源于再生剂中组分的加入，另一方面则来源于再生剂加入在旧沥青中起到的增容作用，此时旧沥青中沥青质等重组分会分解向轻组分转化，因此，再生剂掺量较低时其与RAP胶团表面沥青的接触面积或作用深度有限，故此时增加掺量能起到良好的增容作用，旧沥青再生程度提高明显，而达到一定程度后RAP胶团表面沥青已充分再生，而部分裹附于RAP胶团内部的“黑石头”未能接触再生剂，故此时掺量的增加主要起组分调节作用，旧沥青再生程度提高较小。
结语：本文提出旧沥青再生程度定量评价方法利用再生沥青混合料进行试验，能较好的模拟实际应用条件，对相关研究有一定指导意义。
参考文献：
[1]刘伟.再生沥青混合料中旧料掺量对其性能影响的试验研究[J].黑龙江科技信息，2015（35）：231-232.
论文作者:孔德政
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/20
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