再生瀝青混合料舊料摻量研究綜述

【摘 要】 針對(duì)瀝青路面老化后整體性能不再滿足道路路用性能要求，但是老化后的材料仍有可觀的使用價(jià)值，且當(dāng)前情況下回收瀝青路面材料不能充分利用的問(wèn)題，再生瀝青混合料舊料摻量為研究對(duì)象，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究狀況，分析各混合料設(shè)計(jì)的路用性能，研究超高舊料摻量再生瀝青混合料設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法和可行性，對(duì)闡明再生瀝青超高配合比性能機(jī)理，為超高舊料摻量再生瀝青混合料的實(shí)際工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，為更加充分利用道路舊料，有效降低道路造價(jià)提供思路。

【關(guān)鍵詞】 再生瀝青 舊料摻量 配合比 路用性能

一、引言

至2015年底，我國(guó)公路總里程達(dá)到457.73萬(wàn)公里，養(yǎng)護(hù)里程為446.56萬(wàn)公里，在公路總里程中所占的比例為97.6%。隨著我們交通事業(yè)的高速發(fā)展，瀝青路面由于其平整度高，不揚(yáng)塵，經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越廣泛的使用。高等瀝青混凝土道路的使用年限一般為15年，低等路面使用年限更少，為10年左右。隨著新建道路的不斷增加，道路的鋪筑技術(shù)也在提升，但是之前修建的老路已經(jīng)在使用過(guò)程中老化損壞，90年代建設(shè)的大量瀝青混凝土道路急需有效的養(yǎng)護(hù)和修理，而且需要養(yǎng)護(hù)修理的道路隨著時(shí)間的增加會(huì)越來(lái)越多。在此過(guò)程中，將會(huì)產(chǎn)生大量的舊瀝青路面材料，如果不能對(duì)這些廢舊材料進(jìn)行有效的處理，對(duì)于環(huán)境將是極大的污染，同時(shí)也是一種明顯的資源浪費(fèi)。實(shí)驗(yàn)研究表明，這些舊料經(jīng)過(guò)再生之后很多都是符合路用性能的，因此，瀝青再生的重要性也越來(lái)越突出。對(duì)瀝青的再生技術(shù)主要以兩個(gè)因素作為區(qū)分，有四種設(shè)計(jì)方法，有地點(diǎn)的不同分為廠拌和就地拌合，因溫度的不同分為冷再生和熱再生。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)和施工實(shí)踐表明，廠拌熱再生瀝青混合料可以較好的滿足路用性能，因其方便和靈活等特點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)外使用最多的再生瀝青路面技術(shù)。

二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

（一）國(guó)外研究現(xiàn)狀

瀝青路面的再生利用最早可回溯到1915年的美國(guó)，當(dāng)時(shí)的研究成果或經(jīng)驗(yàn)極少，直到1973年石油危機(jī)爆發(fā)，道路工程再生技術(shù)才重新引起各國(guó)的重視和關(guān)注。舊料再生瀝青得以充分發(fā)展主要有以下兩方面的原因，一是技術(shù)方面的基礎(chǔ)，大型冷刨設(shè)備的進(jìn)步和大量的使用，由此得到可再生利用的瀝青舊料，為舊料再生瀝青提供了原材料。二是對(duì)環(huán)保需求的必然性，舊料的再生利用不僅避免了舊料對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染，而且使舊料得以充分的使用，使得資源的結(jié)構(gòu)更加合理，對(duì)于降低路面造價(jià)也有可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值?；谝陨显?，舊料再生瀝青得到了各方面的重視，得以快速的發(fā)展，并涌現(xiàn)了很多可觀的成果。

美國(guó)在1975年回收并再生瀝青路面廢料為5萬(wàn)噸，1978年超過(guò)500萬(wàn)噸，到80年代末美國(guó)再生瀝青混合料的用量為全部瀝青混合料生產(chǎn)的一半。研究得到了RAP料的加入可以增加瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，但是隨著RAP量的增加，路面疲勞開(kāi)裂的可能性會(huì)隨之增大。從研究結(jié)果來(lái)看，RAP的摻量大于60%時(shí)，其性質(zhì)受RAP料的加工情況影響很大。根據(jù)Kandhal PS，Rao SS，Waston DE， Young B.等人的研究，再生瀝青混合料中的舊料摻量比例小于30%比較恰當(dāng)，這個(gè)摻量做出的再生路面性能和一般的瀝青混凝土相差不大。由于瀝青的主要原料石油是不可再生資源，在資源和環(huán)境壓力下，對(duì)于增加摻量的要求使得研究更加深入。根據(jù)TRB的研究資料，RAP摻量的增加有其工程應(yīng)用的可能性，并取得了較好的成果。

日本的再生瀝青研究是在1976年開(kāi)始得到發(fā)展，1993年到2000年間，瀝青舊料的再生率已經(jīng)從78%增加到90%。相關(guān)學(xué)者也對(duì)再生瀝青混合料的性能是否可以達(dá)到使用的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，，并提出了RAP摻量要考慮再生劑和舊料性能的觀點(diǎn)。

歐洲對(duì)于再生瀝青的研究也相當(dāng)重視，法國(guó)對(duì)于瀝青舊料的研究成果在再生劑劑量與再生效果的關(guān)系方面較多。在2011年西班牙的“FENIX”項(xiàng)目中，對(duì)RAP的變異性進(jìn)行了研究，并研究了瀝青舊料摻量的提高對(duì)混合料性能的影響。在芬蘭，對(duì)于RAP料的收集非常的重視，基本上普及到了每個(gè)城鎮(zhèn)。

（二）國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)再生瀝青的研究大致從1950年開(kāi)始，在河北、山西等地進(jìn)行了在渣油路面中加入新的瀝青和集料進(jìn)行再生。之后從1983年開(kāi)始，對(duì)于老化瀝青的使用研究開(kāi)始向再生劑的研究轉(zhuǎn)變，在上海、天津等地研究了輕質(zhì)成分的油作為再生劑提高老化瀝青性能的方法。直到1988年，廢舊瀝青混合料的再生研究開(kāi)始發(fā)展起來(lái)。在1985年，國(guó)家建設(shè)部開(kāi)展了廢舊瀝青混合料再生施工專項(xiàng)研究，并制定了《熱拌再生瀝青混合料路面施工及驗(yàn)收規(guī)程》（CJJ43-91）。到2006年，江蘇安徽等地進(jìn)行了乳化瀝青處理瀝青混合料廠拌冷再生技術(shù)的應(yīng)用。2003年到2012年，長(zhǎng)安大學(xué)、重慶交通大學(xué)、華南理工大學(xué)等開(kāi)展了新型瀝青再生劑的研究。

我國(guó)對(duì)再生瀝青的研究主要集中再生機(jī)理的研究和摻量性能對(duì)比、再生瀝青的應(yīng)用施工技術(shù)等方面。如徐靜等人從氧化、揮發(fā)、聚合、裂解等方面對(duì)瀝青的老化機(jī)理進(jìn)行了分析和綜述。倪小軍等人對(duì)再生瀝青的配合比設(shè)計(jì)和施工方法做了一定的闡述，舊料摻量集中在30%到50%之間。張繼森等人進(jìn)行了RAP摻量對(duì)瀝青路面性能影響的分析，使用的摻量分別為25%、55%、85%，分析了隨RAP摻量增加，高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性增加，而低溫和滲水性能降低的特點(diǎn)。

三、影響再生瀝青混合料舊料摻量的因素

（一）舊料性能

不同的RAP集料級(jí)配會(huì)很大程度上影響舊料摻量的合適程度，如倪小軍等人采用的廣佛高速公路的RAP集料，張繼森等人采用的衡陽(yáng)至大浦公路的RAP集料?？梢钥闯?，RAP料的粗細(xì)集料配合比相差很大，比如0.075mm的集料相差比例高達(dá)50%。嚴(yán)重影響到了舊料摻量范圍的選擇。

（二）再生劑及新料的選擇

瀝青再生劑的目的主要包含兩個(gè)方面，一是降低老化瀝青的粘度，二是提高再生瀝青的路用性能。

早在2001年，吳少鵬等人就在研究瀝青路面老化機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)瀝青再生劑的種類(lèi)和摻量進(jìn)行了研究，提出了再生劑摻量在5%到11%的觀點(diǎn)。周志剛等人也做了相關(guān)再生劑的研究，對(duì)不同再生劑摻量對(duì)老化瀝青的路用性能進(jìn)行了測(cè)試分析，得到再生劑摻量對(duì)不同RAP集料應(yīng)該分別考慮的結(jié)論。由此可以得出再生劑的種類(lèi)和摻量都會(huì)對(duì)老化瀝青的性能產(chǎn)生很大的影響，針對(duì)不同的RAP，選擇合適種類(lèi)和用量的再生劑對(duì)RAP的摻量提高非常重要。

目前對(duì)于加入新料對(duì)舊料的影響分析較少，值得深入研究。

（三）瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)

RAP集料是再生瀝青混合料中很重要的一部分，隨著摻量的增加，對(duì)混合料的性能的影響也會(huì)隨之增加。合料的配合比設(shè)計(jì)的合理性會(huì)嚴(yán)重影響道路的性能和使用年限，最佳油石比的確定也會(huì)隨之改變。現(xiàn)行的《公路瀝青再生技術(shù)規(guī)范》并未對(duì)新加瀝青對(duì)舊料的性能影響做出解釋，對(duì)配合比設(shè)計(jì)的要求中，RAP集料摻量為15%～30%，舊料摻配比低。要提高RAP集料的摻配比，需要更加精確的合理的混合料配合比設(shè)計(jì)。

四、存在的問(wèn)題及發(fā)展方向

在再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中，RAP集料摻量一直是在研究的課題，但是就我國(guó)目前研究情況來(lái)看，RAP集料摻量偏低。2013年查旭東等人對(duì)RAP摻量對(duì)熱再生瀝青混合料性能影響做了分析，得出了RAP摻量在20%到40%滿足路用性能的結(jié)論，并做了摻量為30%的實(shí)驗(yàn)路段，應(yīng)用效果較好。2015年韓永強(qiáng)等人做了RAP摻量對(duì)溫拌再生瀝青混合料性能影響的分析，得出了RAP集料在40%到50%適用的結(jié)論。通過(guò)查閱大量的有關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)RAP舊料摻量的研究范圍在15%～50%，但是實(shí)際應(yīng)用通常只在15%～30%，很少再有突破。

通過(guò)對(duì)瀝青再生機(jī)理和RAP摻量對(duì)瀝青再生混合料的影響分析知，RAP集料的加入有助于提升高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定，但是不利于低溫性能，滲水性能也會(huì)降低。在再生劑和新瀝青、新料加入的情況下，會(huì)對(duì)低溫性能及滲水性能進(jìn)行改善。在道路使用過(guò)程中，各種道路對(duì)混合料的性能要求也不相同，這使得RAP集料摻量的增加具備了理論和實(shí)踐的基礎(chǔ)。

針對(duì)以上問(wèn)題，可以對(duì)RAP集料的性能做更深入的研究分析，并根據(jù)各地、各路段產(chǎn)生的RAP集料分級(jí)方法進(jìn)行研究。對(duì)于高性能的RAP集料可以進(jìn)行高摻量的實(shí)驗(yàn)，選擇最有利于發(fā)揮RAP集料優(yōu)勢(shì)的再生劑，并對(duì)再生劑在實(shí)際道路使用中的耐久性和穩(wěn)定性進(jìn)行分析，增加高RAP集料摻量再生瀝青的實(shí)用性。對(duì)新料對(duì)舊料性能的影響進(jìn)行研究，改善新料對(duì)再生瀝青路面的效果，進(jìn)行更加精細(xì)合理的配合比設(shè)計(jì)，充分展現(xiàn)高舊料摻量再生瀝青路面的實(shí)用性。從而實(shí)現(xiàn)高舊料摻量的再生瀝青混合料實(shí)踐應(yīng)用，并有效的在工程應(yīng)用中發(fā)揮效果。

五、結(jié)? 語(yǔ)

隨著對(duì)資源和環(huán)境要求的提高，再生瀝青的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越普及，對(duì)RAP舊料摻量提高的研究也有其必要性，而實(shí)際工程應(yīng)用中我國(guó)再生瀝青混合料的RAP集料摻量普遍偏低。可以從以下方面提高RAP集料摻量：對(duì)舊料的性能研究需要進(jìn)一步深入，包含其性能和特點(diǎn);對(duì)再生劑的選擇應(yīng)更加規(guī)范化，方便快捷的選出與不同舊料性能最相符的再生劑，提高再生劑的穩(wěn)定性和耐久性;新料對(duì)舊料性能的影響可以深入分析;再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法應(yīng)該更加細(xì)致。綜合以上方法和研究方向，充分發(fā)揮再生瀝青性能，提高RAP集料摻量，更好的實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)。

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作者簡(jiǎn)介：仝贊（1991—）男，漢族，河南南陽(yáng)，碩士研究生在讀，單位：重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸工程專業(yè)，研究方向：道路建筑材料、水泥與水泥混凝土