楊永永 朱春鳳* 李 強(qiáng)

（1.吉林建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130119；2.長(zhǎng)春市瀝青混凝土有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130031）

0 引言

廠(chǎng)拌熱再生技術(shù)是指將再生瀝青混合料（Reclaimed Asphalt Pavement）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)RAP）在拌和場(chǎng)中經(jīng)過(guò)粉碎、篩分等預(yù)處理，然后加入新集料、新瀝青或再生劑，通過(guò)加熱攪拌，將其變成優(yōu)質(zhì)的再生瀝青的一種技術(shù)[1]。目前，世界各國(guó)都在大量的應(yīng)用瀝青路面，并致力于促進(jìn)可再生材料的利用，RAP摻量的增大有利于提高再生資源的利用率和瀝青路面再生技術(shù)在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境方面的優(yōu)越性，然而，由于RAP 的老化、舊集料、特殊材料的性質(zhì)等原因，使其在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造過(guò)程中有許多的困難。鑒于此，本文對(duì)研究廠(chǎng)拌熱再生瀝青混合料應(yīng)用的文獻(xiàn)進(jìn)行綜述，總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，供同行參考。

1 再生劑的機(jī)理及其作用

常用的再生劑種類(lèi)可分為以下幾類(lèi)：軟瀝青、低黏度的油分和專(zhuān)用瀝青再生劑[2]。陳波[3]指出在對(duì)再生料的常規(guī)性能測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，隨著RAP摻量的增大，其耐高溫性能有所改善，但是在低溫、水穩(wěn)定性方面有所降低；在添加再生劑后，其耐高溫性能便會(huì)有所下降，但其低溫性能、水穩(wěn)定性能與抗疲勞性能均得到提升。邵強(qiáng)[4]研究認(rèn)為在不摻入再生劑時(shí)，RAP的摻入率不應(yīng)超過(guò)30%；在摻入再生劑時(shí)，RAP摻入率為50%的再生瀝青混合料仍可以滿(mǎn)足規(guī)范要求。然而，在選擇再生劑種類(lèi)以及確定其最佳用量時(shí)，會(huì)帶來(lái)額外的工作量與對(duì)資源的需求，從而在一定程度上阻礙了對(duì)廠(chǎng)拌熱再生技術(shù)的研究與應(yīng)用。李定儐、付蓉等[5]通過(guò)云南省道路養(yǎng)護(hù)示范工程實(shí)例，對(duì)高RAP 摻量下無(wú)再生劑的廠(chǎng)拌熱再生瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)研究。結(jié)果表明熱再生瀝青混合料在不摻入再生劑的情況下，不僅可以滿(mǎn)足規(guī)范要求和路面工程應(yīng)用，而且設(shè)計(jì)使用的AC-20C混合料也具有良好的綜合性能。

綜上可知，在不摻入再生劑時(shí)，再生料的最大RAP摻入率相對(duì)較低，并且隨著RAP摻量的增加，會(huì)對(duì)低溫抗裂性和水穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響。但當(dāng)摻入再生劑后，不僅大幅增加了再生瀝青混合料中的RAP摻量，而且針對(duì)由于RAP摻量增加而引起的低溫抗裂性能與水穩(wěn)定性能降低的現(xiàn)象得到控制。

2 RAP的性能

2.1 RAP材料技術(shù)分析

根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521-2019）的要求，需對(duì)舊瀝青混合料進(jìn)行以下指標(biāo)檢測(cè)：25℃針入度、軟化點(diǎn)、15℃延度及60℃動(dòng)力黏度[6]。由于長(zhǎng)期使用、碾壓和環(huán)境等因素的影響，從廢舊路面獲得的RAP 內(nèi)部出現(xiàn)了不同程度的老化，這就導(dǎo)致其無(wú)法與新瀝青直接進(jìn)行拌和。鄭德江[7]對(duì)再生瀝青混合料的性能恢復(fù)機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)向老化瀝青中摻入輕質(zhì)組分，可以增加老化瀝青中原有的芳香烴含量和飽和分，降低了瀝青質(zhì)在老化瀝青中的比重，改善了其技術(shù)性能。目前針對(duì)RAP舊瀝青及再生瀝青混合料的性能評(píng)價(jià)，采用振幅掃描、頻率掃描、多重蠕變恢復(fù)等宏觀(guān)方法[8]，如王勛[9]利用SEM 材料分析儀器對(duì)瀝青膠漿進(jìn)行分析，可以有效地測(cè)定出瀝青混合料中集料表面的瀝青膜厚度。除上述方法外，研究者還嘗試使用傅里葉紅外光譜、薄層色譜、原子力顯微鏡[10]等現(xiàn)代測(cè)試手段分析其微觀(guān)結(jié)構(gòu)特征及其再生機(jī)理。如豆瑩瑩[11]通過(guò)紅外光譜技術(shù)，并結(jié)合已有的研究成果，利用老化瀝青氧化產(chǎn)物的羰基和亞砜基等在舊瀝青中的吸收特性，對(duì)RAP的摻量進(jìn)行了定量分析，得到的結(jié)果與實(shí)際情況較為吻合，最大偏差在5%左右，從而提出了一種快速、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)RAP摻量的新方法。

2.2 RAP級(jí)配分析

舊瀝青材料的性能受交通荷載和環(huán)境等因素的影響，導(dǎo)致其性能劣化，因此從廢舊瀝青路面獲得的RAP就需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的礦料級(jí)配分析。由于RAP材料中舊瀝青的膠結(jié)作用，造成RAP結(jié)團(tuán)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，從而增大了熱再生瀝青混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)難度。邵強(qiáng)[4]提出在廠(chǎng)拌熱再生瀝青混合料中，RAP 的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)會(huì)因?yàn)樾吕蠟r青的融合、機(jī)械攪拌等過(guò)程分散并作用在新的瀝青混合料的級(jí)配合成中，從而影響熱再生混合料的設(shè)計(jì)級(jí)配組成。

2.3 RAP變異原因及其控制

RAP 的變異性是影響熱再生瀝青混合料生產(chǎn)質(zhì)量及路用性能的關(guān)鍵因素，而導(dǎo)致其產(chǎn)生變異的原因主要有：（1）RAP 的來(lái)源不同；（2）RAP 所在的原道路使用時(shí)長(zhǎng)存在差異；（3）施工工藝存在差別[12-15]。這也是阻礙熱拌再生瀝青混合料中RAP摻量提高的主要原因之一。

關(guān)于控制由于RAP變異性而導(dǎo)致熱再生瀝青混合料的性能變化，當(dāng)前也已有了一些研究成果，如周思民[16]提出通過(guò)對(duì)整堆取樣和分層取樣的方式進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明，分層采樣的方法所得到的瀝青含量的變化以及礦料級(jí)配的變化都相對(duì)較小，而且通過(guò)分層采樣的方法，能夠改善RAP的均勻性，從而更好地體現(xiàn)RAP 的真實(shí)情況。其次，采用分層取樣法的熱再生混合料的低溫抗裂性與水穩(wěn)定性明顯好于全堆取樣法。鮑世輝[17]認(rèn)為，在實(shí)際評(píng)價(jià)RAP 舊料級(jí)配和瀝青含量并進(jìn)行篩選時(shí)，應(yīng)對(duì)RAP 中大粒徑顆粒的含量進(jìn)行控制，并有選擇地降低部分級(jí)配或?yàn)r青含量不符合要求的顆粒，從而改善RAP 的均勻性；通過(guò)對(duì)RAP 中不同粒徑大小的顆粒進(jìn)行分檔，可以有效地減少由于RAP變異性而導(dǎo)致的熱拌再生瀝青混合料的性能變化。

綜上可知，由于舊瀝青路面材料的特殊性質(zhì)，使得評(píng)價(jià)RAP 技術(shù)性能成為了一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。對(duì)RAP評(píng)價(jià)不僅需要對(duì)宏觀(guān)層面的基本指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，也需要利用微觀(guān)手段對(duì)其微觀(guān)結(jié)構(gòu)與再生機(jī)理進(jìn)行研究。目前來(lái)看，已有不少研究針對(duì)這些問(wèn)題做出了一系列的試驗(yàn)探索，并且也都提出了各自的見(jiàn)解，但目前尚未完善評(píng)價(jià)RAP變異性的控制指標(biāo)和建立與實(shí)際工程相匹配的應(yīng)用體系，所以針對(duì)RAP 變異性問(wèn)題還需要進(jìn)行更加深入的研究，從而可以使得減少由RAP 變異性所造成的最大RAP摻量的降低。

3 廠(chǎng)拌熱再生工藝對(duì)混合料性能的影響

3.1 拌和溫度的影響

對(duì)廠(chǎng)拌熱再生瀝青混合料生產(chǎn)控制而言，溫度直接影響著瀝青混合料的各項(xiàng)綜合性能。Edoardo Bocci等[18]指出，溫度的變化會(huì)影響混合料中RAP 黏合劑的遷移率和瀝青短期老化程度。周思民[16]認(rèn)為，由于瀝青混合料對(duì)溫度的敏感性，隨著拌和溫度的持續(xù)升高，會(huì)導(dǎo)致其最大彎曲應(yīng)變、殘余穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比都出現(xiàn)了先升高后降低的情況，因此適當(dāng)?shù)靥岣咴偕鸀r青混合料的拌和溫度，對(duì)改善高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性有良好的改善作用。研究者王雪蓮、胡明等[19]提出RAP 的拌和溫度會(huì)影響再生瀝青混合料的空隙率和疲勞壽命，隨著RAP預(yù)熱溫度的提高，再生瀝青混合料的空隙率會(huì)逐漸地降低。此外，RAP 加熱溫度越高，對(duì)再生瀝青混合料的疲勞壽命有著良好的增加作用。

3.2 拌和時(shí)間的影響

拌和時(shí)間長(zhǎng)短是影響廠(chǎng)拌熱再生混合料的生產(chǎn)效果與生產(chǎn)成本的關(guān)鍵因素。王雪蓮等[19]指出，適當(dāng)延長(zhǎng)拌和時(shí)間，對(duì)再生瀝青混合料的密實(shí)度與高溫穩(wěn)定性有著積極作用，同時(shí)隨著拌和時(shí)間的延長(zhǎng)，還可以加速再生劑對(duì)舊瀝青的軟化和對(duì)瀝青質(zhì)的分解，促進(jìn)新料、舊料與新瀝青之間的充分融合，對(duì)提高再生瀝青混合料的均勻性和密實(shí)性有著顯著的作用。

綜上所述，廠(chǎng)拌熱再生的施工工藝是影響熱再生瀝青混合料綜合性能的重要因素之一。由于熱再生瀝青混合料對(duì)溫度敏感性較強(qiáng)，因此，在拌和過(guò)程中，對(duì)溫度的控制十分重要，同時(shí)，拌和時(shí)間的長(zhǎng)短也影響著拌和完成后的瀝青混合料的空隙率、均勻性以及原材料之間的融合是否符合規(guī)范要求。

4 熱再生瀝青混合料的路用性能評(píng)價(jià)

4.1 高溫性能

當(dāng)前已有的許多研究表明，由于路面材料的長(zhǎng)期使用，其瀝青軟化點(diǎn)逐漸升高，勁度也隨之增強(qiáng)，因此，隨著RAP 摻量的增加，熱再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性得到改善。趙彩[20]和毛文化[2]也指出，隨著RAP 摻量的增大，瀝青混合料的最佳油石比增大，耐高溫抗車(chē)轍能力提高，但其低溫性能與水穩(wěn)定性有所下降。

4.2 低溫抗裂性

由于RAP 中的老化瀝青的輕質(zhì)組分流失，隨著RAP摻量的增加，使其在低溫下的延度降低，從而導(dǎo)致其低溫性能降低。因此，直接在再生瀝青混合料中添加沒(méi)有經(jīng)過(guò)改善或補(bǔ)充老化瀝青中流失的輕質(zhì)組分和芳香烴物質(zhì)的RAP，則會(huì)對(duì)再生瀝青混合料的低溫抗裂性產(chǎn)生消極影響。李泉等[21]發(fā)現(xiàn)利用RA-YZ02滲透型再生劑，可以有效地補(bǔ)充老化瀝青中缺失的輕質(zhì)組分，使得瀝青老化后的凝膠型向再生后溶膠-凝膠型轉(zhuǎn)變，從而使得再生瀝青混合料的低溫抗裂性增強(qiáng)。

4.3 水穩(wěn)定性

由于舊瀝青路面材料老化后，其延度降低、硬度增強(qiáng)以及與集料之間的粘結(jié)力下降，導(dǎo)致其空隙率增大，從而使得水穩(wěn)定性出現(xiàn)顯著下降。劉佳[22]討論了玄武巖纖維與聚酯纖維對(duì)熱再生瀝青混合料的影響。結(jié)果表明，隨著纖維摻量的增加，凍融劈裂強(qiáng)度比逐漸增大，表明纖維可以有效地提高再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性，同時(shí)也證明了相比聚酯纖維的改善水穩(wěn)定性的作用，摻加玄武巖纖維的再生瀝青混合料抗水損害的能力更強(qiáng)。

綜上所述，影響再生瀝青混合料性能的因素眾多，甚至有些性能變化存在矛盾，例如RAP 摻量的增加對(duì)高溫穩(wěn)定性有所增強(qiáng)，但對(duì)低溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性卻有所下降，同樣，再生劑的摻入也可以增強(qiáng)低溫抗裂性和抗水損能力，但對(duì)高溫穩(wěn)定性卻有著負(fù)面的影響。近年來(lái)，不少研究者也開(kāi)始在熱再生瀝青混合料中摻入不同種類(lèi)的纖維，共同改善熱再生瀝青混合料的各項(xiàng)性能。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，國(guó)內(nèi)外關(guān)于廠(chǎng)拌熱再生技術(shù)已經(jīng)有了大量的研究成果，這些成果對(duì)于廠(chǎng)拌熱再生瀝青在實(shí)際工程中的應(yīng)用有著至關(guān)重要的作用。但是由于我國(guó)研究再生瀝青混合料起步較晚，而影響舊瀝青路面材料各項(xiàng)性能的因素繁多，導(dǎo)致我國(guó)在對(duì)廠(chǎng)拌熱再生瀝青混合料的研究中仍存在許多問(wèn)題有待解決。

（1）再生劑方面。由于再生劑的種類(lèi)和作用機(jī)理存在差異，使其對(duì)不同老化瀝青和不同RAP 摻量下的再生瀝青混合料的使用有所限制。因此，要進(jìn)一步研究再生劑與熱再生瀝青混合料之間的關(guān)系。

（2）舊瀝青材料方面，因其在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，受到不同環(huán)境影響，導(dǎo)致回收預(yù)處理后的舊瀝青材料性能差異性較大，從而加大了對(duì)RAP 各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試的難度。因此，要控制RAP變異性產(chǎn)生的不利影響。

（3）再生路面材料和廠(chǎng)拌熱再生技術(shù)的規(guī)范并不完善，所以需要制定出更加完整的評(píng)價(jià)指標(biāo)，以達(dá)到研究理論與工程實(shí)際應(yīng)用相契合。