乳化沥青冷再生混合料应用与研究进展调查评价

郝 轩

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

沥青路面冷再生混合料相关研究起源于1915年的美国[1]。日本于1974年开展沥青路面再生技术研究[2]，目前两国的路网都较为成熟，铺筑作业多见于道路维护，因此大部分再生沥青混合料被用作道路面层。我国一些基层养路部门于70年代初期即自发开展废旧渣油路面材料再生利用的尝试。辽宁省于2004年将乳化沥青就地冷再生混合料应用于营大线大修工程中，是我国首次将冷再生混合料应用于高等级公路上[3]。交通运输部于2008年发布《公路沥青路面再生应用技术规范》，并于2013年进行了修订[4]。由于地域、气候和工程情况等因素制约，现行规范还难以较全面评价沥青路面冷再生混合料性能。

乳化沥青冷再生混合料是沥青路面再生利用的重要方式，本文较全面地梳理对比了国内外乳化沥青冷再生混合料相关规范要求，针对近年来国内相关实体工程进行评价总结，并尝试建立乳化沥青冷再生混合料常见问题与最新研究成果之间的联系，为今后的实体工程合理利用乳化沥青冷再生混合料提供参考。

1 国内外相关规范要求及对比评价

1.1 国内外相关规范要求

1.1.1 美国《美国沥青再生指南》

美国将所掺加的RAP量控制在30%～50%之间，根据RAP料筛分后的性质来选择所添加的新沥青，采用旋转压实仪的体积法来设计加入的沥青用量，同时对不同种类不同性质的再生剂做出了详细要求[1]。

1.1.2 日本《路面再生手册》

日本对于RAP的来源、是否筛分没有限制，只要求对所使用的RAP料进行一般的质量检测，同时根据掺配图来确定新旧结合料混合比例。在采用马歇尔设计配合比的同时还需测试间接拉伸系数[2]。

1.1.3 中国《公路沥青路面再生技术规范》

我国规范各项技术指标及要求主要借鉴美国标准，根据RAP料筛分结果选择添加的新沥青，按照添加的再生剂的不同，采用马歇尔设计配合比。同时按照添加的再生剂种类不同，将沥青路面冷再生混合料分为乳化沥青冷再生混合料和泡沫沥青冷再生混合料，本文仅讨论乳化沥青冷再生混合料[4]。

1.2 国内外相关规范对比与评价

1.2.1 沥青

新沥青针入度的大小会直接影响RAP的回收利用质量，因此在进行乳化沥青冷再生混合料设计时必须要对新选用的沥青加以限制，根据中美两国相关规范调查结果，对新沥青质量要求进行对比，见表1。

表1 中美两国沥青冷再生混合料新沥青质量要求汇总

分析表1可知：a）美国划分回收沥青是基于使用性能的PG规范，而我国则按针入度划分。b）当旧料掺量小于15%时，中美规范均指出不需调整沥青标号；当旧料掺量较大时，新沥青标号要提高半个等级；当旧料掺量很大时，要根据新旧沥青混合料调和法则确定沥青标号。

1.2.2 再生剂

再生剂可快速渗透融入老化沥青中，使沥青质分散，恢复老化沥青的部分黏附性，促使老化沥青重新分布，延长其使用寿命。中、日、美三国规范对用于冷再生混合料的再生剂技术要求对比见表2。

表2 中美日三国沥青冷再生混合料再生剂质量要求对比

分析表2可知：a）各国对于再生剂的质量指标均包括60℃黏度、开口闪点、高温质量损失、RTFO/TFO残留物性质等；中美两国均从沥青的安全性、均匀性、相容性考虑，要求较为相近。b）日本从施工人员安全出发，在再生剂闪点上提出更高要求。c）日本在质量损失方面要求较高，但对饱和分含量没有限制，不利于控制再生剂分散沥青质的性能，进而影响恢复老化沥青的黏附性。

1.2.3 RAP料

RAP料对再生剂用量选择及再生混合料的力学性能和路用性能有较大影响，因而须选用合理指标以对RAP料质量进行正确评价。中日两国规范对RAP料质量要求对比见表3。

表3 中日两国沥青冷再生混合料RAP料质量要求对比

分析表3可知：a）我国规范对于RAP料主要要求进行RAP质量、RAP中沥青、RAP中粗集料、RAP中细集料4项检测，其中又对RAP的级配、含水量、洁净程度以及沥青的温度敏感性、高温性能等检测项目要求按实测数据为准。b）日本关于RAP的检测项目相对简单，其中与我国检测项目差异最大的是水洗试验损失量，该项检测是为了保证RAP的洁净程度，类似于我国规范指标中的砂当量。c）结合我国部分省市标准中对RAP砂当量的要求，建议RAP砂当量以不低于55为宜。d）日本对旧沥青含量及针入度作出了具体数值要求，而我国仅要求实测，缺乏对实际工程的指导意义。e）结合日本规范及我国部分省市标准要求，建议RAP中沥青针入度不低于10（1/10 mm）。

2 实体工程应用调查及评价

2.1 乳化沥青冷再生实体工程应用调查及评价

结合上述相关规范调查评价结果，对国内近年来采用乳化沥青冷再生混合料的7项实体工程进行了调查[5-9]。

2.1.1 原路面状况及再生方式

表4 乳化沥青冷再生实体工程原路面状况及再生方式 cm

分析表4可知：a）在采用乳化沥青冷再生混合料的实体工程中，绝大多数路面结构病害类型为裂缝、车辙、坑槽，此外还少量存在强度不足、龟裂等病害类型。b）乳化沥青冷再生混合料可适用于路面结构的下面层及基层，但用于基层的比例较高。c）就地冷再生与厂拌冷再生两种再生方式均得到广泛应用；铣刨厚度多为10～20 cm，但也存在铣刨厚度低于10 cm及高于20 cm的实体工程；再生方式与铣刨厚度需根据实际工程需要进行综合考虑。

2.1.2 乳化沥青冷再生混合料配合比设计

表5 乳化沥青冷再生混合料配合比设计 %

分析表5可知：a）旧料中掺入新沥青主要为70号道路石油沥青和高黏乳化沥青，其中70号道路石油沥青用量居多。b）不同实体工程的水泥用量集中于1.5%～2.0%的范围内。c）RAP掺量主要集中于80%以上，但浙江省S101省道杭沪线掺量高达91.5%。d）乳化沥青用量主要集中于3%～4%之间。

2.1.3 乳化沥青冷再生混合料性能调查及评价

表6 乳化沥青冷再生混合料性能对比

分析表6可知：a）各实体工程所采用的乳化沥青冷再生混合料的各项性能指标均能满足JTG F41—2008《公路沥青路面再生技术规范》中的要求，且除沪宁高速干劈裂强度为0.38 MPa外，其他各项实体工程干劈裂强度集中于0.54 MPa以上。b）干湿劈裂强度比均在80%以上，表明再生混合料水稳定性能良好。

3 相关研究进展调查评价

3.1 乳化沥青冷再生混合料研究进展调查与评价

结合上述相关规范及实体工程调查评价结果，对国内近年来采用乳化沥青冷再生混合料的相关研究进展进行了调查[10-17]。

3.1.1 乳化沥青冷再生混合料配合比研究进展

表7 乳化沥青冷再生混合料配合比研究进展调查评价 %

分析表7可知：a）关于RAP掺量研究成果差异性较大，部分集中于70～80之间，大部分学者认为RAP掺量较少达不成旧料再生的实际意义，但受目前再生技术限制，掺量增加后会影响再生混合料的路用性能，基于此学者们在研究中均建议控制RAP掺量。b）水泥用量在1.4%～3%之间，部分学者研究发现采用1.5%的水泥掺量可使混合料性能良好，且大部分学者建议以2%作为乳化沥青再生混合料的最大水泥掺量。c）大部分学者认为最佳拌合用水量应按击实试验测得的最佳含水量的70%～80%，适当的含水量可保证乳化沥青冷再生混合料较好的拌合效果和压实度。

综合上述研究成果，提出乳化沥青冷再生混合料配合比建议范围，见表8。实际应用时，可将表中数据作为参考，结合工程实际确定乳化沥青冷再生混合料的配合比。

表8 乳化沥青冷再生混合料配合比建议值 %

3.1.2 乳化沥青冷再生混合料性能研究进展

表9 乳化沥青冷再生混合料性能研究进展调查评价

分析表9可知：a）干劈裂强度均在0.5 MPa以上，干湿劈裂强度比均在80%以上。b）乳化沥青冷再生混合料空隙率随水泥掺量增大有减小的趋势，部分学者研究得出，增大水泥掺量可使沥青与集料黏附性提高，从而减小混合料空隙率。

4 结语

本文较为全面地调查了国内外乳化沥青冷再生混合料相关设计规范及标准，分析对比了不同国家规范标准对乳化沥青冷再生混合料沥青、再生剂、RAP料及性能控制指标的要求；同时结合国内相关实体工程及研究动态，对原材料类型、冷再生混合料配合比设计控制值进行了梳理总结，为沥青路面冷再生混合料相关研究及实体工程设计和施工提供参考。

从本文研究成果来看，目前乳化沥青冷再生混合料主要应用于高等级公路，低等级道路多破损至基层时才采用乳化沥青冷再生混合料，这主要是受目前冷再生技术经济性所限。此外，乳化沥青冷再生技术的发展还须充分借鉴更多国内外典型实体工程的经验和研究成果，建立起一套适合我国不同地域、多种地区的混合料性能评价体系，实现乳化沥青冷再生混合料性能综合评价，从而推动沥青路面冷再生技术的应用和发展。