RAP高掺配厂拌再生混合料优化设计研究

李远见，边 莉

（1.内蒙古路桥集团有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010051；2.交通运输部科学研究院，北京 100029；3.交科院公路工程科技（北京）有限公司）

1 引言

2019 年末全国公路总里程501.25 万km[1]，公路养护里程495.31 万km，占公路总里程98.8%。据测算，我国仅干线公路大中修工程，每年产生沥青路面旧料达1.6 亿t，水泥旧路面达3000 万t。然而据统计目前我国公路路面材料循环利用率不到30%，远低于发达国家。按照交通运输部发布《关于加快推进公路路面材料循环利用工作的指导意见》[2]，要求到2020年，全国公路路面旧料循环利用率达到90%以上。

近几年，再生材料已开始应用于重交通道路上。厂拌热再生沥青混合料路面回收沥青路面材料（RAP）掺配比例一般不超过30%，这主要由于有两个技术瓶颈：①沥青老化会影响到新铺装路面的使用性能。原路面沥青混合料经过多年的通车运行，沥青出现老化或性能指标降低现象；②铣刨的速度、刀具深度及铣刨机不同，造成RAP 粒径不同。加热后结团散开，粒径更是无法判断。若RAP 骨料偏粗，则降低水稳定性、低温性能和疲劳性能；若RAP 骨料偏细，则降低抗车辙性能。再生料与新骨料掺配后，配合比无法控制，使RAP不能得到较高的利用率，目前RAP 掺配比例一般在30%以内。本文设计的一套RAP室内试验方法，旨在提高RAP参配比例，指导厂拌再生沥青拌合站生产，并为高再生率沥青拌合站设备研发提供依据。

2 RAP油石比、骨料筛分

2.1 RAP油石分离

从备选中筛选出适当的有机溶剂（常用三氯乙烯），利用抽提法，将沥青与骨料分离。回收冷凝分离器中收集的溶剂，用旋转蒸发仪器将有机溶剂与沥青分离。反复多次操作，提取出足够的沥青用于指标检测。燃烧法确定铣刨料中油石比。从试样各档油石比表1 看，基本呈现规律是粒径越小，油石比越高。

表1 铣刨料各档油石比

2.2 RAP沥青指标检测

最常见的是RAP 沥青的三大指标检测，并与相同标号沥青老化前后的指标进行对比，确定RAP 沥青老化程度，见表2。

表2 石油沥青老化前后性能指标

2.3 骨料筛分

再生料的冷筛：将大块的混合料敲打击碎，按四分法取足量样品，筛分确定各档料所占比例。再生料的热筛（135℃～145℃）：按四分法取足够样品，预加热后进行逐级筛分，结果见表3，试验时温度在135℃～145℃之间。筛分时轻碾筛上混合料，使未分开的接团充分分散。

表3 再生料冷筛热筛结果

通过对比冷筛、热筛的筛分结果，可以看出RAP 在未被加热到足够温度和时间时，其结团不能分开，单从筛分数据上看，冷筛一组的骨料偏粗。RAP进行加热预处理后，才是骨料真实粒径。从控制级配角度考虑，预加热后的铣刨料与新骨料混合，才能提高沥青混合料的使用性能。

3 RAP配合比设计及级配验证

再生料的预加热：将再生料混合料混合均匀，按四分法取足够样品，然后放入145℃的烘箱中烘4h 左右，取出混合料轻碾，使少量未分开的接团充分分散。

根据规范及施工指南确定级配范围和各规格矿料筛分最优配合比，见表4、图1所示。

表4 合成级配

图1 合成级配图

沥青混合料配合比设计采用旋转压实仪制样，其工作参数如下：

①垂直压力：0.9MPa；

②旋转角度：1.25°；

③试件成型控制：设计旋转压实次数125次；

④成型温度：140℃～150℃。

为确定沥青混合料的最佳油石比，选择不同油石比，分别进行拌和，用旋转压实仪成型试件。分别测定不同油石比下旋转压实试件的毛体积相对密度（表干法）及力学指标，见表5、表6。根据不同油石比下试件的体积性能及力学指标综合确定最佳油石比4.5%。然后进行性能验证试验，利用以上设计方法调整得到的混合料配合比，采用马歇尔击实方法成型，双面击实制得马歇尔试件，测定其物理及力学指标进行性能验证，见表5～表9。

表5 AC-20C型沥青混合料旋转压实试验结果

表6 马歇尔击实验证结果

表7 浸水马歇尔试验结果

表8 冻融劈裂强度比试验结果

表9 残留抗压强度试验结果

4 结语

通过室内RAP 配合比试验，设计指导厂拌沥青再生拌合站的生产工艺及参数确定。通过试验和试验路段铺设，RAP 在厂拌热再生中应用比例提高至70%以上。优化的再生配合比试验，为提高再生拌合站中RAP 应用比例提供理论支持。RAP 循环利用技术得到国内同行业的推荐，得到国家重视和政策的支持。该项新技术的推广对实现资源循环利用、节能减排发挥积极作用。其经济社会效益显著，推广应用前景广阔。

本文在回收沥青中矿粉含量对三大指标的影响程度还有待进一步研究。在沥青老化程度验证试验方面，还需扩展对沥青的流变学性能进行检测。