再生剂掺量对再生沥青混合料路用性能影响

刘彦梅

上海中测行工程检测咨询有限公司

1 引言

路面再生技术是将沥青路面铣刨的废弃沥青混合料回收再利用，其技术主要有厂拌热再生、热冷生和就地冷、热再生，用于面层或基层。合理使用路面再生技术的最大核心价值是解决废弃沥青混合料对环境的污染，降低工程的造价成本。根据有关资料，厂拌热再生技术可节省5%～20%的材料成本；采用就地热再生技术，可节省10%～25%的材料成本；采用就地冷再生技术，可节省15%～40%的材料成本；大量的数据表明，合理利用沥青再生技术，可平均节省总材料成本的20%～30%，完全切合节能减排的环保要求。但目前我国的旧沥青回收使用率只有25%左右，西方发达国家可达80%以上，与之相比，还有很大的进步空间，因此，深入探讨沥青路面再生利用的相关技术提高其再生利用率，在当下具有重要的现实意义。

2 国内外研究现状

早在1915年，西方发达国家就对旧沥青的再生利用进行了相关研究，早期的旧沥青再生主要用于轻质公路的基层，随着对再生技术和工艺的不断研究和发展，现已广泛应用于高速公路等场合。因为RAP的再生利用有很大的经济价值，符合目前节能减排的环保要求。因此各国对RAP再生技术都非常重视，大量的相关研究相继被应用于工程实践。其中，美、日、德、法等发达国家对路面再生进行了大量的研究，产生了大量的工艺技术成果和相关配套设备，并发表了相关的规范和指导意见，为路面再生的发展奠定了理论基础。

20世纪80、90年代，我国修筑的公路已陆续超过使用寿命，近年来，随着我国道路交通网络的不断完善，国内公路进入了新一轮的改扩建阶段，因此沥青再生利用已成为当前工程界的热点话题，越来越多的科研人员和高校相继对RAP 的再生性能、再生工艺方法等问题进行研究，使相关技术和方法迅速发展。但由于我国基础设施建设发展较晚，与西方发达国家相比，RAP 再生的开发利用还存在不小的差距，据有关资料显示，我国对路面再生的利用率仅为25%左右，而西方发达国家的利用率可达85%以上，为此，交通部发布了《公路沥青路面再生技术规范》（JTGT 5521—2019），对再生材料的回收、试验要求和配比设计等关键技术作了进一步的规范。目前，国内一些科研单位和装备企业也在积极研究、开发适合我国国情的装备与再生剂。我国在路面再生方面已经积累了一定的研究和成果，但还存在许多亟待解决的问题。

3 沥青路面的再生方式

当前，主要的再生方式是冷再生和热再生，冷再生是将旧路面直接收集破碎后用作骨料的一种方法，冷再生虽然采用了旧沥青混合料，但胶结在原有骨料中的未老化的沥青并未得到有效利用，同时采用冷再生铺筑的路面路用性能较差，不能满足高等级公路的使用要求，因此一般只用于人行道、非机动车道或柔性基层等轻质路面。热再生过程分为现场热再生和厂拌热再生。由于厂拌热再生铺筑的道路平整、各综合性能接近普通沥青路面，因此，本文将以厂拌热再生方式为研究对象。厂拌热再生技术是指旧路面经过刨铣后收集沥青混合料，然后对其进行破碎和筛选，确定旧沥青混合料添加比例，加入新的沥青、集料和再生剂等材料，重新进行配合比设计，旧沥青混合料与新集料、沥青分别进行加热，再进拌和，经过施工验证，得到再生沥青混合料（简称RAP），使RAP达到路用性能后用于路面或基层铺筑。采用厂拌热法再生，可最大限度地利用旧路面材料，是我国目前最适合公路改建的方法之一。

4 RAP含量对于再生沥青混合料的影响

RAP 应以最佳配比要求进行添加方能使再生沥青混合料的路用性能达到最佳，发挥其经济价值，因此，本文以破碎筛分后的5mm～10mmRAP 为试验基础，分别试验了在0%、20%、40%含量下再生沥青混合料的各指标参数，以确定最佳配比，详见表1。

表1 不同含量下再生沥青混合料的技术指标

从表1 的数据可得出，掺加RAP 的再生沥青混合料的高温性能提高，其动稳定度随着RAP的含量增加而增加；掺加RAP后再生沥青混合料的水稳定性有所下降，但仍然符合规定要求，同时，其残留强度比随着RAP残留呈上升的趋势；掺加RAP后再生沥青混合料的弯拉应变开始减小，并且随着RAP 的含量不断变小，同时破坏强度和弯曲劲度模量变大，说明RAP的含量影响其低温性能，使其变脆。

5 不同剂量再生剂对再生沥青混合料的影响

与新拌沥青混合料相比，RAP 因沥青老化而低温抗裂性能较差，要提高RAP的低温抗裂性能，通常需要用再生剂对回收的旧沥青进行性能改良。再生剂能快速渗透到老化沥青中，使旧沥青组分发生变化，恢复原有特性，从而改善老化沥青的性能。通过试验，对刨铣回收的旧沥青在推荐的掺量范围内掺入2%～8%进行再生剂处理，并对掺入再生剂的再生沥青的针入度、软化点和延展度等指标进行了测定。表2列出了试验的详细结果。

表2 再生沥青性能结果

由表2中可知，再生剂能显著改善旧沥青的性能，而旧沥青的低温性能提高约14%，然而，尽管添加再生剂能改善旧沥青的路用性能，但再生剂的成分复杂，通常是合成树脂或石油化工混合物，过多的添加反而会影响RAP的性能，为了分析不同掺量的再生剂对RAP性能的影响，本文对不同掺量的RAP进行了马歇尔试验，并进行了体积计算，试验结果见表3。

表3 马歇尔试验和体积变化结果

由表中可以看出，增加再生剂的用量，可使旧沥青的空隙率明显减少，说明再生剂对沥青起到软化作用，提高沥青的致密性。但是稳定性随再生剂掺量增加而降低，流值随再生剂掺量增加而增加。最大弯曲应变、冻融劈裂试验及不同再生剂掺量高温车辙试验结果见表4。

表4 路用性能技术指标试验结果

从表4可以看出，RAP冻融劈裂强度随掺量的增加先增加后降低，在试验范围内再生剂掺量对水稳定性影响不大。再生剂的掺量为6%时，RAP 试验得出的流值超出了使用规范要求，主要原因是因为再生剂可改善性能，降低了沥青胶结料的黏度，从而影响RAP 高温性能。小梁低温弯曲试验表明再生剂可提高RAP 的最大弯曲拉力，提高RAP 的低温抗裂性能。再生剂可以提高混合料的延性、变形能力及低温性能。

综上，在再生剂掺量不足的情况下，RAP 的空隙率较高，对路面压实有一定的影响；当再生剂掺量过大时，RAP的空隙率较低，抗高温性能较差。因此，在实际应用中，应严格计算和控制再生剂的掺量，以确保沥青混合料的最佳性能。

6 结束语

文章以沥青路面再生技术为研究问题，对再生剂掺量对RAP 的路用性能影响进行详细的试验分析，通过试验不同掺量下沥青混合料的针入度、软化点、延展度、最大弯拉应变、稳定度、流值、动稳定度和冻融劈裂强度比等技术指标，得出了以下结论。

（1）再生剂的加入，可使沥青混合料的性能明显改善。

（2）增加再生剂的用量，可使旧沥青的空隙率明显减少，说明再生剂对沥青起到软化作用，提高沥青的致密性。

（3）再生剂掺量过大时，RAP 的空隙率较低，抗高温性能较差。

（4）稳定性随再生剂掺量增加而降低，流值随再生剂掺量增加而增加，当掺量为6%时，流值超出了使用规范要求，说明已不具备使用条件。