厂拌热再生沥青混合料应用研究现状综述

杨永永 朱春凤* 李 强

（1.吉林建筑大学土木工程学院，吉林 长春 130119；2.长春市沥青混凝土有限公司，吉林 长春 130031）

0 引言

厂拌热再生技术是指将再生沥青混合料（Reclaimed Asphalt Pavement）（以下简称RAP）在拌和场中经过粉碎、筛分等预处理，然后加入新集料、新沥青或再生剂，通过加热搅拌，将其变成优质的再生沥青的一种技术[1]。目前，世界各国都在大量的应用沥青路面，并致力于促进可再生材料的利用，RAP掺量的增大有利于提高再生资源的利用率和沥青路面再生技术在经济和环境方面的优越性，然而，由于RAP 的老化、旧集料、特殊材料的性质等原因，使其在设计和生产制造过程中有许多的困难。鉴于此，本文对研究厂拌热再生沥青混合料应用的文献进行综述，总结相关经验，供同行参考。

1 再生剂的机理及其作用

常用的再生剂种类可分为以下几类：软沥青、低黏度的油分和专用沥青再生剂[2]。陈波[3]指出在对再生料的常规性能测试中发现，随着RAP掺量的增大，其耐高温性能有所改善，但是在低温、水稳定性方面有所降低；在添加再生剂后，其耐高温性能便会有所下降，但其低温性能、水稳定性能与抗疲劳性能均得到提升。邵强[4]研究认为在不掺入再生剂时，RAP的掺入率不应超过30%；在掺入再生剂时，RAP掺入率为50%的再生沥青混合料仍可以满足规范要求。然而，在选择再生剂种类以及确定其最佳用量时，会带来额外的工作量与对资源的需求，从而在一定程度上阻碍了对厂拌热再生技术的研究与应用。李定傧、付蓉等[5]通过云南省道路养护示范工程实例，对高RAP 掺量下无再生剂的厂拌热再生沥青混合料进行试验研究。结果表明热再生沥青混合料在不掺入再生剂的情况下，不仅可以满足规范要求和路面工程应用，而且设计使用的AC-20C混合料也具有良好的综合性能。

综上可知，在不掺入再生剂时，再生料的最大RAP掺入率相对较低，并且随着RAP掺量的增加，会对低温抗裂性和水稳定性产生负面影响。但当掺入再生剂后，不仅大幅增加了再生沥青混合料中的RAP掺量，而且针对由于RAP掺量增加而引起的低温抗裂性能与水稳定性能降低的现象得到控制。

2 RAP的性能

2.1 RAP材料技术分析

根据《公路沥青路面再生技术规范》（JTG/T 5521-2019）的要求，需对旧沥青混合料进行以下指标检测：25℃针入度、软化点、15℃延度及60℃动力黏度[6]。由于长期使用、碾压和环境等因素的影响，从废旧路面获得的RAP 内部出现了不同程度的老化，这就导致其无法与新沥青直接进行拌和。郑德江[7]对再生沥青混合料的性能恢复机制研究发现，通过向老化沥青中掺入轻质组分，可以增加老化沥青中原有的芳香烃含量和饱和分，降低了沥青质在老化沥青中的比重，改善了其技术性能。目前针对RAP旧沥青及再生沥青混合料的性能评价，采用振幅扫描、频率扫描、多重蠕变恢复等宏观方法[8]，如王勋[9]利用SEM 材料分析仪器对沥青胶浆进行分析，可以有效地测定出沥青混合料中集料表面的沥青膜厚度。除上述方法外，研究者还尝试使用傅里叶红外光谱、薄层色谱、原子力显微镜[10]等现代测试手段分析其微观结构特征及其再生机理。如豆莹莹[11]通过红外光谱技术，并结合已有的研究成果，利用老化沥青氧化产物的羰基和亚砜基等在旧沥青中的吸收特性，对RAP的掺量进行了定量分析，得到的结果与实际情况较为吻合，最大偏差在5%左右，从而提出了一种快速、准确评价RAP掺量的新方法。

2.2 RAP级配分析

旧沥青材料的性能受交通荷载和环境等因素的影响，导致其性能劣化，因此从废旧沥青路面获得的RAP就需要对其进行相应的矿料级配分析。由于RAP材料中旧沥青的胶结作用，造成RAP结团现象较为严重，从而增大了热再生沥青混合料的级配设计难度。邵强[4]提出在厂拌热再生沥青混合料中，RAP 的团粒结构会因为新老沥青的融合、机械搅拌等过程分散并作用在新的沥青混合料的级配合成中，从而影响热再生混合料的设计级配组成。

2.3 RAP变异原因及其控制

RAP 的变异性是影响热再生沥青混合料生产质量及路用性能的关键因素，而导致其产生变异的原因主要有：（1）RAP 的来源不同；（2）RAP 所在的原道路使用时长存在差异；（3）施工工艺存在差别[12-15]。这也是阻碍热拌再生沥青混合料中RAP掺量提高的主要原因之一。

关于控制由于RAP变异性而导致热再生沥青混合料的性能变化，当前也已有了一些研究成果，如周思民[16]提出通过对整堆取样和分层取样的方式进行试验。结果表明，分层采样的方法所得到的沥青含量的变化以及矿料级配的变化都相对较小，而且通过分层采样的方法，能够改善RAP的均匀性，从而更好地体现RAP 的真实情况。其次，采用分层取样法的热再生混合料的低温抗裂性与水稳定性明显好于全堆取样法。鲍世辉[17]认为，在实际评价RAP 旧料级配和沥青含量并进行筛选时，应对RAP 中大粒径颗粒的含量进行控制，并有选择地降低部分级配或沥青含量不符合要求的颗粒，从而改善RAP 的均匀性；通过对RAP 中不同粒径大小的颗粒进行分档，可以有效地减少由于RAP变异性而导致的热拌再生沥青混合料的性能变化。

综上可知，由于旧沥青路面材料的特殊性质，使得评价RAP 技术性能成为了一个复杂的过程。对RAP评价不仅需要对宏观层面的基本指标进行检测，也需要利用微观手段对其微观结构与再生机理进行研究。目前来看，已有不少研究针对这些问题做出了一系列的试验探索，并且也都提出了各自的见解，但目前尚未完善评价RAP变异性的控制指标和建立与实际工程相匹配的应用体系，所以针对RAP 变异性问题还需要进行更加深入的研究，从而可以使得减少由RAP 变异性所造成的最大RAP掺量的降低。

3 厂拌热再生工艺对混合料性能的影响

3.1 拌和温度的影响

对厂拌热再生沥青混合料生产控制而言，温度直接影响着沥青混合料的各项综合性能。Edoardo Bocci等[18]指出，温度的变化会影响混合料中RAP 黏合剂的迁移率和沥青短期老化程度。周思民[16]认为，由于沥青混合料对温度的敏感性，随着拌和温度的持续升高，会导致其最大弯曲应变、残余稳定度和冻融劈裂强度比都出现了先升高后降低的情况，因此适当地提高再生沥青混合料的拌和温度，对改善高温性能、低温性能和水稳定性有良好的改善作用。研究者王雪莲、胡明等[19]提出RAP 的拌和温度会影响再生沥青混合料的空隙率和疲劳寿命，随着RAP预热温度的提高，再生沥青混合料的空隙率会逐渐地降低。此外，RAP 加热温度越高，对再生沥青混合料的疲劳寿命有着良好的增加作用。

3.2 拌和时间的影响

拌和时间长短是影响厂拌热再生混合料的生产效果与生产成本的关键因素。王雪莲等[19]指出，适当延长拌和时间，对再生沥青混合料的密实度与高温稳定性有着积极作用，同时随着拌和时间的延长，还可以加速再生剂对旧沥青的软化和对沥青质的分解，促进新料、旧料与新沥青之间的充分融合，对提高再生沥青混合料的均匀性和密实性有着显著的作用。

综上所述，厂拌热再生的施工工艺是影响热再生沥青混合料综合性能的重要因素之一。由于热再生沥青混合料对温度敏感性较强，因此，在拌和过程中，对温度的控制十分重要，同时，拌和时间的长短也影响着拌和完成后的沥青混合料的空隙率、均匀性以及原材料之间的融合是否符合规范要求。

4 热再生沥青混合料的路用性能评价

4.1 高温性能

当前已有的许多研究表明，由于路面材料的长期使用，其沥青软化点逐渐升高，劲度也随之增强，因此，随着RAP 掺量的增加，热再生沥青混合料的高温稳定性得到改善。赵彩[20]和毛文化[2]也指出，随着RAP 掺量的增大，沥青混合料的最佳油石比增大，耐高温抗车辙能力提高，但其低温性能与水稳定性有所下降。

4.2 低温抗裂性

由于RAP 中的老化沥青的轻质组分流失，随着RAP掺量的增加，使其在低温下的延度降低，从而导致其低温性能降低。因此，直接在再生沥青混合料中添加没有经过改善或补充老化沥青中流失的轻质组分和芳香烃物质的RAP，则会对再生沥青混合料的低温抗裂性产生消极影响。李泉等[21]发现利用RA-YZ02渗透型再生剂，可以有效地补充老化沥青中缺失的轻质组分，使得沥青老化后的凝胶型向再生后溶胶-凝胶型转变，从而使得再生沥青混合料的低温抗裂性增强。

4.3 水稳定性

由于旧沥青路面材料老化后，其延度降低、硬度增强以及与集料之间的粘结力下降，导致其空隙率增大，从而使得水稳定性出现显著下降。刘佳[22]讨论了玄武岩纤维与聚酯纤维对热再生沥青混合料的影响。结果表明，随着纤维掺量的增加，冻融劈裂强度比逐渐增大，表明纤维可以有效地提高再生沥青混合料的水稳定性，同时也证明了相比聚酯纤维的改善水稳定性的作用，掺加玄武岩纤维的再生沥青混合料抗水损害的能力更强。

综上所述，影响再生沥青混合料性能的因素众多，甚至有些性能变化存在矛盾，例如RAP 掺量的增加对高温稳定性有所增强，但对低温稳定性和水稳定性却有所下降，同样，再生剂的掺入也可以增强低温抗裂性和抗水损能力，但对高温稳定性却有着负面的影响。近年来，不少研究者也开始在热再生沥青混合料中掺入不同种类的纤维，共同改善热再生沥青混合料的各项性能。

5 结束语

综上所述，国内外关于厂拌热再生技术已经有了大量的研究成果，这些成果对于厂拌热再生沥青在实际工程中的应用有着至关重要的作用。但是由于我国研究再生沥青混合料起步较晚，而影响旧沥青路面材料各项性能的因素繁多，导致我国在对厂拌热再生沥青混合料的研究中仍存在许多问题有待解决。

（1）再生剂方面。由于再生剂的种类和作用机理存在差异，使其对不同老化沥青和不同RAP 掺量下的再生沥青混合料的使用有所限制。因此，要进一步研究再生剂与热再生沥青混合料之间的关系。

（2）旧沥青材料方面，因其在长期使用过程中，受到不同环境影响，导致回收预处理后的旧沥青材料性能差异性较大，从而加大了对RAP 各项性能指标测试的难度。因此，要控制RAP变异性产生的不利影响。

（3）再生路面材料和厂拌热再生技术的规范并不完善，所以需要制定出更加完整的评价指标，以达到研究理论与工程实际应用相契合。