精细化分离再生集料在SMA-13混合料中的应用研究

摘要：在双碳背景下，公路养护产生的废旧沥青混合料（Recycled Asphalt Pavement， RAP）处理成为焦点。精细化油石分离技术，通过高效分离老化沥青与集料，优化旧料分档，显著提升了RAP掺配比例与利用率，促进了交通绿色转型。首先探讨精细化分离工艺，预估RAP细料老化沥青性能，评估其最大掺量。随后，对比精细化分离与常规破碎筛分的SMA-13混合料，设计最优配合比与沥青用量。最终，通过路用性能评价，验证精细化分离SMA-13在高温、低温、水稳及疲劳性能上的优越性，为绿色养护提供技术支撑。

关键词：精细化分离" 再生集料" 沥青混合料" 路用性能

Research on the Application of Refined Separation Regenerated Aggregates in SMA-13 Mixtures

PENG Hu

Nanjing Highway Development Center， Nanjing， Jiangsu Province， 210014 China

Abstract： In the context of Dual Carbon， the treatment of Recycled Asphalt Pavement （RAP） generated from highway maintenance has become a focus. The refined oil and stone separation technology， through efficient separation of aged asphalt and aggregates， optimizes the grading of old materials， significantly improving the RAP blending ratio and utilization rate， and promoting the green transformation of transportation. Firstly， the fine separation process is explored to estimate the aging asphalt performance of RAP fines and to assess their maximum blending rate." Subsequently， the SMA-13 mixture with refined separation and conventional crushing and screening is compared to design the optimal mix ratio and asphalt dosage. Finally， through road performance evaluation， the superiority of refined separation SMA-13 in high temperature， low temperature， water stability， and fatigue performance is verified， providing technical support for green maintenance.

Key Words： Refined separation; Recycled aggregates; Asphalt mixture; Road performance

在“十四五规划”及2035年远景目标纲要的指引下，中国正推进绿色生产生活方式转型，以实现“双碳”目标。公路进入全面养护期后，废旧沥青混合料（Recycled Asphalt Pavement， RAP）问题凸显。当前，厂拌热再生技术虽能部分回收RAP，但效益有限。因此，精细化油石分离技术应运而生，通过分离老化沥青与集料，提升RAP掺配比例与利用率，减少新集料使用，制备高性能沥青混合料。该技术有助于缓解资源压力，降低养护成本，推动交通行业绿色可持续发展。因此，深入研究与推广该技术，对促进厂拌热再生技术发展及“双碳”目标达成至关重要。

1 精细化分离RAP细料再生利用分析

精细化油石分离工艺

精细化油石分离技术采用RAP骨料再生设备，先经过一级初筛，将旧沥青从集料上剥离，后通过二级精筛，筛分后，RAP经过除尘系统除尘，通过皮带送至不同料仓[1]，形成不同粒径的料堆。该技术的具体工艺流程：RAP分离前，首先，采用晾晒的方式降低含水率，避免在筛分时粘附筛网，提高筛分效率；其次，将RAP粗分成两部分，粗RAP（＞5 mm）和细RAP（＜5 mm）；再次，将粗RAP输送至离心装置中进行剪切和研磨，将粘附在粗RAP集料上的老化沥青砂浆剥离；最后，将离心后的RAP材料按粒径大小分成多档：0～3/5 mm、5～10 mm、10～15 mm或15 mm以上。

精细化分离RAP细料老化沥青指标研究

选用针入度作为衡量老化沥青物理性能的关键指标，经过预实验新沥青针入度为64dmm，再生沥青取规范SBS沥青指标下限40dmm时，得出老化沥青针入度的最小值。基于不同RAP掺量下的实验结果根据不同RAP掺量，得出对应的老化沥青针入度最小值，结果如表1所示。

结果表明，当老化沥青针入度大于最小值时，对应掺量的RAP料可以用于沥青混合料中。一般常规再生沥青混合料中，RAP掺量高于30%，因此，所用RAP细集料中老化沥青针入度要求大于15 dmm。

1.3 精细化分离RAP细料最大掺量确定

在评估旧沥青的可恢复程度时，应基于新旧沥青的性能测试结果来进行决策。实验设计时，旧沥青的掺量选取应围绕工程目标掺量，按工程经验设定为10%～15%。回收某工程SMA-13上面层铣刨料，其表面老化沥青为SBS改性沥青，测其性能指标与新沥青对比。

旧路面老化后，三大指标均不同程度地减小，其中，延度性能几乎为0，因此，可以通过延度指标的恢复程度判断再生沥青的恢复效果。制备再生沥青样品，再生剂掺量为旧沥青的 3%、5%、7%，旧沥青掺量占再生沥青总量的30%、50%、70%、90%，对比不同再生剂掺量和旧沥青掺量下再生沥青的延度值[2]，如表2所示。

通过调整再生剂的掺量，可以有效地改善再生沥青的性能指标。具体而言，在5%的再生剂掺量条件下，无论是30%、50%还是70%的旧沥青掺量，再生沥青的主要性能指标均能达到规范要求。然而，当再生剂的掺量提升至7%时，再生沥青的延度逐渐接近或低于规范要求的标准，因此，再生剂的掺量不宜过高。进一步分析，当旧沥青掺量达到90%时，即使在5%的再生剂掺量下，再生沥青的延度指标均未能满足规范要求。基于以上实验结果，建议在5%的再生剂掺量下，旧沥青掺量应控制在50%左右，同时确保RAP细料的最大掺量不超过40%，以实现再生沥青性能的最优化。

2 再生沥青混合料配合比设计

2.1 原材料

试验用原材料有新玄武岩集料（0～3 mm、5～10 mm、10～15 mm），石灰岩磨细作为填料，新沥青采用南通通沙提供的SBS改性沥青，RAP料采用某工程项目铣刨料，精细分离为0～3 mm、5～10 mm、10～15 mm三种规格，同时，以常规破碎筛分后形成的0～8 mm、8～18 mm的RAP料进行对比。

2.2 配合比设计

针对SMA-13类型的沥青混合料，进行了目标配合比设计。在精细化分离再生混合料中，计划掺入RAP的比例设定为75%。其中，针对粒径在0～3 mm的RAP细料，其掺入量为15%；对于粒径在5～10 mm的RAP粗料，其掺量为25%；对于粒径在10～15 mm的RAP粗料，其掺量则设定为35%。同时，为了提升再生效果，再生剂的掺量为老化沥青的5%。

在常规破碎筛分再生混合料中，RAP的掺量为30%。其中，粒径在0～8 mm的RAP细料掺量为10%，粒径在8～18 mm的RAP粗料掺量为20%，再生剂的掺量为老化沥青的4%。

根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）的相关规定[3]，以及集料和RAP的筛分结果，初步确定了粗、中、细3个级配范围。以6.1%的预设油石比制作了马歇尔试件，并测定了试件的体积指标，最终选定的合成级配曲线如图1所示。

根据马歇尔试验，最终确定油石比为6.1%，其中，图1（a）中新沥青占混合料比例为4.85%，图1（b）中新沥青占比为4.76%。在最佳油石比下，精细化分离SMA-13混合料马歇尔稳定度为17 kN、、流值为35.3 mm；常规破碎筛分SMA-13混合料马歇尔稳定度为16.6 kN、流值为32.2 mm。

3 精细化分离SMA-13混合料路用性能评价

3.1 试验方法

在最佳油石比和最优配合比下，分别对精细化分离SMA-13混合料和常规破碎筛分SMA-13混合料的路用性能进行评价，重点考察其高温性能、低温性能、水稳定性和疲劳特性。高温稳定性采用车辙试验，通过动稳定度评价再生混合料的高温稳定性；采用低温小梁弯曲试验，以弯拉应变评价混合料的低温抗裂性能[4]；水稳定性采用冻融劈裂强度试验，评价指标为冻融劈裂强度比（Tensile Strength Ratio，TSR）；通过四点弯曲小梁疲劳试验评估混合料的疲劳性能，研究选用高精度DTS-130动态测试系统作为试验装置，测出疲劳寿命值。

3.2 试验结果分析

分别对精细化分离SMA-14和常规破碎筛分SMA-13混合料进行了上述路用性能试验，试验结果如表3所示。

由表4可知，精细化分离SMA-13的动稳定度较常规破碎筛分的提高了32.8%，且远高于规范值，由于老化沥青较硬，抵抗高温变形性能优，且精细化分离再生混合料内部较均匀，嵌挤效果更优，因此抵抗高温变形的效果更好。

4 结论

精细化分离RAP料可以替代新集料进行高掺量再利用，提高了RAP材料的综合循环利用效率，实现了RAP精细化、高值化的利用目标。通过初筛、剥离、精筛、除尘和分档，制备出不同粒径的RAP料，先后进行再生混合料配合比设计和路用性能研究，主要得出以下结论。（1）依据针入度调和公式，反算不同掺量下老化沥青针入度指标，规定RAP细料用于常规沥青混合料时，其中的老化沥青针入度应大于15 dmm；（2）根据旧沥青可恢复程度及级配可调性，建议在5%的再生剂掺量下旧沥青掺量应控制在50%左右，RAP细料的最大掺量不超过40%；（3）精细化分离再生混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳定性和疲劳性能均优于常规破碎筛分再生混合料，性能全面提升，为RAP材料的广泛应用提供了坚实的理论与实践基础。

参考文献

[1] 朱磊，张扬，唐伟，等.RAP精细化油石分离技术及其工程应用[J].城市道桥与防洪，2023， （7）：270-273，29.

[2] 马辉，茅荃，李宁.沥青路面厂拌热再生RAP料掺量影响因素分析[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2020，39（9）：97-104.

[3] 李丹，鲍胜，周露，等.再生沥青混合料研究现状[J].公路交通科技（应用技术版），2020，16（10）：1-4.

[4] 孟志青，任铁钺，胡宇，等.高RAP掺量热再生沥青混合料性能研究[C]//《施工技术（中英文）》杂志社，亚太建设科技信息研究院有限公司.2023年全国工程建设行业施工技术交流会论文集（中册）.北京建工新型建材有限责任公司，2023：3.

[5] 荆靖，高稳成.厂拌热再生沥青混合料质量控制关键技术研究[J].山东理工大学学报（自然科学版），2024，38（5）：69-72，78.