高RAP掺量的热再生沥青混合料设计及性能研究

２０１３年６月　石油沥青ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ　ＡＳＰＨＡＬＴ　第２７卷第３期　高ＲＡＰ掺量的热再生沥青混合料设计及性能研究　任瑞波　，扈少华　（１．山东建筑大学，山东省道路与交通工程高校重点实验，济南２５０１０１；　２．山东建筑大学，济南２５０１０１）　摘要：目前在厂拌热再生技术中废旧沥青混合料（ＲＡＰ）掺量普遍在２０％左右，得到　的再生料沥青混合料能够具有较好的性能，但是ＲＡＰ的利用率相对较低。在研究中将ＲＡＰ　掺量提高到６０％和７０％，通过添加再生剂和新沥青，进行合理的再生沥青混合料设计并通　过合理的再生手段使再生沥青混合料的性能能够达到热拌沥青混合料的标准。　关键词：ＲＡＰ高掺量热再生性能研究　我国公路事业的跨越式发展为国民经济的持　续进步提供了强有力的保障。目前我国的公路总　里程和高速公路总里程已经位居世界第二。然而　ｌ再生沥青混合料配合比设计　１．１废旧沥青混合料试验分析　将铣刨得到的废１日沥青混合料利用抽提仪回　收旧沥青和骨料，分析旧沥青混合料的级配组成　情况、沥青含量、旧沥青的性能指标。ＲＡＰ的　沥青含量为４．２％，旧沥青指标见表ｌ，ＲＡＰ级　配组成见图１。　表１　１日沥青指标　项目　指标　４０．５　７４．９　９．３　１５．１　在我国现阶段的公路建设和养护维修中普遍存在　能源消耗量大和环境污染大的问题，每年都要消　耗掉大量的石料和沥青。同时在公路的大中修中　产生了大量的废旧沥青混合料被闲置，旧沥青混　合料中的沥青和石料虽然经过一段时间的使用已　经不能满足原有路面的功能要求，但是其本身仍　然具有较高的使用价值。　将废旧沥青混合料进行再生利用应用于公路　的新建和养护工作中，能够很好的实现对能源资　源的循环利用，并且能够有效的降低废旧沥青混　合料的堆积对土地的占用和对周围环境造成的污　针入度（２５℃）／（１０　ｍｍ）　软化点／℃　延度（５℃）／ｃｍ　延度（１５℃）／ｃｍ　染。在这种情况下大力发展废旧沥青混合料的再　生利用对实现公路事业的科学发展和绿色发展就　有着极为重要的意义。　为顺应形势的发展我国在２００８年颁布实施　了《公路沥青路面再生技术规范》，结合我国的　废旧沥青混合料采用的是ＳＢＳ改性沥青，　通过旧沥青的指标可以发现，沥青已经出现了一　定程度的老化，这主要是由于沥青中的轻组分缺　失，造成沥青变硬、变脆。为取得较好的再生效　实际情况将再生技术分为了厂拌热再生、就地热　再生、厂拌冷再生和就地冷再生４类。在这几种　果，《公路沥青路面再生技术规范》中规定了　ＲＡＰ的归沥青的针人度要大于２０　１／１０　ｍｍ，所　以该废旧沥青混合料满足再生条件。　收稿日期：２ｏ１２一ｌ１一Ｏ７。　技术中厂拌热再生技术的施工工艺更容易控制，　再生之后的沥青混合料接近热拌沥青混合料的性　能，使用的范围也较为广泛。本文就是针对厂拌　热再生技术进行的高ＲＡＰ掺量的再生沥青混合　料的设计及性能研究。　作者简介：任瑞波（１９６８一），男，山东烟台海阳人，博士　后，教授，博士生导师．研究方向：路面结构与材料、沥　青与沥青混合料。Ｅ—ｍａｉｌ：ｒｒｂｇｑ＠８ｄｊｚＩ１．ｅｄｕ．ｃｎ　２６　石　油　沥　青　２０１３年第２７卷　１００　８０　６０　４０　２Ｏ　０　孑　图１　ＲＡＰ级配筛分结果　从筛分结果看，旧沥青混合料的级配已经发　生了较大变化，级配呈现变细的趋势，这是因为　在长时间的使用过程中，粗料在外部荷载和环境　的作用下出现破损，另外铣刨的过程也会造成一　定程度的集料破损。　１．２再生用新沥青的用量确定　在工程应用中，可以根据黏度或针人度与再　生剂添加量的关系，按照目标黏度或针人度的要　求计算再生剂的用量。本次试验采用的是适配法　来确定再生剂的用量，通过添加不同掺量的再生　剂和新沥青之后测定沥青的指标直到达到合适的　要求。在试验中分别添加了５％、１０％、１２％、　１５％的再生剂，想要得到的再生沥青的针人度指　标要在６ｏ～７０　１／１０　ｍｍ之间，达到ＳＢＳ　Ｉ—Ｃ　的标准，通过试验发现随着再生剂掺量的增加沥　青的针人度呈现逐渐增长的趋势，而１０％、　１２％掺量可以使针入度达到达预期的结果。从延　度的指标来看掺量１２％的延度要强于掺量１０％　的。所以初步选定再生剂掺量为１２％。试验结　果见图２。　Ｅ　骞　图２三大指标随再生剂掺量变化趋势　从图２试验结果来看，单纯靠添加再生剂来　还难以达到理想的效果，所以需要添加新的沥青　来弥补这一部分不足，我们选用齐鲁７０号沥青，　也是通过适配法来确定再生用新沥青的掺量。在　添加１２％再生剂的基础上选用了８％、１１％、　２５％、５４％、１００％这四个不同的新沥青掺量，　测定其各项指标，试验结果如图３。　Ｅ　蓁謇　图３三大指标随新沥青掺量变化趋势　从图３可以看到，延度指标在新沥青掺量　１１％处出现拐点，当再生用新沥青掺量大于　１１％以后再生沥青的延度开始逐渐呈现下降的趋　势。在１１％处再生沥青延度能达到ｓＢｓ沥青Ｉ　—Ｃ的要求。所以，综合以上再生剂掺量和再生　新沥青用量的两个试验，确定再生沥青混合料的　再生剂掺量为旧沥青质量的１２％，再生用新沥　青的掺量为旧沥青质量的１１％。　１．３再生沥青混合料配合比设计　再生沥青混合料的设计级配为ＡＣ一１６，根　据ＲＡＰ的筛分结果，按照ＲＡＰ掺量为６０％和　７０％分别添加适当比例的新集料来调整级配。　ａ）级配设计结果　级配设计结果如表２、３所示。　ｂ）确定再生沥青混合料的最佳沥青用量　美国沥青协会采用经验公式法预估再生沥青　混合料中所需的沥青用量，我国在《公路沥青　路面再生技术规范》中也是借鉴这个经验公式　来估计沥青总用量：　Ｐ＝０．０３５ａ＋０．０４５ｂ＋ｋ＋厂　式中：　再生沥青混合料中所需沥青的预计　百分率（％）；　系数。当０．０７５　ｍｍ筛孔通过率为　６％～１０％时，取ｋ＝０．１８；当　第３期　任瑞波等．高ＲＡＰ掺量的热再生沥青混合料设计及性能研究　２７　０．０７５　ｍｍ筛孔通过率为５％时，取　筛孔以上集料的比例，％；一　ｋ＝０．２；当０．０７５　ｍｍ筛孔通过率　ｃ——通过０．０７５　ｍｒｌｌ筛孔以下集料的比　为ｌｌ％一１５％时，取ｋ＝Ｏ．１５；　例，％；　口　．３６　ｍｍ筛孔以上集料的比例，％；　产＿系数，取决于集料的吸水率，厂为０～　６——通过２．３６　ｍｍ筛孔以下至０．０７５　ｍｍ　２％，缺乏资料时采用０．７％。　表２　ＲＡＰ掺量６０％设计级配　表３　ＲＡＰ掺量７０％设计级配　通过计算得到再生沥青混合料的总沥青用量　定马歇尔指标。　为：ＲＡＰ掺量６０％时为５．１％，ＲＡＰ掺量７０％　结果如表４、表５。　时为５．２％。在此基础上不同掺量各选三组不同　按照设计孔隙率为４．０％，最终确定ＲＡＰ掺　沥青用量来制备马歇尔试件；ＲＡＰ掺量６０％时　量６０％的最佳沥青总用量为５．１％，ＲＡＰ掺量　为：４．８％、５．１％、５．４％，ＲＡＰ掺量７０％为：　７０％的最佳沥青总用量为４．９％。　４．９％、５．２％、５．５％。　２再生沥青混合料路用性能研究　优化再生沥青混合料的马歇尔试件的流程　２．１再生沥青混合料高温性能　为：ＲＡＰ、再生剂、再生用新沥青（拌９０　ｓ）　采用６０℃车辙试验来验证再生沥青混合料　添加新集料和补足沥青总用量的新沥青（拌１２０　高温稳定性，评价标准采用的是《公路沥青路　８）一加矿粉（拌９０　ｓ）。制备马歇尔试件并测　面施工技术规范》。试验结果见表６。　表４　ＲＡＰ掺量６ｏ％马歇尔指标　表５　ＲＡＰ掺■７０％马歇尔指标　石　油　沥　青　２０１３年第２７卷　衷６再生沥青混合料动稳定度结果　从试验结果看出加入ＲＡＰ的再生沥青混合　料在高温稳定性方面要比普通热拌沥青混合料好　的多，甚至要比常见的同级配类型的改性沥青混　合料也要好，从６ｏ％和７０％两个掺量简单的来　看，ＲＡＰ掺量越大其高温稳定性就越好。　２．２再生沥青混合料低温性能　采用一１０℃的低温弯曲小梁试验来评价再　生沥青混合料的低温抗裂性能。试验结果见表　７、表８。　表７　ＲＡＰ掺量砷％低温弯曲试验结果　衰８　ＲＡＰ掺■７０％低温弯曲试验结果　从低温试验结果看出再生沥青混合料的低温　性能能够满足规范的要求，但是破坏应变值并不　是特别大，可以说明再生沥青混合料中ＲＡＰ的　掺人对低温性能造成了影响并且从试验结果来看　掺量越大对低温抗裂性能损伤越大，这就需要添　加适当的再生剂和新沥青来弥补这方面的不足。　２．３　再生沥青混合料水稳定性　采用冻融劈裂强度试验比来评价再生沥青混　合料的水稳定性，试验结果见表９。　表９再生沥青混合料ＴＳＲ　从试验结果看出再生沥青混合料的冻融劈裂　强度比要比普通的热拌沥青混合料的大得多。这　说明掺加适当比例的ＲＡＰ能够很好的改善沥青　混合料的水稳定性。同时再生剂和新沥青的加入　对改善再生沥青混合料的水稳定性也起到了积极　的作用。　３结论　ａ）再生沥青混合料的配合比设计过程跟普　通混合料设计类似，在ＲＡＰ掺量较大的情况下，　进行合理的配合比设计，优化马歇尔试件的制备　过程，能够将再生沥青混合料的各项马歇尔指标　控制在规范规定的范围之内。　ｂ）通过添加适当比例的再生剂和新沥青　（７Ｏ号基质沥青）对旧沥青有着明显的再生效　果，再生之后的沥青能够达到新鲜沥青的指标要　求。　ｃ）高ＲＡＰ掺量再生沥青混合料在保证低温　抗裂性能的前提下，具有明显的改善沥青混合料　高稳定稳定性和水稳定性的优势。　ｄ）高ＲＡＰ掺量的再生沥青混合料有着良好　的路用性能，可以结合工程实际进行推广应用，　这可以充分的利用废旧沥青混合料，是实现公路　绿色建设的有效方法之一。　参考文献　［１］徐剑，黄颂昌，邹桂莲，等．我国沥青路面再生技　术应用现状与再生规范编制［Ｊ］．公路交通科技，　２００８，２５（９）：１３１—１３３．　［２］耿九光，戴经梁，原健安．回收沥青中残留矿粉沉　降理论分析及去除方法研究［Ｊ］．公路交通科技，　２０１０，２７（０９）：２３—２７．　［３］　Ｆ４１－２００８，公路沥青路面再生技术规范［ｓ］．　第３期　任瑞波等．高ＲＡＰ掺量的热再生沥青混合料设计及性能研究　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｈｏｔ　Ｒｅｃｙｃｌｅｄ　Ａｓｐｈａｌｔ　Ｍｉｘｔｕｒｅ　ｗｉｔｈ　Ｈｉｇｈ　Ｄｏｓａｇｅ　ｏｆ　ＲＡＰ　Ｒｅｎ　Ｒｕｉｂｏ　，Ｈｕ　Ｓｈａｏｈｕａ２　（１．Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆＲｏａｄ　ａｎｄ　Ｔｒａｉｆｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｉｎ　Ｃｏｌｌｅｇｅｓ　ａｎｄ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｊ／ａｎｚｈｕ　Ｕｎｗｅｒｓｉｔｙ，Ｊ／ｎａｎ　２５０１０１；　２．Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｊｉａｎｚｈｕ　Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ，Ｊ／ｎａｎ　２５０１０１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｄｏｓａｇｅ　ｏｆ　ｗａｓｔｅ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ（ＲＡＰ）ｉｓ　ｇｅｎｅｒａｌｌｙ　ａｒｏｕｎｄ　２０％ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｔ—ｍｉｘ　ｈｏｔ　ｒｅｃｙｃｌｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ．Ｔｈｅ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｃａｎ　ｈａｖｅ　ａ　ｂｅｔｔｅｒ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａ—　ｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｈｔｅ　ＲＡＰ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｌｏｗ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｏｎ　ｈｔｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｒｅｃｙｃｌｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ，ｉｎ　ｗｈｉｃｈ　ｈｔｅ　ＲＡＰ　ｄｏｓａｇｅ　ｗａｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｔｏ　６０％ａｎｄ　７０％，ａｄｄｉｎｇ　ｒｅｇｅｎｅｒａｎｔ　ａｎｄ　ｎｅｗ　ａｓｐｈａｌｔ，ｍａｄｅ　ｒｅｃｙｃｌｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｒｅａｃｈｅｄ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｏｆ　ｈｏｔ　ｍｉｘ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｒｅｇｅｎｅｒａ—　ｔｉｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲＡＰ；ｈｉｇｈ　ｄｏｓａｇｅ；ｈｏｔ　ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｓｔｕｄｙ　・短讯・　回顾总结２０１２年，预测２０１３年及“十二五”沥青行业　发展。会议期间，来自国家信息中心、长安大学公路学　长炼沥青厂成功生产５０号沥青　院、中海油气开发利用公司、中国石化炼油销售有限公　司、上海期货交易所、广西建特沥青有限公司及山东阳　２０１２年，中石化长炼沥青厂在中石化上海炼油销售　光沥青有限公司等企业的重要嘉宾做了相关发言。各位　有限公司的大力支持下，成功将５Ｏ号沥青引进湖南市　发言嘉宾就中国宏观经济走势与政策分析、“十二五”　场，产品质量受到客户好评。与高标号沥青相比，５０号　公路养护维修及沥青材料若干问题探讨、“中海油３６—　沥青具有软化点高、针入度小、黏度大的特点，可广泛　１”沥青科技产品的发展及规划、中国石化沥青产品简　用于南方地区高速公路建设，有效提高路面抗车辙能　介、２０１２年中国沥青市场回顾及２０１３年展望、中国沥　力，延长道路使用寿命。今年长炼沥青厂继续加大市场　青市场物流等话题展开了论述。　开拓力度，目前已与部分客户签订了供应合同。在中石　化上海炼油销售有限公司的技术指导下，长炼沥青厂经　海南省交通运输厅投资情况　过大量试验及多次讨论，最终确定了５０号道路沥青的　生产方案，并于３月１３日正式投入生产。经化验分析，　２０１３年，海南省交通运输厅计划投资１１９亿元，其　此次生产出的产品完全满足５０号道路沥青技术指标要　中公路项目８Ｏ亿元，包括新建文昌至琼海和琼中至五　求，这标志着长炼沥青厂已具备了生产低标号道路沥青　指山共１００　ｋｍ高速公路，改造海文和西线高速八所至九　的能力，为今年产品的大量供应打下了基础。　所、白马井至邦溪段２００　ｋｍ高速公路，改造海榆中线等　４００　ｋｍ国省干线和１　０００　ｋｍ县道砂土路，加快建设铺前　２０１３（第六届）　大桥和定海大桥２个项目，进一步完善路网结构。同　中国沥青行业年会隆重召开　时，加快建设旅游公路体系，包括文昌东郊至龙楼和万　宁石梅湾至大花角旅游公路示范工程，推进以景点、景　２０１３年３月７日，由百川资讯举办的２０１３（第六　区为节点的旅游公路和环岛滨海旅游公路体系建设，打　届）中国沥青行业年会在西安隆重召开。本次行业年会　造成国际旅游岛风景线，提升当地旅游品质。并着力加　汇集了沥青行业的供应商、贸易商、下游用户、设备公　快推进农村公路连通工程，新改建农村公路５００　ｋｍ。　司、物流及仓储企业，共计１００余家的２００余名代表，　（沥青情报站供稿）