大比例RAP料厂拌热再生结合料融合性分

1、大比例RAP料厂拌温再生结合料融合性分析交通运输部公路科学研究院秦永春 研究员，博士报告内容报告内容厂拌热再生现状温再生融合性研究现状温再生试验研究结论现状现状沥青混合料回收RAP的厂拌热再生是其价值最大化的技术途径。厂拌热再生现状及存在问题厂拌热再生现状及存在问题1）沥青回收料掺加比例难以提高旧料加热温度太高，老化加剧，管壁粘附，影响正常工作；新集料的加热温度不能无限上升，一般不宜高于200；矛盾突出，直接造成厂拌热再生沥青回收料掺加比例难以提高。厂拌热再生现状及存在问题厂拌热再生现状及存在问题2）片面追求沥青回收料掺加比例，将大幅降低沥青混合料路用性能单纯提高回收料的加热能力，造成沥青回收

2、料中的老沥青二次严重老化，沥青碳化。厂拌温再生的意义厂拌温再生的意义温拌技术可使出料温度降低2040；应用该技术有望在解决送料通道堵塞和产能瓶颈的同时，又可提高旧料利用比例、显著降低工艺过程造成的沥青再次老化，保证再生混合料的性能；将温拌技术应用于厂拌热再生，突破20%30%的常规掺加比例限制，提高至40%50%。新旧沥青的融合性新旧沥青的融合性厂拌热再生美国的黑石研究：厂拌热再生混合料的“实际”的性能更接近于“完全融合”状态；郝培文教授等：厂拌热再生沥青混合料试验路与未添加RAP的道路没有明显差异。厂拌温再生融合性如何？报告内容报告内容厂拌热再生现状温再生融合性研究现状温再生试验研究结论国内

3、外研究现状国内外研究现状孙吉书等采用Sasobit法温拌工艺对温再生沥青混合料的性能进行初步评价，认为：RAP提高了温再生混合料的动稳定度，但会降低沥青混合料的低温性能；TSR可达到常规热拌沥青混合料的水平。无法验证或表明新旧结合料之间的融合性。国内外研究现状国内外研究现状杨帆等采用表面活性剂法温拌工艺，通过试验表明：25%RAP含量的热再生与40% RAP含量的温再生混合料，其中结合料的针入度、软化点和延度指标性能接近；RAP含量达到40%、甚至50%后温再生的TSR值均不低于新沥青混合料指标要求。仅通过TSR尚不能全面评价温再生混合料的性能；分析温再生结合料的融合性，其基准的参照系宜为完全

4、融合的温再生结合料。国内外研究现状国内外研究现状章顺风根据相容性理论认为：温拌再生沥青混合料中老化沥青与新沥青是存在浓度梯度，在拌和的过程中存在分子扩散作用；由于添加的温拌剂Evotherm能够降低沥青的粘度，在拌和过程中更加有利于老化沥青分子的扩散。对于表面活性剂法温拌添加剂并不会对沥青粘度有显著影响，温再生混合料中沥青的扩散和新旧结合料的融合性仍无法确定。国内外研究现状国内外研究现状美国旧沥青混合料专家特别工作小组（RAP Expert Task Group）的交流会Audrey Copeland 和Andrea Kvasnak介绍了采用Astec的双滚筒注水的绿色工艺降低热再生混合料温度

5、的情况，再生料的用量为40%45%。在该会议上介绍的大比例再生混合料由于出料温度的下降导致混合料的劲度降低。国内外研究现状国内外研究现状2011年第二届温拌沥青技术大会J. Richard Willis认为温拌技术提升了再生沥青混合料的抗开裂疲劳能力；APA车辙试验提高了温再生混合料的抗车辙能力，但是汉堡车辙的试验结果与之相反。国内外研究现状国内外研究现状由于厂拌温再生混合料的拌和温度要比普通的热再生混合料低30左右，在较低的温度并且旧料大幅度提高的情况下，温再生混合料中新旧结合料的融合性能直接关系到再生后混合料的路用性能。对采用大比例添加旧沥青混合料的温拌再生工艺，新旧结合料的融合性问题需要

6、研究。报告内容报告内容厂拌热再生现状温再生融合性研究现状温再生试验研究结论试验研究试验研究根据温再生混合料的性能分析其中结合料的融合性。以完全融合的结合料拌制的混合料性能为基准，常规的温再生混合料性能与之比较，根据比较结果分析新旧结合料的融合性。所谓完全融合的结合料是指将RAP料中的结合料全部抽提出来，按比例与新沥青在加热至液态下混合，此时的结合料认为是完全融合的；然后用此结合料拌制混合料试件成型完毕后进行指标测试。试验研究试验研究1）新旧结合料完全融合的温再生混合料的性能 从旧沥青混合料中抽提分离出旧沥青和旧集料，按温再生旧料的掺加比例，将旧沥青和新沥青共混、旧集料和新集料共混； 拌制结合料

7、完全融合的温再生混合料，以此作为基准的温再生混合料，进行性能指标测试。试验研究试验研究2）温再生混合料合理预拌时间的的确定 变化旧沥青混合料与新集料预拌和的时长（不同预拌时间），拌制不同的温再生混合料； 分析不同预拌和时间对新旧结合料的融合性的差异；试验研究试验研究3）不同RAP掺量的温再生新旧结合料融合性分析 综合分析30%旧沥青混合料掺量的温再生混合料的工艺和性能； 提高旧沥青混合料的掺量，将RAP的掺量达到40%和50%，拌制温再生混合料并进行性能指标测试，并分别与相应的基准温再生混合料性能对比，全面评价新旧结合料的融合性。沥青完全融合情况和常规温再生工况的总沥青用量是沥青完全融合情况和

8、常规温再生工况的总沥青用量是一样的一样的。温再生的成型温度温再生的成型温度（1）常规温再生工艺 将RAP料先加入到拌和锅中与新集料进行预拌，然后再加入温拌沥青等材料一起拌和，该拌制温再生沥青混合料的工艺是常规温再生工艺。对于常规温再生工艺，试验中所用新旧料、温拌沥青和温再生混合料的温度控制情况为：新集料加热温度：170（30%RAP）、175（40%RAP）、180（50%RAP）；旧料加热温度：100；温拌沥青加热温度：135；温再生混合料的控制出料温度125，并将混合料在成型前放入125烘箱内养生2小时。温再生的成型温度温再生的成型温度（2）新旧沥青完全融合情况 对于将回收旧料RAP中沥青

9、和集料分开后，把新沥青和旧料中沥青完全混合，制作温拌沥青，并用该温拌沥青拌制温再生混合料，各料的温度控制情况为：集料加热温度：150；温拌沥青加热温度：135温再生混合料的控制出料温度125，并将混合料在125烘箱内养生2小时后再成型。再生料的预拌时间再生料的预拌时间在室内拌和锅中进行旧料和新集料不同预拌时间的拌和试验。各料温度控制为：新集料温度170、回收旧料100，拌和锅设定温度135。以每锅2500克，在20升的拌和锅中预拌15秒，可见有个别再生料没有散开，预拌25秒后就难以发现没有松散的再生料了。以每锅5000克进行拌和，在20升的拌和锅中预拌15秒，再生料基本都散开了。这说明如果每锅

10、拌和的混合料总量较多的话，就会有更多的石料互相挤压，有利于回收旧料的分散，有助于再生料和新集料的混合、融合。再生料的预拌时间再生料的预拌时间通过室内变化旧沥青混合料与新集料预拌和时长后旧料状态的试验结果，结合工程验证认为：在温再生混合料拌制过程中，通过在拌和锅内强制搅拌，回收旧料都可充分被打散，不存在结团情况，即旧料和新料在预拌和阶段就有很好的混合。试验及分析试验及分析劈裂强度及干湿劈强度比冻融劈裂间接拉伸模量劈裂强度及干湿劈强度比劈裂强度及干湿劈强度比沥青混合料的劈裂试验是对规定尺寸的圆柱体试件，通过一定宽度的圆弧形压条施加荷载，将试件劈裂直至破坏的试验。本试验测定沥青混合料在规定温度和加载

11、速率时劈裂破坏或处于弹性阶段时的力学性质，亦可供沥青路面结构设计选择沥青混合料力学设计参数及评价沥青混合料低温抗裂性能时使用。以劈裂相关的指标评价温再生混合料的性能，以表征新、旧料是否有良好的融合性。劈裂强度及干湿劈强度比劈裂强度及干湿劈强度比浸水24h劈裂试验的试验方法为：将试件完全浸泡在25恒温水浴中22h，再在15恒温水浴中完全浸泡2h，然后取出试件立即进行15的劈裂试验。干湿劈裂强度比是指浸水24h劈裂试验强度与前述15的劈裂试验强度之比。RAPRAP含量（含量（% %）类别类别劈裂强度劈裂强度（MPaMPa）浸水劈裂强度浸水劈裂强度（MPaMPa）干湿劈干湿劈裂强度裂强度比（比（%

12、%）3030沥青完全融合2.562.5097.7常规温再生2.812.7698.24040沥青完全融合2.552.5399.2常规温再生3.223.26101.25050沥青完全融合2.983.10103.9常规温再生3.373.4797.1温再生的常规形式与沥青完全融温再生的常规形式与沥青完全融合的劈裂强度结果合的劈裂强度结果从15的劈裂试验强度和浸水24h后的劈裂强度来看，无论是30%RAP还是40%、50%RAP含量的大比例旧料温再生沥青混合料，其新旧沥青结合料的融合性并不会降低。冻融劈裂冻融劈裂试件分为二组，每组不少于4个平行试件，一组在25恒温水槽中浸泡2h后测试劈裂强度RT1；另一

13、组先在25恒温水槽中浸泡2h，然后在0.09MPa压力下浸水抽真空15min，试件放入塑料袋中加入约10ml水，扎紧袋口，再放到-18冰箱中放置16h，取出试件立即放入60的恒温水槽中保持24h，接着再放入25的恒温水槽中浸泡2h后测试其劈裂强度RT2冻融劈裂强度比温再生的常规形式与沥青完全融温再生的常规形式与沥青完全融合的冻融劈裂强度结果合的冻融劈裂强度结果RAPRAP含量含量（% %）类别类别未冻融劈裂未冻融劈裂强度（强度（MPaMPa）冻融后劈裂强冻融后劈裂强度（度（MPaMPa）冻融劈裂值冻融劈裂值（% %）3030沥青完全融合1.120.9382.5常规温再生1.250.9979.5

14、4040沥青完全融合1.211.0788.5常规温再生1.391.2287.35050沥青完全融合1.271.0985.5常规温再生1.481.3591.0从冻融劈裂值的测试结果来看，无论是30%RAP还是40%、50%RAP含量的大比例旧料温再生沥青混合料，其新旧沥青结合料的融合性也不会降低。间接拉伸模量间接拉伸模量参考欧洲CEN标准EN 12697-26进行试验。施加的荷载为半正矢波。温再生的常规形式与沥青完全融温再生的常规形式与沥青完全融合的间接拉伸模量对比表合的间接拉伸模量对比表项目项目RAPRAP含量（含量（% %）304050间接拉伸模间接拉伸模量（量（MPaMPa）沥青完全融合882890159908常规温再生96731