大比例RAP料廠拌熱再生結合料融合性分

1、大比例RAP料廠拌溫再生結合料融合性分析交通運輸部公路科學研究院秦永春 研究員，博士報告內容報告內容廠拌熱再生現(xiàn)狀溫再生融合性研究現(xiàn)狀溫再生試驗研究結論現(xiàn)狀現(xiàn)狀瀝青混合料回收RAP的廠拌熱再生是其價值最大化的技術途徑。廠拌熱再生現(xiàn)狀及存在問題廠拌熱再生現(xiàn)狀及存在問題1）瀝青回收料摻加比例難以提高舊料加熱溫度太高，老化加劇，管壁粘附，影響正常工作；新集料的加熱溫度不能無限上升，一般不宜高于200；矛盾突出，直接造成廠拌熱再生瀝青回收料摻加比例難以提高。廠拌熱再生現(xiàn)狀及存在問題廠拌熱再生現(xiàn)狀及存在問題2）片面追求瀝青回收料摻加比例，將大幅降低瀝青混合料路用性能單純提高回收料的加熱能力，造成瀝青回收

2、料中的老瀝青二次嚴重老化，瀝青碳化。廠拌溫再生的意義廠拌溫再生的意義溫拌技術可使出料溫度降低2040；應用該技術有望在解決送料通道堵塞和產能瓶頸的同時，又可提高舊料利用比例、顯著降低工藝過程造成的瀝青再次老化，保證再生混合料的性能；將溫拌技術應用于廠拌熱再生，突破20%30%的常規(guī)摻加比例限制，提高至40%50%。新舊瀝青的融合性新舊瀝青的融合性廠拌熱再生美國的黑石研究：廠拌熱再生混合料的“實際”的性能更接近于“完全融合”狀態(tài)；郝培文教授等：廠拌熱再生瀝青混合料試驗路與未添加RAP的道路沒有明顯差異。廠拌溫再生融合性如何？報告內容報告內容廠拌熱再生現(xiàn)狀溫再生融合性研究現(xiàn)狀溫再生試驗研究結論國內

3、外研究現(xiàn)狀國內外研究現(xiàn)狀孫吉書等采用Sasobit法溫拌工藝對溫再生瀝青混合料的性能進行初步評價，認為：RAP提高了溫再生混合料的動穩(wěn)定度，但會降低瀝青混合料的低溫性能；TSR可達到常規(guī)熱拌瀝青混合料的水平。無法驗證或表明新舊結合料之間的融合性。國內外研究現(xiàn)狀國內外研究現(xiàn)狀楊帆等采用表面活性劑法溫拌工藝，通過試驗表明：25%RAP含量的熱再生與40% RAP含量的溫再生混合料，其中結合料的針入度、軟化點和延度指標性能接近；RAP含量達到40%、甚至50%后溫再生的TSR值均不低于新瀝青混合料指標要求。僅通過TSR尚不能全面評價溫再生混合料的性能；分析溫再生結合料的融合性，其基準的參照系宜為完全

4、融合的溫再生結合料。國內外研究現(xiàn)狀國內外研究現(xiàn)狀章順風根據相容性理論認為：溫拌再生瀝青混合料中老化瀝青與新瀝青是存在濃度梯度，在拌和的過程中存在分子擴散作用；由于添加的溫拌劑Evotherm能夠降低瀝青的粘度，在拌和過程中更加有利于老化瀝青分子的擴散。對于表面活性劑法溫拌添加劑并不會對瀝青粘度有顯著影響，溫再生混合料中瀝青的擴散和新舊結合料的融合性仍無法確定。國內外研究現(xiàn)狀國內外研究現(xiàn)狀美國舊瀝青混合料專家特別工作小組（RAP Expert Task Group）的交流會Audrey Copeland 和Andrea Kvasnak介紹了采用Astec的雙滾筒注水的綠色工藝降低熱再生混合料溫度

5、的情況，再生料的用量為40%45%。在該會議上介紹的大比例再生混合料由于出料溫度的下降導致混合料的勁度降低。國內外研究現(xiàn)狀國內外研究現(xiàn)狀2011年第二屆溫拌瀝青技術大會J. Richard Willis認為溫拌技術提升了再生瀝青混合料的抗開裂疲勞能力；APA車轍試驗提高了溫再生混合料的抗車轍能力，但是漢堡車轍的試驗結果與之相反。國內外研究現(xiàn)狀國內外研究現(xiàn)狀由于廠拌溫再生混合料的拌和溫度要比普通的熱再生混合料低30左右，在較低的溫度并且舊料大幅度提高的情況下，溫再生混合料中新舊結合料的融合性能直接關系到再生后混合料的路用性能。對采用大比例添加舊瀝青混合料的溫拌再生工藝，新舊結合料的融合性問題需要

6、研究。報告內容報告內容廠拌熱再生現(xiàn)狀溫再生融合性研究現(xiàn)狀溫再生試驗研究結論試驗研究試驗研究根據溫再生混合料的性能分析其中結合料的融合性。以完全融合的結合料拌制的混合料性能為基準，常規(guī)的溫再生混合料性能與之比較，根據比較結果分析新舊結合料的融合性。所謂完全融合的結合料是指將RAP料中的結合料全部抽提出來，按比例與新瀝青在加熱至液態(tài)下混合，此時的結合料認為是完全融合的；然后用此結合料拌制混合料試件成型完畢后進行指標測試。試驗研究試驗研究1）新舊結合料完全融合的溫再生混合料的性能 從舊瀝青混合料中抽提分離出舊瀝青和舊集料，按溫再生舊料的摻加比例，將舊瀝青和新瀝青共混、舊集料和新集料共混； 拌制結合料

7、完全融合的溫再生混合料，以此作為基準的溫再生混合料，進行性能指標測試。試驗研究試驗研究2）溫再生混合料合理預拌時間的的確定 變化舊瀝青混合料與新集料預拌和的時長（不同預拌時間），拌制不同的溫再生混合料； 分析不同預拌和時間對新舊結合料的融合性的差異；試驗研究試驗研究3）不同RAP摻量的溫再生新舊結合料融合性分析 綜合分析30%舊瀝青混合料摻量的溫再生混合料的工藝和性能； 提高舊瀝青混合料的摻量，將RAP的摻量達到40%和50%，拌制溫再生混合料并進行性能指標測試，并分別與相應的基準溫再生混合料性能對比，全面評價新舊結合料的融合性。瀝青完全融合情況和常規(guī)溫再生工況的總瀝青用量是瀝青完全融合情況和

8、常規(guī)溫再生工況的總瀝青用量是一樣的一樣的。溫再生的成型溫度溫再生的成型溫度（1）常規(guī)溫再生工藝 將RAP料先加入到拌和鍋中與新集料進行預拌，然后再加入溫拌瀝青等材料一起拌和，該拌制溫再生瀝青混合料的工藝是常規(guī)溫再生工藝。對于常規(guī)溫再生工藝，試驗中所用新舊料、溫拌瀝青和溫再生混合料的溫度控制情況為：新集料加熱溫度：170（30%RAP）、175（40%RAP）、180（50%RAP）；舊料加熱溫度：100；溫拌瀝青加熱溫度：135；溫再生混合料的控制出料溫度125，并將混合料在成型前放入125烘箱內養(yǎng)生2小時。溫再生的成型溫度溫再生的成型溫度（2）新舊瀝青完全融合情況 對于將回收舊料RAP中瀝青

9、和集料分開后，把新瀝青和舊料中瀝青完全混合，制作溫拌瀝青，并用該溫拌瀝青拌制溫再生混合料，各料的溫度控制情況為：集料加熱溫度：150；溫拌瀝青加熱溫度：135溫再生混合料的控制出料溫度125，并將混合料在125烘箱內養(yǎng)生2小時后再成型。再生料的預拌時間再生料的預拌時間在室內拌和鍋中進行舊料和新集料不同預拌時間的拌和試驗。各料溫度控制為：新集料溫度170、回收舊料100，拌和鍋設定溫度135。以每鍋2500克，在20升的拌和鍋中預拌15秒，可見有個別再生料沒有散開，預拌25秒后就難以發(fā)現(xiàn)沒有松散的再生料了。以每鍋5000克進行拌和，在20升的拌和鍋中預拌15秒，再生料基本都散開了。這說明如果每鍋

10、拌和的混合料總量較多的話，就會有更多的石料互相擠壓，有利于回收舊料的分散，有助于再生料和新集料的混合、融合。再生料的預拌時間再生料的預拌時間通過室內變化舊瀝青混合料與新集料預拌和時長后舊料狀態(tài)的試驗結果，結合工程驗證認為：在溫再生混合料拌制過程中，通過在拌和鍋內強制攪拌，回收舊料都可充分被打散，不存在結團情況，即舊料和新料在預拌和階段就有很好的混合。試驗及分析試驗及分析劈裂強度及干濕劈強度比凍融劈裂間接拉伸模量劈裂強度及干濕劈強度比劈裂強度及干濕劈強度比瀝青混合料的劈裂試驗是對規(guī)定尺寸的圓柱體試件，通過一定寬度的圓弧形壓條施加荷載，將試件劈裂直至破壞的試驗。本試驗測定瀝青混合料在規(guī)定溫度和加載

11、速率時劈裂破壞或處于彈性階段時的力學性質，亦可供瀝青路面結構設計選擇瀝青混合料力學設計參數(shù)及評價瀝青混合料低溫抗裂性能時使用。以劈裂相關的指標評價溫再生混合料的性能，以表征新、舊料是否有良好的融合性。劈裂強度及干濕劈強度比劈裂強度及干濕劈強度比浸水24h劈裂試驗的試驗方法為：將試件完全浸泡在25恒溫水浴中22h，再在15恒溫水浴中完全浸泡2h，然后取出試件立即進行15的劈裂試驗。干濕劈裂強度比是指浸水24h劈裂試驗強度與前述15的劈裂試驗強度之比。RAPRAP含量（含量（% %）類別類別劈裂強度劈裂強度（MPaMPa）浸水劈裂強度浸水劈裂強度（MPaMPa）干濕劈干濕劈裂強度裂強度比（比（%

12、%）3030瀝青完全融合2.562.5097.7常規(guī)溫再生2.812.7698.24040瀝青完全融合2.552.5399.2常規(guī)溫再生3.223.26101.25050瀝青完全融合2.983.10103.9常規(guī)溫再生3.373.4797.1溫再生的常規(guī)形式與瀝青完全融溫再生的常規(guī)形式與瀝青完全融合的劈裂強度結果合的劈裂強度結果從15的劈裂試驗強度和浸水24h后的劈裂強度來看，無論是30%RAP還是40%、50%RAP含量的大比例舊料溫再生瀝青混合料，其新舊瀝青結合料的融合性并不會降低。凍融劈裂凍融劈裂試件分為二組，每組不少于4個平行試件，一組在25恒溫水槽中浸泡2h后測試劈裂強度RT1；另一

13、組先在25恒溫水槽中浸泡2h，然后在0.09MPa壓力下浸水抽真空15min，試件放入塑料袋中加入約10ml水，扎緊袋口，再放到-18冰箱中放置16h，取出試件立即放入60的恒溫水槽中保持24h，接著再放入25的恒溫水槽中浸泡2h后測試其劈裂強度RT2凍融劈裂強度比溫再生的常規(guī)形式與瀝青完全融溫再生的常規(guī)形式與瀝青完全融合的凍融劈裂強度結果合的凍融劈裂強度結果RAPRAP含量含量（% %）類別類別未凍融劈裂未凍融劈裂強度（強度（MPaMPa）凍融后劈裂強凍融后劈裂強度（度（MPaMPa）凍融劈裂值凍融劈裂值（% %）3030瀝青完全融合1.120.9382.5常規(guī)溫再生1.250.9979.5

14、4040瀝青完全融合1.211.0788.5常規(guī)溫再生1.391.2287.35050瀝青完全融合1.271.0985.5常規(guī)溫再生1.481.3591.0從凍融劈裂值的測試結果來看，無論是30%RAP還是40%、50%RAP含量的大比例舊料溫再生瀝青混合料，其新舊瀝青結合料的融合性也不會降低。間接拉伸模量間接拉伸模量參考歐洲CEN標準EN 12697-26進行試驗。施加的荷載為半正矢波。溫再生的常規(guī)形式與瀝青完全融溫再生的常規(guī)形式與瀝青完全融合的間接拉伸模量對比表合的間接拉伸模量對比表項目項目RAPRAP含量（含量（% %）304050間接拉伸模間接拉伸模量（量（MPaMPa）瀝青完全融合882890159908常規(guī)溫再生96731