大比例RAP料廠拌熱再生結(jié)合料融合性分

1、大比例RAP料廠拌溫再生結(jié)合料融合性分析交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院秦永春 研究員，博士報(bào)告內(nèi)容報(bào)告內(nèi)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(yàn)研究結(jié)論現(xiàn)狀現(xiàn)狀瀝青混合料回收RAP的廠拌熱再生是其價(jià)值最大化的技術(shù)途徑。廠拌熱再生現(xiàn)狀及存在問(wèn)題廠拌熱再生現(xiàn)狀及存在問(wèn)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(wú)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(wèn)題廠拌熱再生現(xiàn)狀及存在問(wèn)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(yán)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(shù)可使出料溫度降低2040；應(yīng)用該技術(shù)有望在解決送料通道堵塞和產(chǎn)能瓶頸的同時(shí)，又可提高舊料利用比例、顯著降低工藝過(guò)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(shù)應(yīng)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(guó)的黑石研究：廠拌熱再生混合料的“實(shí)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(yàn)路與未添加RAP的道路沒(méi)有明顯差異。廠拌溫再生融合性如何？報(bào)告內(nèi)容報(bào)告內(nèi)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(yàn)研究結(jié)論國(guó)內(nèi)

3、外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀孫吉書等采用Sasobit法溫拌工藝對(duì)溫再生瀝青混合料的性能進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，認(rèn)為：RAP提高了溫再生混合料的動(dòng)穩(wěn)定度，但會(huì)降低瀝青混合料的低溫性能；TSR可達(dá)到常規(guī)熱拌瀝青混合料的水平。無(wú)法驗(yàn)證或表明新舊結(jié)合料之間的融合性。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀楊帆等采用表面活性劑法溫拌工藝，通過(guò)試驗(yàn)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(jié)合料的針入度、軟化點(diǎn)和延度指標(biāo)性能接近；RAP含量達(dá)到40%、甚至50%后溫再生的TSR值均不低于新瀝青混合料指標(biāo)要求。僅通過(guò)TSR尚不能全面評(píng)價(jià)溫再生混合料的性能；分析溫再生結(jié)合料的融合性，其基準(zhǔn)的參照系宜為完全

4、融合的溫再生結(jié)合料。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀章順風(fēng)根據(jù)相容性理論認(rèn)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(guò)程中存在分子擴(kuò)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(guò)程中更加有利于老化瀝青分子的擴(kuò)散。對(duì)于表面活性劑法溫拌添加劑并不會(huì)對(duì)瀝青粘度有顯著影響，溫再生混合料中瀝青的擴(kuò)散和新舊結(jié)合料的融合性仍無(wú)法確定。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀美國(guó)舊瀝青混合料專家特別工作小組（RAP Expert Task Group）的交流會(huì)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(huì)議上介紹的大比例再生混合料由于出料溫度的下降導(dǎo)致混合料的勁度降低。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2011年第二屆溫拌瀝青技術(shù)大會(huì)J. Richard Willis認(rèn)為溫拌技術(shù)提升了再生瀝青混合料的抗開裂疲勞能力；APA車轍試驗(yàn)提高了溫再生混合料的抗車轍能力，但是漢堡車轍的試驗(yàn)結(jié)果與之相反。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)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(jié)合料的融合性能直接關(guān)系到再生后混合料的路用性能。對(duì)采用大比例添加舊瀝青混合料的溫拌再生工藝，新舊結(jié)合料的融合性問(wèn)題需要

6、研究。報(bào)告內(nèi)容報(bào)告內(nèi)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(yàn)研究結(jié)論試驗(yàn)研究試驗(yàn)研究根據(jù)溫再生混合料的性能分析其中結(jié)合料的融合性。以完全融合的結(jié)合料拌制的混合料性能為基準(zhǔn)，常規(guī)的溫再生混合料性能與之比較，根據(jù)比較結(jié)果分析新舊結(jié)合料的融合性。所謂完全融合的結(jié)合料是指將RAP料中的結(jié)合料全部抽提出來(lái)，按比例與新瀝青在加熱至液態(tài)下混合，此時(shí)的結(jié)合料認(rèn)為是完全融合的；然后用此結(jié)合料拌制混合料試件成型完畢后進(jìn)行指標(biāo)測(cè)試。試驗(yàn)研究試驗(yàn)研究1）新舊結(jié)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(jié)合料

7、完全融合的溫再生混合料，以此作為基準(zhǔn)的溫再生混合料，進(jìn)行性能指標(biāo)測(cè)試。試驗(yàn)研究試驗(yàn)研究2）溫再生混合料合理預(yù)拌時(shí)間的的確定 變化舊瀝青混合料與新集料預(yù)拌和的時(shí)長(zhǎng)（不同預(yù)拌時(shí)間），拌制不同的溫再生混合料； 分析不同預(yù)拌和時(shí)間對(duì)新舊結(jié)合料的融合性的差異；試驗(yàn)研究試驗(yàn)研究3）不同RAP摻量的溫再生新舊結(jié)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(dá)到40%和50%，拌制溫再生混合料并進(jìn)行性能指標(biāo)測(cè)試，并分別與相應(yīng)的基準(zhǔn)溫再生混合料性能對(duì)比，全面評(píng)價(jià)新舊結(jié)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(jìn)行預(yù)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(duì)于常規(guī)溫再生工藝，試驗(yàn)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(nèi)養(yǎng)生2小時(shí)。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(duì)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(nèi)養(yǎng)生2小時(shí)后再成型。再生料的預(yù)拌時(shí)間再生料的預(yù)拌時(shí)間在室內(nèi)拌和鍋中進(jìn)行舊料和新集料不同預(yù)拌時(shí)間的拌和試驗(yàn)。各料溫度控制為：新集料溫度170、回收舊料100，拌和鍋設(shè)定溫度135。以每鍋2500克，在20升的拌和鍋中預(yù)拌15秒，可見有個(gè)別再生料沒(méi)有散開，預(yù)拌25秒后就難以發(fā)現(xiàn)沒(méi)有松散的再生料了。以每鍋5000克進(jìn)行拌和，在20升的拌和鍋中預(yù)拌15秒，再生料基本都散開了。這說(shuō)明如果每鍋

10、拌和的混合料總量較多的話，就會(huì)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(yù)拌時(shí)間再生料的預(yù)拌時(shí)間通過(guò)室內(nèi)變化舊瀝青混合料與新集料預(yù)拌和時(shí)長(zhǎng)后舊料狀態(tài)的試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合工程驗(yàn)證認(rèn)為：在溫再生混合料拌制過(guò)程中，通過(guò)在拌和鍋內(nèi)強(qiáng)制攪拌，回收舊料都可充分被打散，不存在結(jié)團(tuán)情況，即舊料和新料在預(yù)拌和階段就有很好的混合。試驗(yàn)及分析試驗(yàn)及分析劈裂強(qiáng)度及干濕劈強(qiáng)度比凍融劈裂間接拉伸模量劈裂強(qiáng)度及干濕劈強(qiáng)度比劈裂強(qiáng)度及干濕劈強(qiáng)度比瀝青混合料的劈裂試驗(yàn)是對(duì)規(guī)定尺寸的圓柱體試件，通過(guò)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(yàn)。本試驗(yàn)測(cè)定瀝青混合料在規(guī)定溫度和加載

11、速率時(shí)劈裂破壞或處于彈性階段時(shí)的力學(xué)性質(zhì)，亦可供瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇瀝青混合料力學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)及評(píng)價(jià)瀝青混合料低溫抗裂性能時(shí)使用。以劈裂相關(guān)的指標(biāo)評(píng)價(jià)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(qiáng)度及干濕劈強(qiáng)度比劈裂強(qiáng)度及干濕劈強(qiáng)度比浸水24h劈裂試驗(yàn)的試驗(yàn)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(jìn)行15的劈裂試驗(yàn)。干濕劈裂強(qiáng)度比是指浸水24h劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度與前述15的劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度之比。RAPRAP含量（含量（% %）類別類別劈裂強(qiáng)度劈裂強(qiáng)度（MPaMPa）浸水劈裂強(qiáng)度浸水劈裂強(qiáng)度（MPaMPa）干濕劈干濕劈裂強(qiáng)度裂強(qiáng)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(qiáng)度結(jié)果合的劈裂強(qiáng)度結(jié)果從15的劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度和浸水24h后的劈裂強(qiáng)度來(lái)看，無(wú)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(jié)合料的融合性并不會(huì)降低。凍融劈裂凍融劈裂試件分為二組，每組不少于4個(gè)平行試件，一組在25恒溫水槽中浸泡2h后測(cè)試劈裂強(qiáng)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(cè)試其劈裂強(qiáng)度RT2凍融劈裂強(qiáng)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(qiáng)度結(jié)果合的凍融劈裂強(qiáng)度結(jié)果RAPRAP含量含量（% %）類別類別未凍融劈裂未凍融劈裂強(qiáng)度（強(qiáng)度（MPaMPa）凍融后劈裂強(qiáng)凍融后劈裂強(qiáng)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(cè)試結(jié)果來(lái)看，無(wú)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(jié)合料的融合性也不會(huì)降低。間接拉伸模量間接拉伸模量參考?xì)W洲CEN標(biāo)準(zhǔn)EN 12697-26進(jìn)行試驗(yàn)。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(duì)比表合的間接拉伸模量對(duì)比表項(xiàng)目項(xiàng)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