胡 林
(中国城市规划设计研究院西部分院，重庆 401121)
1 路面回收料变异性研究
试验中选定某机场快速路行车道上面层(X-1，X-2，X-3，X-4)、路肩上面层(LJ)的回收材料，筛分的级配分计筛余以及相应变异系数分布见图1。
为有效减少道路路面回收材料(RAP)的变异性，RAP在铣刨、运输、二次破碎、堆放等过程中应采取保护措施。例如，不同层位的路面材料应该分层铣刨避免混杂，不同路段的材料应分开堆放，对粘结成团的大粒径RAP应该二次破碎筛分，料堆时应避免过高等。RAP的集料级配的变异影响混合料配合比的稳定性，进而影响再生混合料的路用性能。在实际规模化生产中，由于环境、交通的差异，不同道路上的RAP集料级配不同，即使同一条道路的不同车道、不同位置或层位处，其级配也有差异。RAP经过铣刨、堆积、结团等过程后加剧了这种差异性。在生产过程中采取有效措施对旧集料的级配展开检测和质量控制。为直观反映级配各档料之间的变异性大小，采用分计筛余为研究对象:
图1 RAP中集料分计筛余及变异系数分布
从图1中看出，抽提集料主要分布在0.6 mm～9.5 mm区间。即使对于同一道路的上面层材料，不同断面的集料级配仍然出现明显的差异。从变异情况看，4.75 mm以上的集料颗粒变异性较大，13.2 mm档变异系数达到58.1%。此外在小于0.3 mm的几档料中，变异性呈现增加趋势，在小于0.075 mm的筛底变异系数达到了26.4%。9.5 mm以上档集料的比例较低，分布的随机性易导致高变异性。对于小于0.075 mm档，集料比例和变异性均较大。定义分计筛余变异系数权重因子:
其中，λv，i为该档筛分计筛余变异系数占各档变异系数总和的权重因子。计算各筛孔的分计筛余变异系数权重因子见图2。
图2 分计筛余变异系数权重因子分布图
筛底小于0.075 mm变异系数权重比例达到了17.89%，比其他筛孔高得多，说明筛底集料对集料的总体变异性贡献最大。上面分析得到，9.5 mm以上的集料因含量偏低而易引起变异系数偏大，在实际生产中应该保证粗料的“投料”稳定性和掺量准确性。4.75 mm以下的细料中，小于0.075 mm的集料贡献了主要的变异性，应该加强对该档料的检测，防止变异性过大引起实际配合比波动过大等异常现象产生。
2 路面回收料含水率的影响及控制
《公路沥青路面再生技术规范》认为“厂拌热再生料仓内的回收沥青路面材料含水率不应大于3%”［2］。为降低RAP含水率，建议从其源头各个环节采取措施，如铣刨时应避开降雨和潮湿季节，室内堆积时应遮雨并保持通风等。室内试验表明，RAP含水率偏大，加热成本增加，不利于RAP的分散，影响再生混合料的性能。RAP含水率过大时，需要更多的时间、油耗将水分消除。而当工艺流程固定时，RAP在第二烘干筒时间恒定，RAP含水率过大，其内部水分无法充分排除。表1是不同时段检测的实验室样品RAP粗、细料含水率的对比情况。实验室前两种夏季采集的RAP总体含水率处于较低水平，其中细料含水率仍较粗料明显偏大，而秋季采集的RAP细料的含水率超过了3%。
由于水的比热及蒸发热较大，水的存在对再生混合料的出料温度有明显影响。室内试验设计了五种RAP的不同掺量(0%，20%，30%，40%，50%)，在RAP含水率增加1%情况下，观察再生混合料出料温度变化情况。RAP水分的存在明显降低再生混合料的出料温度，且随着RAP掺配比例增加(实际含水总量越大)，混合料出料温度降低越多(见图3)。实际生产中，若控制再生混合料的出料温度不至于降低过多，需要延长RAP的预热时间或提高RAP预热温度，都增加了生产能耗成本。
表1 粗细料含水率对比
图3 再生混合料出料温度降低情况
为进一步研究RAP不同含水率下对再生混合料的影响，试验中对含水率数值采用定量控制的方法。试验中向预热烘干后RAP(料源1)添加不同比例的水，充分搅拌后与新集料、新沥青等混合。测试再生混合料的劈裂强度以及残留强度值，如表2所示。
表2 混合料劈裂强度及残留稳定度试验
RAP含水率的变动与再生混合料的劈裂强度、残留稳定度存在负相关性。后者随前者增大而总体趋于下降，尤其当含水率达到1.5%及3%时，下降幅度更加明显。RAP中水分含量较大时，内部水分无法完全消除，预热不充分，沥青—集料界面的粘结力下降。RAP颗粒团无法充分分散，与新集料、新沥青拌合不均匀，在荷载作用下易出现应力集中，劈裂强度下降。
在生产中，建议投料前的RAP含水率不高于1.5%。在阴雨潮湿的季节或不利于降低含水率的环境下，含水率不宜高于2%。
3 路面回收料“污染性”评价与控制
《公路沥青路面再生技术规范》中对砂当量有SE＞55的技术要求［2］。尽管如此，国内在进行厂拌热再生的生产中，对砂当量指标测试很少。相关的文献未对RAP的污染性问题做更多研究。集料具备良好的洁净性和表面粘附性，是保证混合料良好的路用性能重要的条件之一［3］。RAP材料在再生利用前已经有过多年的使用，尘土的裹附、泥水的渗透等，使得RAP的洁净性处于较低的水平。添加一定比例的回收旧料，尤其是在较高掺配比例下，RAP的污染对集料的洁净程度有着重要的影响，从而影响再生混合料的水稳定性、低温性能等。试验采用添加25%比例的RAP，中面层AC-20典型级配进行相关试验。采用泥土(塑性指数IP=13，粉质黏土)置换同等质量比例的矿粉的方法。测试细集料的砂当量指标SE及再生混合料的冻融劈裂残留强度TSR，如表3所示。
表3 内掺泥土后砂当量及冻融劈裂试验
SE与内掺泥土比例，冻融劈裂残留强度TSR与砂当量SE之间的关系如图4和图5所示。
图4 砂当量与内掺泥土比例关系图(25%RAP)
图5 TSR与SE关系图(25%RAP)
从图4可以看出，砂当量指标与内掺泥土比例呈现很好的负线性相关性，泥土掺量增加，细料洁净性降低，SE值随之下降。
建立再生混合料冻融劈裂残留强度TSR与砂当量SE之间的关系(见图5)，TSR随SE增加而增大，SE对TSR有着明显的影响。需指出的是，按照《公路沥青路面技术规范》中SE＞55的要求，曲线上对应的TSR＞0.67，并不能满足最低值70%(分区2＞70%，分区1＞75%)的要求。故再生技术规范中对SE＞55的规定偏于宽松，很可能导致RAP满足砂当量要求时，再生混合料的TSR不满足要求。通过多次试验，建议将RAP细料的砂当量指标提高到SE＞60。
4 结语
研究沥青路面回收料RAP的关键性能参数。对RAP中矿料级配变异性分析发现，4.75 mm以下的细料中，小于0.075 mm的集料贡献了主要的变异性，应该加强对该档料的检测，防止变异性过大。RAP含水率过大对再生混合料的水稳定性、强度等产生不利影响，建议RAP含水率一般不超过1.5%，不利季节环境下不超过2.0%。RAP的砂当量指标较好反映其洁净程度，建议SE＞60。
［1］JTG E42-2005，公路工程集料试验规程［S］.
［2］JTG F41-2008，公路沥青路面再生技术规范［S］.
［3］洪 庆，严 军，黄 彭.沥青与集料的黏附性及其评价方法［J］.华东公路，2003，144(5):45-46.
