宋 挺，王 堯，包廣志

(1.湖北交投武黃高速公路運(yùn)營(yíng)管理有限公司，武漢 430205；2.中南安全環(huán)境技術(shù)研究院股份有限公司，武漢 430051)

截至2020年末，我國(guó)高速公路總里程達(dá)16萬(wàn)km，其中超過(guò)90%都為瀝青路面。對(duì)于重交通瀝青路面在運(yùn)營(yíng)5年后就需要進(jìn)行維修和改造。與此同時(shí)，早期修建的公路都已陸續(xù)進(jìn)入翻修、擴(kuò)修和維護(hù)階段，公路養(yǎng)護(hù)與維修任務(wù)日益加重。每年大量銑刨掉的廢舊瀝青混合料數(shù)量達(dá)到近220萬(wàn)t。在全球原油、石料資源日趨緊張的今天，推動(dòng)瀝青混合料再生技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢舊材料重復(fù)利用，對(duì)節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境具有重要的戰(zhàn)略意義[1]。

路面再生瀝青混合料根據(jù)再生溫度有冷再生和熱再生兩種方式，冷再生瀝青混合料強(qiáng)度普遍較低，在高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)過(guò)程中使用受到較大限制[2]。熱再生瀝青混合料性能雖能達(dá)到預(yù)期，但因隨著RAP摻量增加，為保證施工和易性，加熱溫度、時(shí)間隨之提升，帶來(lái)了瀝青老化和瀝青煙等問(wèn)題，大面積推廣使用同樣面臨諸多困難。

基于此，相關(guān)學(xué)者對(duì)溫拌瀝青混合料和再生混合料進(jìn)行技術(shù)互補(bǔ)探究，提出溫拌再生瀝青混合料技術(shù)，在降低拌和溫度同時(shí)，保證再生瀝青混合料施工和易性和路用性能，進(jìn)而推動(dòng)廢舊瀝青混合料資源再生技術(shù)的發(fā)展。

1 溫拌再生瀝青混合料研究現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國(guó)家由于對(duì)瀝青路面應(yīng)用和研究較早，早在2000年在歐洲瀝青行業(yè)年會(huì)上殼牌公司聯(lián)合 Kolo-veidekke 公司提出溫拌瀝青混合料的研究方向后，溫拌瀝青混合料技術(shù)和再生瀝青混合料技術(shù)相結(jié)合的研究課題就應(yīng)運(yùn)而生。兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)互補(bǔ)后，能夠解決廠拌熱再生中RAP(Recycled Asphalt Pavement,廢舊瀝青混合料路面)舊瀝青的二次老化、瀝青煙、RAP摻配比例問(wèn)題，同時(shí)在節(jié)能環(huán)保和廢物重新利用方面具有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)當(dāng)前道路養(yǎng)護(hù)工作具有極大的吸引力[3]。

美國(guó)益路溫拌最初將適宜于表面活性劑類(lèi)的溫拌改性劑用于瀝青路面再生，在應(yīng)用的過(guò)程中，較原熱拌再生瀝青混合料，廢舊料摻加比例由20%提升至30%，拌和溫度較熱拌降低20～30 ℃，并且再生瀝青混合料路用性能能夠滿(mǎn)足實(shí)際使用要求[4]。美德公司隨后采用瀝青發(fā)泡技術(shù)，將廢舊瀝青混合料使用比例提升至40%，研究了溫拌條件下再生混合料的一系列生產(chǎn)施工工藝，發(fā)現(xiàn)當(dāng)再生瀝青混合料的出料溫度降至130 ℃，采用溫拌可促進(jìn)混合料壓實(shí)，延長(zhǎng)施工時(shí)間[5]。Sasol Wax公司利用較短側(cè)鏈的長(zhǎng)鏈脂肪族烴制備出有機(jī)降黏劑Sasobit，該材料對(duì)于瀝青膠結(jié)料具有低溫增黏、高溫降黏的效果，在降低拌和溫度的同時(shí)，擁有良好的施工和易性，在道路養(yǎng)護(hù)再生瀝青混合料技術(shù)中大量使用，取得良好的應(yīng)用效果[6]。Sheriff A EI Sharkawya等人的大量研究結(jié)果表明隨著Sasobit系列的降黏劑比例增加，舊瀝青混合料的摻加比例可達(dá)到70%，但會(huì)對(duì)再生瀝青混合料的高溫和低溫性能平衡帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。

在國(guó)內(nèi)，溫拌再生瀝青混合料技術(shù)研究也得到了較大的發(fā)展。阮妨[7]等人通過(guò)室內(nèi)大量的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同的溫拌技術(shù)其配合比設(shè)計(jì)方法和施工工藝與常規(guī)的瀝青混合料存在較大不同，目前實(shí)體工程應(yīng)用多參照熱再生混合料技術(shù)，行業(yè)內(nèi)對(duì)溫拌再生技術(shù)未有較科學(xué)的指導(dǎo)。季節(jié)[8]等人研究了在不同摻量條件下的熱拌和溫拌制備的瀝青混合料的路用性能差異，發(fā)現(xiàn)同等條件下溫拌再生的低溫和水穩(wěn)定性較差，但高溫穩(wěn)定性較好，主要原因是因施工和易性導(dǎo)致的空隙率偏大。

吳英彪[9]通過(guò)泡沫再生瀝青技術(shù)進(jìn)行研究，結(jié)果表明泡沫瀝青技術(shù)可降低再生瀝青混合料的拌和溫度，同時(shí)再生的舊料摻加比例較熱再生提升10%～20%，具有較好的應(yīng)用前景。徐世法等人采用Sasobit溫拌劑對(duì)廢舊瀝青混合料的摻量進(jìn)行研究，對(duì)比不同摻量條件下的再生瀝青混合料路用性能，得出最佳再生瀝青混合料摻量為30%，超出后整體路用性能存在衰變的現(xiàn)象。李波等人[10]研究了采用表面活性劑Evotherm對(duì)不同摻量廢舊瀝青混合料的影響，研究結(jié)果表明Evotherm廢舊料再生時(shí)的摻加比例根據(jù)實(shí)體工程中RAP的狀況，利用率可提升至30%～40%，并且擁有良好的路用性能?？v瑾瑜[11]將熱固性環(huán)氧瀝青膠結(jié)料與再生技術(shù)相結(jié)合，在油石比2.6%，溫度115 ℃條件下成型環(huán)氧瀝青再生混合料，RAP利用率可高達(dá)100%，而且再生混合料路用性能優(yōu)于常規(guī)瀝青混合料。

2 溫拌再生技術(shù)機(jī)理

根據(jù)當(dāng)前溫拌瀝青混合料研究現(xiàn)狀，其技術(shù)主要分為4大類(lèi)：發(fā)泡降黏技術(shù)、有機(jī)降黏類(lèi)添加、表面活性劑類(lèi)添加及溫拌環(huán)氧瀝青技術(shù)。

2.1 泡沫降黏技術(shù)

泡沫降黏技術(shù)的原理是將在熱熔的瀝青(140～180 ℃)中加入少量的冷水，由于冷水遇高溫后迅速被氣化，使瀝青產(chǎn)生大量的氣泡同時(shí)體積膨脹數(shù)倍。在這一過(guò)程中，瀝青的化學(xué)性質(zhì)和組成成分并未發(fā)生變化，只出現(xiàn)短暫的物理變化。泡沫狀的瀝青表現(xiàn)出黏度降低，瀝青膜表面積短時(shí)間內(nèi)急劇增加，表觀分子張力得到降低，使得泡沫瀝青很好地黏附在集料表面，特別是粉化嚴(yán)重的廢舊瀝青混合料。足夠多的裹覆瀝青與細(xì)集料形成瀝青馬蹄脂，壓實(shí)后碎石料相互之間形成整體，具有一定的黏結(jié)強(qiáng)度。

2.2 有機(jī)降黏劑類(lèi)

有機(jī)降黏劑類(lèi)溫拌劑主要是以長(zhǎng)鏈脂肪烴構(gòu)成的蠟，在高溫條件下能有效地降低瀝青的黏度，提升施工和易性。低溫條件下，高含蠟量的瀝青的結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)增加了瀝青的剛性，使得瀝青膠結(jié)料具有較高的彈性和粘性。其熔點(diǎn)在100 ℃左右，而溫拌再生瀝青混合料的拌和溫度在110～135 ℃左右，在使用過(guò)程中，溫拌劑直接投入拌缸中使用即可。常用的溫拌有機(jī)降黏劑有SAK、Sasobit、Sasobit-redux、Asphaltan-B等。

2.3 表面活性劑類(lèi)

溫拌再生瀝青混合料表面活性劑類(lèi)溫拌劑最具代表性的是美德維實(shí)偉克公司研發(fā)出的Evotherm，該材料由可改善集料覆蓋能力的改性劑和提升路用性能的改性劑組成[12]。在使用過(guò)程中，幾種化學(xué)成分組成的添加劑，以分子的形式分散在瀝青中，能提高瀝青的裹覆能力、降低粘度，可將混合料的壓實(shí)溫度降低20～60 ℃，對(duì)拌和與攤鋪沒(méi)有特別的要求。根據(jù)劑量濃度的不同，分為Evotherm-ET、Evotherm-DAT。拌和溫度一般在110～130 ℃，出料及壓實(shí)溫度在90～120 ℃之間。

2.4 溫拌環(huán)氧瀝青技術(shù)

環(huán)氧樹(shù)脂材料是一種高分子聚合物，具有密實(shí)、抗水、抗?jié)B漏好、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，同時(shí)具有附著力強(qiáng)、常溫操作、施工簡(jiǎn)便等良好的工藝性，而且價(jià)格適中，常與瀝青混合使用。在120 ℃左右的溫度條件下，環(huán)氧瀝青粘度不高于1.0 Pa·s，在此溫度下的瀝青混合料具有良好的施工和易性，再生瀝青混合料不再需要160～180 ℃的施工高溫即可獲得優(yōu)良施工和易性。與瀝青混合后在再生瀝青混合料中進(jìn)行使用，通過(guò)樹(shù)脂材料的基本物理性能，改變了瀝青高溫下會(huì)軟化液化的“基本屬性”，使樹(shù)脂瀝青固化后成為不可再液化變軟的固體材料，同時(shí)，大幅度地提高了瀝青膠結(jié)料的斷裂強(qiáng)度和延韌性，同時(shí)利用率可實(shí)現(xiàn)100%。

3 結(jié)論與展望

溫拌再生瀝青混合料實(shí)現(xiàn)了再生技術(shù)與溫拌技術(shù)的互補(bǔ)，降低RAP拌和的溫度，提升了再生摻加比例，節(jié)約大量的養(yǎng)護(hù)成本，同時(shí)節(jié)能減排。但溫拌再生技術(shù)在后期的實(shí)體工程應(yīng)用中仍有一系列問(wèn)題需要解決[13-15]：

1)銑刨過(guò)程中RAP含水率增加，再生拌和時(shí)溫度低、時(shí)間短，RAP中水分難以蒸發(fā)完全，不利于瀝青與再生集料的黏結(jié)，對(duì)混合料后期的耐久性造成一定影響。

2)隨著RAP摻量的增加，瀝青混合料的低溫抗裂性和抗疲勞性能出現(xiàn)降低，如何平衡在提高RAP 摻量的同時(shí)保證低溫抗裂性和抗疲勞性能需要進(jìn)行深入探究。

3)溫拌環(huán)氧瀝青再生混合料技術(shù)雖然施工時(shí)對(duì)環(huán)境、時(shí)間等條件要求苛刻，環(huán)氧樹(shù)脂成本相對(duì)較高，但能夠?qū)崿F(xiàn)RAP 100%利用率，并擁有良好的路用性能，是今后再生技術(shù)的重要研究方向。

4)在高等級(jí)公路中溫拌再生技術(shù)并未大規(guī)模鋪筑使用，對(duì)再生后的道路使用效果缺乏了解。

5)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 5521 2019)中未對(duì)溫拌再生技術(shù)材料、工藝等做出明確要求，使其在推廣應(yīng)用中受到一定局限性。