摘要：受RAP預(yù)處理手段及其變異性的制約，RAP摻量始終無法達(dá)到較高的水平。為進(jìn)一步掌握科學(xué)的RAP預(yù)處理手段，降低RAP變異性，本文結(jié)合瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程，在不同銑刨速度下回收原路面材料，以變異性為主要指標(biāo)，比較不同銑刨速度下的RAP，最終確定最佳的銑刨速度。研究表明，銑刨速度對(duì)RAP干篩級(jí)配和RAP礦料級(jí)配有顯著影響。對(duì)于同一路段而言，銑刨速度越慢，級(jí)配越細(xì)；銑刨速度越快，級(jí)配越粗。RAP結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象主要集中于4.75mm粒徑以上的顆粒，尤其在4.75～9.5mm最為集中，并且，銑刨速度越快，結(jié)團(tuán)越嚴(yán)重。隨著銑刨速度加快，RAP瀝青含量與礦料級(jí)配變異系數(shù)均呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，并且，當(dāng)銑刨速度為14m/min時(shí)，RAP瀝青含量與礦料級(jí)配變異系數(shù)均最小。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；RAP；變異性；銑刨速度

中圖分類號(hào)：U416.2""""""""""""""""""""""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"""""""""""""""""""""""""""""""""" 文章編號(hào)：1673-6478（2023）03-0006-05

Research on Optimization of Milling Speed of Asphalt Pavement Based on RAP Variability

ZHANG Yueyue ZHANG Wei

（1. Jiangxi Communications Investment Group Co.， Ltd.， Nanchang Jiangxi 330008， China; 2. School of Transportation Engineering， East China Jiaotong University， Nanchang Jiangxi 330013， China）

Abstract： Restricted by the pretreatment method of RAP and its variability， the amount of RAP can never reach a high level. Based on this， in order to further master the scientific RAP pretreatment means and reduce the variability of RAP， combined with the asphalt pavement maintenance project， the raw pavement materials are recycled at different milling speeds. With variability as the main indicator， the RAP at different milling speeds is compared， and the optimal milling speed is finally determined. The research shows that the milling speed has a significant effect on the RAP gradation and the RAP aggregate gradation. For the same road section， the slower the milling speed is， the finer the grading is. The faster the milling speed is， the coarser the grading is. RAP agglomeration is mainly concentrated on particles with a particle size of 4.75mm or above， especially 4.75～9.5mm. The faster the milling speed is， the more serious the agglomeration is. With the acceleration of milling speed， the variation coefficients of RAP asphalt content and aggregate grading show a trend of decreasing first and then increasing， and when the milling speed is 14 m/min， the variation coefficients of RAP asphalt content and aggregate grading are both minimum.

Key words： asphalt pavement; RAP; variability; milling speed

0 引言

隨著我國交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，高等級(jí)道路在道路總里程中占比越來越高，瀝青混合料路面的使用越來越廣泛[1?2]。每年在公路養(yǎng)護(hù)上的投入十分巨大，在公路養(yǎng)護(hù)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的廢舊瀝青混合料。廢料處理不當(dāng)會(huì)給環(huán)境帶來巨大的傷害，并且造成巨大的資源浪費(fèi)[3?5]。

目前廠拌熱再生技術(shù)是國內(nèi)外瀝青路面再生技術(shù)中使用最廣泛最成熟的技術(shù)之一。隨著廠拌熱再生技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，RAP的初始級(jí)配、回收工藝、生產(chǎn)方式、儲(chǔ)存環(huán)境的不同會(huì)導(dǎo)致RAP產(chǎn)生不同的變異性，即回收舊料在瀝青含量、級(jí)配以及瀝青性能上分布不均勻[6?7]。這樣會(huì)導(dǎo)致再生瀝青混合料在路用性能產(chǎn)生一些波動(dòng)性，無法做到在路用性能上的合理預(yù)估。而且，RAP摻量越高，其變異性對(duì)再生瀝青混合料的影響就越大，再生瀝青混合料的路用性能波動(dòng)就越大。

近年來國內(nèi)外學(xué)者對(duì)RAP變異性展開研究，并取得了一定的研究成果。美國最早在1915年就開始了對(duì)老化瀝青再生利用的研究，到1980年，美國新拌的再生瀝青混合料中，RAP就占了一半。在RAP變異性方面，美國對(duì)不同條件下的RAP提出了一系列規(guī)范，這些規(guī)范能夠提高再生瀝青混合料在路用性能上的可靠性。到如今，美國幾乎對(duì)所有RAP進(jìn)行了再利用。日本從1976年開始進(jìn)行廢舊瀝青路面材料的研究，到1980年日本的廢舊瀝青材料的使用量達(dá)到了260萬噸，一半的廢舊瀝青材料得到了利用。隨后陸續(xù)頒布了《路面廢料再生技術(shù)指南》和《廠拌熱再生利用技術(shù)手冊(cè)》，到21世紀(jì)初日本幾乎實(shí)現(xiàn)了所有的廢舊瀝青路面材料的再生利用[8]。國外多數(shù)國家認(rèn)為對(duì)RAP中集料級(jí)配的要求可以使用對(duì)新集料制定的級(jí)配要求。荷蘭等國家規(guī)定舊集料中各種雜物的含量?5%。德國將舊集料的均勻程度作為決定舊料摻量的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)[9]。1970年，國內(nèi)學(xué)者對(duì)RAP再利用進(jìn)行嘗試。1980年，我國下達(dá)了相關(guān)的研究項(xiàng)目，同濟(jì)大學(xué)是首個(gè)對(duì)RAP再生進(jìn)行室內(nèi)外實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)性研究的高校。20世紀(jì)90年代末到21世紀(jì)初，我國相繼做出了RAP再生的路用實(shí)驗(yàn)。在這期間，我國頒布了《熱拌再生瀝青混合料路面施工及驗(yàn)收規(guī)范》，這是我國第一部關(guān)于廢舊瀝青材料的再生規(guī)范。劉燕燕等[10]對(duì)RAP變異性會(huì)影響熱再生瀝青混合料路用性能這一問題進(jìn)行深入研究，使用變異系數(shù)定量分析了RAP變異性，并且采用控制關(guān)鍵篩孔的方法確定RAP的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并研究了RAP分級(jí)對(duì)熱再生瀝青混合料路用性能變異性的影響。研究得到了粗料和細(xì)料分級(jí)的關(guān)鍵篩孔為12mm和5mm，且在舊料分級(jí)后舊料的油石比、集料級(jí)配變異性能得到有效控制的結(jié)論。綜上所述，熱再生技術(shù)在我國的運(yùn)用越來越廣泛，并且在2010年以前，我國對(duì)RAP的研究是對(duì)回收料的集料級(jí)配、瀝青含量、老化瀝青性質(zhì)進(jìn)行整體性研究，很少去關(guān)注不同的RAP摻雜在一起所引起的RAP變異性問題；在2010年以后，RAP變異性的問題受到部分學(xué)者注意，展開了一定的研究，但現(xiàn)有研究較?少。

為此，本文結(jié)合瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程，在不同銑刨速度下回收原路面材料，通過篩分、抽提試驗(yàn)獲取RAP干篩級(jí)配與礦料級(jí)配，以變異性為主要指標(biāo)，比較不同銑刨速度下的RAP，最終確定最佳的銑刨速度。研究成果能夠比較得出使RAP變異性最小的瀝青路面銑刨速度，有利于銑刨工藝的進(jìn)一步優(yōu)化，并以此提出更為科學(xué)的瀝青路面養(yǎng)護(hù)方案。

1 RAP變異性理論

RAP的變異性受RAP來源、使用年限、回收工藝、路面結(jié)構(gòu)層位等因素的影響。再加上測(cè)試方法、試驗(yàn)誤差的因素存在，即使在相同路段的相同位置、層位上，RAP的試驗(yàn)結(jié)果都不盡相同。因此，僅用均值無法表征RAP的某項(xiàng)變異性。在國內(nèi)，通常將RAP變異系數(shù)作為其變異性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

變異系數(shù)是用于評(píng)價(jià)各個(gè)觀測(cè)數(shù)值離散程度的統(tǒng)計(jì)量。進(jìn)行多個(gè)目標(biāo)變異性比較分析時(shí)，如果原目標(biāo)數(shù)據(jù)的單位與其均值相同，則直接采用數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差來進(jìn)行評(píng)價(jià)；如果數(shù)據(jù)單位與其平均值有所不同，以標(biāo)準(zhǔn)差作為評(píng)價(jià)指標(biāo)比較其變異程度就存在很大的不便，此時(shí)，以變異系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)在于可以消除度量單位與平均值不同對(duì)統(tǒng)計(jì)量變異程度的影響。標(biāo)準(zhǔn)差和平均值的比值稱為變異系數(shù)，記作v其計(jì)算公式見式（1）：

2 試驗(yàn)方案

2.1 RAP獲取

本文試驗(yàn)所用RAP為瀝青路面同一路段AC?16中面層銑刨料，通過現(xiàn)場(chǎng)銑刨直接獲取。銑刨過程中，先銑刨去除4cmAC?13上面層，然后分別以6m/min、10m/min、14m/min、18m/min和22m/min銑刨AC?16中面層，各銑刨100m。不同銑刨速度RAP分車運(yùn)輸。不同銑刨速度RAP各取50kg，帶回實(shí)驗(yàn)室開展后續(xù)試驗(yàn)。

2.2 RAP干篩級(jí)配與RAP礦料級(jí)配獲取

為避免由于偶然因素產(chǎn)生試驗(yàn)誤差，分別將5種RAP試樣進(jìn)行均勻化處理，并烘干儲(chǔ)存?zhèn)溆?，烘干溫度?0℃。

本文以瀝青含量和級(jí)配的變異性為主要指標(biāo)。按照試驗(yàn)規(guī)程的要求，取規(guī)定質(zhì)量各種RAP，采用分料器將RAP均勻分為2份，先進(jìn)行篩分試驗(yàn)，獲取RAP干篩級(jí)配；然后，將篩分后的RAP先進(jìn)行抽提試驗(yàn)，獲取RAP瀝青含量，再將抽提后的RAP礦料進(jìn)行篩分，獲取RAP礦料級(jí)配。取2份RAP試驗(yàn)的平均值作為最終取值。對(duì)于每種RAP，上述試驗(yàn)重復(fù)3次。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 RAP級(jí)配分析

3.1.1 不同銑刨速度下RAP干篩級(jí)配分析

不同銑刨速度下的RAP干篩級(jí)配，如圖1所示。圖1中RAP1?RAP5分別對(duì)應(yīng)銑刨速度為6m/min、10m/min、14m/min、18m/min和22m/min時(shí)產(chǎn)生的RAP。從圖1可以發(fā)現(xiàn)，5種RAP級(jí)配曲線存在明顯差距，說明銑刨速度對(duì)RAP級(jí)配有顯著影響。對(duì)于同一路段而言，銑刨速度越慢，RAP級(jí)配越細(xì)；銑刨速度越快，RAP級(jí)配越粗。

3.1.2 不同銑刨速度下RAP礦料級(jí)配分析

不同銑刨速度下RAP礦料級(jí)配數(shù)據(jù)見表1。由表1可見，從RAP1～RAP5（銑刨速度逐漸增大）的各規(guī)格篩網(wǎng)通過率逐漸降低，例如13.2mm篩網(wǎng)通過率從96.2%降低至85.3%，4.75mm篩網(wǎng)通過率從73.4%降低至54.3%。不同銑刨速度的RAP礦料級(jí)配曲線，如圖2所示。由圖2可知，與RAP干篩級(jí)配變化規(guī)律一致，隨著銑刨速度降低，RAP礦料級(jí)配逐漸變細(xì)。這是因?yàn)殂娕偎俣仍降?，銑刨刀頭對(duì)單個(gè)點(diǎn)位作用時(shí)間越長(zhǎng)。在刀頭的作用下，導(dǎo)致RAP礦料發(fā)生破碎，表現(xiàn)為級(jí)配變細(xì)。

從圖3可以發(fā)現(xiàn)，抽提后各規(guī)格篩網(wǎng)變化情況各異，但是整體表現(xiàn)為大顆粒減少，小顆粒增加，級(jí)配變細(xì)。4.75mm及以上篩網(wǎng)均表現(xiàn)為分計(jì)篩余率降低；2.36和1.18mm篩網(wǎng)呈現(xiàn)部分降低，部分升高；0.6mm以下篩網(wǎng)主要表現(xiàn)為分計(jì)篩余率升高，但在0.075mm處，也出現(xiàn)了部分降低、部分升高的情況。這說明，RAP結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象主要集中于4.75mm粒徑以上的顆粒，尤其在4.75～9.5mm最為集中，并且，銑刨速度越快，級(jí)配越粗，結(jié)團(tuán)越嚴(yán)重。在1.18～4.75mm粒徑的顆粒，雖然存在一定結(jié)團(tuán)，但是數(shù)量較少。在1.18mm粒徑以下的顆粒，結(jié)團(tuán)較少。

3.2 RAP瀝青含量與礦料級(jí)配變異性分析

3.2.1 RAP瀝青含量變異性分析

計(jì)算不同銑刨速度RAP瀝青含量變異系數(shù)，其結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，RAP1～RAP5的平均瀝青含量分別為4.71%、4.74%、4.67%、4.58%和4.67%，總體平均值為4.67%。這是因?yàn)樗蠷AP取自同一路段，導(dǎo)致RAP瀝青含量測(cè)試結(jié)果雖有波動(dòng)，但是無顯著差異。從波動(dòng)情況來看，隨著銑刨速度加快，RAP瀝青含量波動(dòng)性先降低后增加。

當(dāng)銑刨速度為14m/min時(shí)，變異系數(shù)最小，為1.13；當(dāng)銑刨速度為22m/min時(shí)，變異系數(shù)最大，為5.07。從瀝青含量變異系數(shù)測(cè)試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，隨著銑刨速度加快，瀝青含量變異系數(shù)先減小后增大。根據(jù)變異系數(shù)的定義，可以認(rèn)為銑刨速度過快或過慢均會(huì)使RAP均勻性變差，唯有適中的銑刨速度才能降低RAP變異性。這是因?yàn)楫?dāng)銑刨速度過快時(shí)，銑刨不夠充分，導(dǎo)致RAP結(jié)團(tuán)率較高；當(dāng)銑刨速度過慢時(shí)，銑刨過度，導(dǎo)致RAP細(xì)化度較高。

3.2.2 RAP礦料級(jí)配變異性分析

使用origin軟件對(duì)每一組RAP礦料級(jí)配計(jì)算值，并計(jì)算變異系數(shù)，其結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，RAP1～RAP5的平均級(jí)配值分別為0.27、0.33、0.38、0.42和0.47。銑刨速度越快，值越大，級(jí)配越粗。當(dāng)銑刨速度為14m/min時(shí)，變異系數(shù)最小，為0.04，此時(shí)RAP級(jí)配最為穩(wěn)定，均勻性最高；當(dāng)銑刨速度為22m/min時(shí)，變異系數(shù)最大，為2.54，均勻性最差。隨著銑刨速度的增大，級(jí)配變異系數(shù)呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。?

4 結(jié)論

1. 銑刨速度對(duì)RAP干篩級(jí)配和RAP礦料級(jí)配有顯著影響。銑刨速度越慢，級(jí)配越細(xì)；銑刨速度越快，級(jí)配越粗。
2. RAP結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象主要集中于4.75mm粒徑以上的顆粒，尤其在4.75～9.5mm最為集中，并且，銑刨速度越快，級(jí)配越粗，結(jié)團(tuán)越嚴(yán)重。
3. 隨著銑刨速度加快，RAP瀝青含量與礦料級(jí)配變異系數(shù)均呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，說明銑刨速度過快或過慢均會(huì)使RAP均勻性變差。并且，當(dāng)銑刨速度為14m/min時(shí)，RAP瀝青含量與礦料級(jí)配變異系數(shù)均最小。此時(shí)，RAP穩(wěn)定性最好，具備更高均勻性。

參考文獻(xiàn)：

1. 仰建崗， 張偉， 姚玉權(quán)， 等. 就地?zé)嵩偕旌狭闲阅苡绊戧P(guān)鍵因素的試驗(yàn)研究[J]. 公路交通科技， 2021， 38（10）： 7?15.
2. 姚玉權(quán)， 仰建崗， 高杰， 等. 基于性能?費(fèi)用模型的廠拌再生瀝青混合料優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào) （工學(xué)版） ， 2022， 52（3）： 585?595.
3. 仰建崗. 瀝青路面的綠色養(yǎng)護(hù)技術(shù)[J]. 中國公路， 2016（5）： 115?117.
4. 肖必忠. RAP冷料直投熱再生工藝在瀝青下面層中的應(yīng)用[J].交通節(jié)能與環(huán)保， 2021， 17（3）： 62?64+77.
5. 孟祥濤. 瀝青路面在綠色公路建設(shè)發(fā)展中的問題分析及應(yīng)對(duì)措施[J]. 交通節(jié)能與環(huán)保， 2021， 17（1）： 105?109.
6. 王彥璽. 基于RAP變異特性的廠拌熱再生瀝青混合料路用性能研究[D]. 西安： 長(zhǎng)安大學(xué)， 2018.
7. 高宇， 王珠， 張偉. 舊瀝青路面銑刨過程中路面材料力學(xué)特性分析[J]. 交通節(jié)能與環(huán)保， 2020， 16（6）： 101?105.
8. 張永明. 熱拌再生瀝青混凝土技術(shù)研究及應(yīng)用[D]. 天津： 天津大學(xué)， 2010.
9. Ankit Sharma， Gondaimei Ransinchung Rongmei Naga， Praveen Kumar， Priti Rai. Mix design， development， production and policies of recycled hot mix asphalt： A review[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering （English Edition） ， 2022， 9（5）： 765?794.
10. 劉燕燕， 裘秋波， 紀(jì)文強(qiáng)， 等. RAP分級(jí)對(duì)熱再生瀝青混合料路用性能變異性的影響[J]. 公路工程， 2021， 46（1）： 68?72+111.