精細化分離再生集料在SMA-13混合料中的應用研究

摘要：在雙碳背景下，公路養(yǎng)護產(chǎn)生的廢舊瀝青混合料（Recycled Asphalt Pavement， RAP）處理成為焦點。精細化油石分離技術(shù)，通過高效分離老化瀝青與集料，優(yōu)化舊料分檔，顯著提升了RAP摻配比例與利用率，促進了交通綠色轉(zhuǎn)型。首先探討精細化分離工藝，預估RAP細料老化瀝青性能，評估其最大摻量。隨后，對比精細化分離與常規(guī)破碎篩分的SMA-13混合料，設計最優(yōu)配合比與瀝青用量。最終，通過路用性能評價，驗證精細化分離SMA-13在高溫、低溫、水穩(wěn)及疲勞性能上的優(yōu)越性，為綠色養(yǎng)護提供技術(shù)支撐。

關鍵詞：精細化分離" 再生集料" 瀝青混合料" 路用性能

Research on the Application of Refined Separation Regenerated Aggregates in SMA-13 Mixtures

PENG Hu

Nanjing Highway Development Center， Nanjing， Jiangsu Province， 210014 China

Abstract： In the context of Dual Carbon， the treatment of Recycled Asphalt Pavement （RAP） generated from highway maintenance has become a focus. The refined oil and stone separation technology， through efficient separation of aged asphalt and aggregates， optimizes the grading of old materials， significantly improving the RAP blending ratio and utilization rate， and promoting the green transformation of transportation. Firstly， the fine separation process is explored to estimate the aging asphalt performance of RAP fines and to assess their maximum blending rate." Subsequently， the SMA-13 mixture with refined separation and conventional crushing and screening is compared to design the optimal mix ratio and asphalt dosage. Finally， through road performance evaluation， the superiority of refined separation SMA-13 in high temperature， low temperature， water stability， and fatigue performance is verified， providing technical support for green maintenance.

Key Words： Refined separation; Recycled aggregates; Asphalt mixture; Road performance

在“十四五規(guī)劃”及2035年遠景目標綱要的指引下，中國正推進綠色生產(chǎn)生活方式轉(zhuǎn)型，以實現(xiàn)“雙碳”目標。公路進入全面養(yǎng)護期后，廢舊瀝青混合料（Recycled Asphalt Pavement， RAP）問題凸顯。當前，廠拌熱再生技術(shù)雖能部分回收RAP，但效益有限。因此，精細化油石分離技術(shù)應運而生，通過分離老化瀝青與集料，提升RAP摻配比例與利用率，減少新集料使用，制備高性能瀝青混合料。該技術(shù)有助于緩解資源壓力，降低養(yǎng)護成本，推動交通行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。因此，深入研究與推廣該技術(shù)，對促進廠拌熱再生技術(shù)發(fā)展及“雙碳”目標達成至關重要。

1 精細化分離RAP細料再生利用分析

精細化油石分離工藝

精細化油石分離技術(shù)采用RAP骨料再生設備，先經(jīng)過一級初篩，將舊瀝青從集料上剝離，后通過二級精篩，篩分后，RAP經(jīng)過除塵系統(tǒng)除塵，通過皮帶送至不同料倉[1]，形成不同粒徑的料堆。該技術(shù)的具體工藝流程：RAP分離前，首先，采用晾曬的方式降低含水率，避免在篩分時粘附篩網(wǎng)，提高篩分效率；其次，將RAP粗分成兩部分，粗RAP（＞5 mm）和細RAP（＜5 mm）；再次，將粗RAP輸送至離心裝置中進行剪切和研磨，將粘附在粗RAP集料上的老化瀝青砂漿剝離；最后，將離心后的RAP材料按粒徑大小分成多檔：0～3/5 mm、5～10 mm、10～15 mm或15 mm以上。

精細化分離RAP細料老化瀝青指標研究

選用針入度作為衡量老化瀝青物理性能的關鍵指標，經(jīng)過預實驗新瀝青針入度為64dmm，再生瀝青取規(guī)范SBS瀝青指標下限40dmm時，得出老化瀝青針入度的最小值?；诓煌琑AP摻量下的實驗結(jié)果根據(jù)不同RAP摻量，得出對應的老化瀝青針入度最小值，結(jié)果如表1所示。

結(jié)果表明，當老化瀝青針入度大于最小值時，對應摻量的RAP料可以用于瀝青混合料中。一般常規(guī)再生瀝青混合料中，RAP摻量高于30%，因此，所用RAP細集料中老化瀝青針入度要求大于15 dmm。

1.3 精細化分離RAP細料最大摻量確定

在評估舊瀝青的可恢復程度時，應基于新舊瀝青的性能測試結(jié)果來進行決策。實驗設計時，舊瀝青的摻量選取應圍繞工程目標摻量，按工程經(jīng)驗設定為10%～15%。回收某工程SMA-13上面層銑刨料，其表面老化瀝青為SBS改性瀝青，測其性能指標與新瀝青對比。

舊路面老化后，三大指標均不同程度地減小，其中，延度性能幾乎為0，因此，可以通過延度指標的恢復程度判斷再生瀝青的恢復效果。制備再生瀝青樣品，再生劑摻量為舊瀝青的 3%、5%、7%，舊瀝青摻量占再生瀝青總量的30%、50%、70%、90%，對比不同再生劑摻量和舊瀝青摻量下再生瀝青的延度值[2]，如表2所示。

通過調(diào)整再生劑的摻量，可以有效地改善再生瀝青的性能指標。具體而言，在5%的再生劑摻量條件下，無論是30%、50%還是70%的舊瀝青摻量，再生瀝青的主要性能指標均能達到規(guī)范要求。然而，當再生劑的摻量提升至7%時，再生瀝青的延度逐漸接近或低于規(guī)范要求的標準，因此，再生劑的摻量不宜過高。進一步分析，當舊瀝青摻量達到90%時，即使在5%的再生劑摻量下，再生瀝青的延度指標均未能滿足規(guī)范要求?；谝陨蠈嶒灲Y(jié)果，建議在5%的再生劑摻量下，舊瀝青摻量應控制在50%左右，同時確保RAP細料的最大摻量不超過40%，以實現(xiàn)再生瀝青性能的最優(yōu)化。

2 再生瀝青混合料配合比設計

2.1 原材料

試驗用原材料有新玄武巖集料（0～3 mm、5～10 mm、10～15 mm），石灰?guī)r磨細作為填料，新瀝青采用南通通沙提供的SBS改性瀝青，RAP料采用某工程項目銑刨料，精細分離為0～3 mm、5～10 mm、10～15 mm三種規(guī)格，同時，以常規(guī)破碎篩分后形成的0～8 mm、8～18 mm的RAP料進行對比。

2.2 配合比設計

針對SMA-13類型的瀝青混合料，進行了目標配合比設計。在精細化分離再生混合料中，計劃摻入RAP的比例設定為75%。其中，針對粒徑在0～3 mm的RAP細料，其摻入量為15%；對于粒徑在5～10 mm的RAP粗料，其摻量為25%；對于粒徑在10～15 mm的RAP粗料，其摻量則設定為35%。同時，為了提升再生效果，再生劑的摻量為老化瀝青的5%。

在常規(guī)破碎篩分再生混合料中，RAP的摻量為30%。其中，粒徑在0～8 mm的RAP細料摻量為10%，粒徑在8～18 mm的RAP粗料摻量為20%，再生劑的摻量為老化瀝青的4%。

根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的相關規(guī)定[3]，以及集料和RAP的篩分結(jié)果，初步確定了粗、中、細3個級配范圍。以6.1%的預設油石比制作了馬歇爾試件，并測定了試件的體積指標，最終選定的合成級配曲線如圖1所示。

根據(jù)馬歇爾試驗，最終確定油石比為6.1%，其中，圖1（a）中新瀝青占混合料比例為4.85%，圖1（b）中新瀝青占比為4.76%。在最佳油石比下，精細化分離SMA-13混合料馬歇爾穩(wěn)定度為17 kN、、流值為35.3 mm；常規(guī)破碎篩分SMA-13混合料馬歇爾穩(wěn)定度為16.6 kN、流值為32.2 mm。

3 精細化分離SMA-13混合料路用性能評價

3.1 試驗方法

在最佳油石比和最優(yōu)配合比下，分別對精細化分離SMA-13混合料和常規(guī)破碎篩分SMA-13混合料的路用性能進行評價，重點考察其高溫性能、低溫性能、水穩(wěn)定性和疲勞特性。高溫穩(wěn)定性采用車轍試驗，通過動穩(wěn)定度評價再生混合料的高溫穩(wěn)定性；采用低溫小梁彎曲試驗，以彎拉應變評價混合料的低溫抗裂性能[4]；水穩(wěn)定性采用凍融劈裂強度試驗，評價指標為凍融劈裂強度比（Tensile Strength Ratio，TSR）；通過四點彎曲小梁疲勞試驗評估混合料的疲勞性能，研究選用高精度DTS-130動態(tài)測試系統(tǒng)作為試驗裝置，測出疲勞壽命值。

3.2 試驗結(jié)果分析

分別對精細化分離SMA-14和常規(guī)破碎篩分SMA-13混合料進行了上述路用性能試驗，試驗結(jié)果如表3所示。

由表4可知，精細化分離SMA-13的動穩(wěn)定度較常規(guī)破碎篩分的提高了32.8%，且遠高于規(guī)范值，由于老化瀝青較硬，抵抗高溫變形性能優(yōu)，且精細化分離再生混合料內(nèi)部較均勻，嵌擠效果更優(yōu)，因此抵抗高溫變形的效果更好。

4 結(jié)論

精細化分離RAP料可以替代新集料進行高摻量再利用，提高了RAP材料的綜合循環(huán)利用效率，實現(xiàn)了RAP精細化、高值化的利用目標。通過初篩、剝離、精篩、除塵和分檔，制備出不同粒徑的RAP料，先后進行再生混合料配合比設計和路用性能研究，主要得出以下結(jié)論。（1）依據(jù)針入度調(diào)和公式，反算不同摻量下老化瀝青針入度指標，規(guī)定RAP細料用于常規(guī)瀝青混合料時，其中的老化瀝青針入度應大于15 dmm；（2）根據(jù)舊瀝青可恢復程度及級配可調(diào)性，建議在5%的再生劑摻量下舊瀝青摻量應控制在50%左右，RAP細料的最大摻量不超過40%；（3）精細化分離再生混合料的高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能、水穩(wěn)定性和疲勞性能均優(yōu)于常規(guī)破碎篩分再生混合料，性能全面提升，為RAP材料的廣泛應用提供了堅實的理論與實踐基礎。

參考文獻

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