厂拌热再生技术由于具有混合料级配容易控制、质量稳定、性能可靠等优点，且热再生沥青混合料(HRAM)性能可以恢复到热拌沥青混合料的水平，因此特别适于超期服役沥青路面材料的再生利用。但是，在HRAM生产过程中，较高的拌和温度容易使回收沥青路面材料(RAP)中的沥青发生二次老化。若将温拌沥青技术与厂拌热再生技术组合，进而实现温拌再生技术，使得HRAM的生产和施工温度降低，既节省了能源，减少了温室气体排放，又可增加RAP掺量。

近些年，国内外学者对温拌再生技术进行了一定研究与应用，且研究主要集中于温拌再生沥青混合料(WRAM)的路用性能，其中温拌采用添加化学温拌剂、有机温拌剂，或者发泡技术实现。化学温拌剂和有机温拌剂分别以Evotherm^{[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]}和Sasobit^{[8, 9, 10, 11, 12]}为代表在WRAM中应用得较为广泛。发泡技术是利用发泡增大沥青胶结料的体积来包裹集料，具体包括包含水的发泡和基于水的发泡。其中，包含水的发泡是采用合成沸石来获得，而基于水的发泡是直接将少量的水注入液体沥青中。目前发泡技术已在WRAM中得到应用^{[13, 14, 15, 16]}。尽管部分学者已经就WRAM的路用能进行了研究，但仍存在一定的不足。目前，针对WRAM的路用性能研究主要集中于不同类型温拌剂和RAP掺量的影响分析，旨在最大限度地提高RAP掺量，但对于影响WRAM路用性能的其他因素研究鲜有报道，进而无法为WRAM的有效应用提供保证。再则，再生剂的使用始终是困扰着HRAM，乃至WRAM的应用问题。事实上，对于再生技术已经研究应用几十年的美国而言，再生剂的使用是十分慎重的，基本采用不同性能等级的新沥青与旧沥青调和成再生沥青的目标等级。然而，我国由于地域的限制，部分地区高标号的沥青较难获得，特别是再生技术才开始推广应用，施工技术人员亦对该技术缺少经验，因此更期望于使用再生剂来调和新、旧沥青，以保证再生混合料的质量。此外，由于某些温拌剂产品含有活性剂成分，其被添加至WRAM中，能够一定程度上促进新、旧沥青的相容，从而在不使用再生剂的条件下，WRAM的路用能也可能满足使用要求。因此，在WRAM的组成材料性能及制备工艺相同条件下，对于影响WRAM路用性能的3个关键因素，即温拌剂类型、RAP掺量和再生剂使用与否对路用性能仍需深入系统的研究。为此，本研究依托辽阳市小小线路面大修工程，选择Evotherm-DAT和S-I温拌剂，3种RAP掺量(20%，30%和40%)，并就再生剂使用与否进行路用性能试验研究，采用方差分析各关键因素对路用性能的显著影响，为WRAM在路面工程中更好的应用提供借鉴。

1 试验材料

本研究根据辽宁省地方标准《沥青路面厂拌热再生技术指南》(DB 21/T 1847—2010)，选用再生沥青混合料集料级配为HRAM-16。HRAM的新料和RAP均来源于辽宁省辽阳市。RAP的粒径分为两种尺寸，即10~20 mm和0~10 mm。根据《公路沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)(简称《规程》)中的阿布森法确定RAP中的沥青含量，其中粒径尺寸为0~10 mm和10~20 mm的RAP中的沥青含量分别为5.50%和3.40%，并且针对抽提试验后得到的集料确定其级配。不同RAP掺量HRAM的新集料配比如表 1所示。粒径尺寸为0~10 mm和10~20 mm的RAP，在20%，30%，40%RAP掺量HRAM中的配比分别为12%和8%，19%和11%，26%和14%。

本研究采用马歇尔方法确定HRAM的最佳沥青用量。其中，HRAM的设计空隙率为4.5%。HRAM的拌和及压实温度分别为160 ℃和150 ℃。根据RAP中的沥青老化情况，使用再生剂来恢复旧沥青的性能，以期较好地达到再生沥青的目标标号要求，再生沥青的目标标号与新沥青的相同，均为A-90号。再生剂为辽宁石油化工大学生产的LKJ-II型，剂量为旧沥青含量的7%。根据HRAM的最佳沥青用量，并由RAP掺量、RAP中的沥青含量和再生剂剂量计算得到20%，30%和40%RAP掺量HRAM添加的新沥青用量分别为3.21%，2.87%和2.43%。

2 拌和及压实温度

温拌再生技术可以降低HRAM的制备温度，但这与温拌剂的类型和性能紧密相关。本研究添加Evotherm-DAT(简称DAT)和S-I两种温拌剂进行WRAM的路用性能研究。两种温拌剂均属于表面活性类化学温拌剂。DAT温拌剂为棕色溶液，添加比例为m(温拌剂)∶m(沥青)=10∶90；S-I温拌剂为白色浓缩液，应用时需将浓溶液用水稀释，浓缩液与水按7.6∶100调和，配成的温拌剂稀释液添加比例为沥青质量的5.3%。由于添加的温拌剂在混合料中的残余量少于沥青用量的1%，因此温拌剂可不计入沥青用量，并且不改变WRAM的配合比设计。事实上，添加的温拌剂作用实质为表面活性剂在沥青混合料内部形成润滑结构，基本不改变沥青胶结料的高温黏度，因此基于沥青黏温曲线确定混合料的拌和及压实温度不适用于本研究的WRAM^[17]。为此，基于HRAM与WRAM两种混合料成型试件的等体积参数原则，采用马歇尔击实法，并以设计空隙率为等体积参数，据此确定WRAM的拌和及压实温度。WRAM采用压实温度为100~140 ℃(10 ℃为增量)，拌和温度较相应的压实温度提高10 ℃，WRAM的制备温度详见表 2。

通过试验分别测得不同制备温度下WRAM的毛体积相对密度及最大理论相对密度，由此计算出相应的空隙率，进而由不同压实温度下RAP掺量与空隙率的关系确定WRAM的拌和及压实温度。由图 1可见，相同压实温度下，WRAM的空隙率随着RAP掺量的增加而增大；相同RAP掺量时，WRAM的空隙率随着压实温度的增大而减小。通过分析图 1可以确定，添加S-I温拌剂，RAP掺量为20%，30%和40%时，WRAM的压实温度分别约为108，119℃ 和124℃；添加DAT温拌剂、RAP掺量为20%，30%和40%时，WRAM的压实温度分别约为115，125℃和130℃。由此表明，WRAM的压实温度较HRAM的降低约20~40℃，且降温幅度与RAP掺量和温拌剂特性有关。

图 1 不同压实温度下RAP掺量与空隙率关系(单位:%) Fig. 1 Relationship between RAP content and air voids at different compaction temperatures(unit:%)

图选项

采用车辙试验、弯曲试验和冻融劈裂试验分别评价WRAM的高温稳定性能、低温抗裂性能和水稳定性能。另外，本研究亦分析了未使用再生剂的WRAM的路用性能，以此查明再生剂对WRAM的路用性能影响。未使用再生剂时，相当于增加了新沥青用量，即完全采用新沥青调和成再生沥青的目标标号。事实上，通过试验研究发现，新、旧沥青调和后的再生沥青技术指标仍满足A-90号沥青的技术要求，仅是技术指标值较使用再生剂的有所降低。此外，由于未使用再生剂而增加的新沥青用量基本较小(RAP掺量愈大，增加的新沥青用量愈小)，平均约为0.08%，因此其在确定WRAM的最佳沥青用量和制备温度时可以忽略不计，即视为未使用再生剂WRAM的最佳沥青用量和制备温度与使用再生剂的相同。

3.1 高温稳定性能

WRAM的车辙试验严格按照《规程》中的方法进行，并以动稳定度DS表征高温稳定性能。WRAM的车辙试验结果见图 2。

图 2 车辙试验结果 Fig. 2 Rutting test result

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由图 2可以看出，无论是否使用再生剂，WRAM的DS均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)(简称《规范》)大于800次/mm的技术要求。这表明，仅从DS满足《规范》的技术要求角度，WRAM具有较好的高温稳定性能。再则，无论是否使用再生剂，WRAM的DS均随着RAP掺量的增加而增大。这是由于随着RAP掺量的增加，沥青胶结料硬化增强，继而导致DS增大。其中，使用再生剂时，添加S-I温拌剂、RAP掺量为40%WRAM的DS较RAP掺量为20%的增大78.77%;添加DAT温拌剂、RAP掺量为40%WRAM的DS较RAP掺量为20%的增大35.23%。未使用再生剂时，添加S-I温拌剂、RAP掺量为40%WRAM的DS较RAP掺量为20%的增大53.77%；添加DAT温拌剂、RAP掺量为40%WRAM的DS较RAP掺量为20%的增大54.95%。其次，相同的温拌剂及RAP掺量时，未使用再生剂WRAM的DS较使用再生剂的明显增大。这表明，再生剂的软化沥青胶结料效应致使DS减小。此外，相同RAP掺量时，无论是否使用再生剂，添加DAT温拌剂WRAM的DS均较添加S-I温拌剂的增大。其中，RAP掺量为20%，30%和40%时，使用再生剂，添加DAT温拌剂WRAM的DS较添加S-I温拌剂的分别增大52.65%，27.15%和15.48%；未使用再生剂，添加DAT温拌剂WRAM的DS较添加S-I温拌剂的分别增大27.17%，32.75%和28.14%。

3.2 低温抗裂性能

WRAM的弯曲试验严格按照《规程》中的方法进行，试验温度为-10 ℃，采用最大弯拉应变ε_m表征低温抗裂性能。WRAM的弯曲试验结果见图 3。从图 3可以看出，无论是否使用再生剂，WRAM的ε_m均随着RAP掺量的增加而减小。其中，使用再生剂时，添加S-I温拌剂、RAP掺量为40%WRAM的ε_m较RAP掺量为20%的减小15.13%；添加DAT温拌剂、RAP掺量为40%WRAM的ε_m较RAP掺量为20%的减小16.10%。未使用再生剂时，添加S-I温拌剂、RAP掺量为40%WRAM的ε_m较RAP掺量为20%的减小26.70%；添加DAT温拌剂、RAP掺量为40%WRAM的ε_m较RAP掺量为20%的减小22.11%。再则，相同的温拌剂及RAP掺量时，未使用再生剂WRAM的ε_m较使用再生剂的明显减小。其次，相同RAP掺量时，无论是否使用再生剂，添加DAT温拌剂WRAM的ε_m均较添加S-I温拌剂的增大。其中，RAP掺量为20%，30%和40%时，使用再生剂，添加DAT温拌剂WRAM的ε_m较添加S-I 温拌剂的分别增大2.88%，8.78%和1.69%；未使用再生剂，添加DAT温拌剂WRAM的ε_m较添加S-I温拌剂的分别增大5.17%，1.85%和11.76%。此外，使用再生剂WRAM的ε_m均满足《规范》大于2 000 με的技术要求；未使用再生剂，仅RAP掺量为20%的WRAM的ε_m满足《规范》的技术要求。这表明，再生剂对WRAM的低温抗裂性能具有较好的改善作用。

图 3 弯曲试验结果 Fig. 3 Bending test result

图选项

冻融劈裂试验严格按照《规程》中的方法进行，并以劈裂抗拉强度比TSR评价WRAM的水稳定性能。WRAM的冻融劈裂试验结果如图 4所示。从图 4 可以看出，相同的温拌剂及RAP掺量时，未使用再生剂WRAM的TSR较使用再生剂的明显减小，并且使用再生剂WRAM的TSR满足《规范》大于75%的技术要求，而未使用再生剂WRAM的TSR不满足《规范》的技术要求。这表明，使用再生剂能够显著改善WRAM的水稳定性能。

图 4 冻融劈裂试验结果 Fig. 4 Freeze-thaw split test result

图选项

再则，相同RAP掺量时，无论是否使用再生剂，添加DAT温拌剂WRAM的TSR均较添加S-I温拌剂的增大。其中，RAP掺量为20%，30%和40%时，使用再生剂，添加DAT温拌剂WRAM的TSR较添加S-I温拌剂的分别增大5.39%，5.15%和9.15%；未使用再生剂，添加DAT温拌剂WRAM的TSR较添加S-I温拌剂的分别增大1.79%，3.55%和3.02%。该结果意味着WRAM的TSR对再生剂具有一定的敏感性。此外，无论是否使用再生剂，WRAM的TSR均随着RAP掺量的增加而减小。其中，使用再生剂时，添加S-I温拌剂、RAP掺量为40%WRAM的TSR较RAP掺量为20%的减小8.01%；添加DAT温拌剂、RAP掺量为40%WRAM的TSR较RAP掺量为20%的减小4.73%。未使用再生剂时，添加S-I温拌剂、RAP掺量为40%WRAM的TSR较RAP掺量为20%的减小10.89%；添加DAT温拌剂、RAP掺量为40%WRAM的TSR较RAP掺量为20%的减小9.81%。

4 方差分析

尽管通过试验研究可以明确在各因素组合条件下WRAM的路用性能指标优劣，但无法获知各因素对其影响的显著性，即哪种因素对各路用性能指标具有显著影响，以及针对某路用性能指标，各因素之间相互作用的显著性。方差分析(ANOVA)主要用来确定因变量与单个或多个自变量间关系的统计显著性方法，其中自变量可以有两个或多个水平。为此，本研究采用方差分析各因素对WRAM的路用性能指标影响情况，以此为考虑各因素影响的WRAM配合比设计提供参考。本研究中分别将DS、ε_m和TSR视为因变量，而温拌剂类型、RAP掺量和再生剂使用与否视为自变量，即3个因素。其中，温拌剂类型具有2个水平(2种类型)、RAP掺量具有3个水平(3种RAP掺量)和再生剂使用与否具有2个水平。采用SPASS软件进行方差分析，显著性水平为0.05，以此获得95%的置信水平。通过方差分析得到某因变量下因素或因素之间的P值小于0.05，这意味该因素对因变量具有显著影响，以及因素之间相互作用显著，否则该因素没有显著影响及因素之间相互作用较弱。需要说明的是：路用性能中给出的各路用性能指标值为试验要求的试件数量(最少为3个)的试验结果平均值，而在进行方差分析时，需列出每个试件的试验结果。例如，分析DS时，列出的对应指标值总数为：2×3×2×3= 36个。WRAM路用性能关键因素影响方差分析结果见表 3。

由表 3可知，对于DS，3个因素的P值排序为：RAP掺量>温拌剂类型>再生剂使用与否，其中温拌剂类型和RAP掺量的P值小于0.05，说明该两种因素对DS具有显著影响，而再生剂使用与否对DS影响最弱；再则，各因素之间的P值中，温拌剂类型&RAP掺量的P值小于0.05，表明两因素之间的相互作用显著，而温拌剂类型与再生剂使用与否之间的相互作用最弱。对于ε_m，3个因素的P值排序为：RAP掺量>再生剂使用与否>温拌剂类型，其中RAP掺量及再生剂使用与否的P值小于0.05，说明其对ε_m具有显著影响，而温拌剂类型对ε_m影响最弱；此外，各因素之间的相互作用均较弱。对于TSR，3个因素的P值排序为：再生剂使用与否>RAP掺量>温拌剂类型，其中再生剂使用与否的P值小于0.05，说明其对TSR具有显著影响，而温拌剂类型对TSR影响最弱，各因素之间的相互作用均较弱。由此表明，各因素对WRAM路用性能指标的影响显著性具有差异，因此在WRAM的配合比设计中需要考虑各因素的显著影响。就本研究的3个关键影响因素中，RAP掺量对WRAM的路用性能具有显著影响，特别是对高温稳定性能和低温抗裂性能，而再生剂使用与否对WRAM的低温抗裂性能和水稳定性能具有显著影响。为此，根据WRAM所应用的区域不同，以及关注的路用性能指标差异，应分别考虑各因素对其路用性能的显著影响。例如，若主要关注WRAM的高温稳定性能和水稳定性能，在考虑RAP掺量的同时需结合再生剂使用与否，尽管使用再生剂增加成本，但同时增加RAP掺量节约成本，因此从经济和技术方面均可行；若主要关注WRAM的低温抗裂性能和水稳定性能，考虑再生剂使用与否的同时需结合RAP掺量，但RAP掺量不宜过大，且应科学地使用再生剂，并选用一种有效的温拌剂，在不降低WRAM的路用性能时，更大幅度地降低制备温度，即可有效地控制成本增加。

5 结论

(1)无论是否使用再生剂，WRAM的DS均满足《规范》的技术要求，并且DS均随着RAP掺量的增加而增大。仅从DS满足《规范》的技术要求角度，WRAM具有较好的高温稳定性能。相同温拌剂和RAP掺量时，未使用再生剂WRAM的DS较使用再生剂的增大。相同RAP掺量时，无论是否使用再生剂，添加DAT温拌剂WRAM的DS均较添加S-I温拌剂的增大。

(2)无论是否使用再生剂，WRAM的ε_m均随着RAP掺量的增加而减小。使用再生剂时，WRAM的ε_m满足《规范》的技术要求；未使用再生剂时，仅RAP掺量为20%WRAM的ε_m满足《规范》的技术要求。相同的温拌剂和RAP掺量时，未使用再生剂WRAM的ε_m较使用再生剂的明显减小；相同RAP掺量时，无论是否使用再生剂，添加DAT温拌剂WRAM的ε_m较添加S-I温拌剂的增大。

(3)无论是否使用再生剂，WRAM的TSR均随着RAP掺量的增加而减小。相同的温拌剂和RAP掺量时，未使用再生剂WRAM的TSR较使用再生剂的明显减小，并且使用再生剂WRAM的TSR满足《规范》的技术要求，而未使用再生剂WRAM的TSR不满足《规范》的技术要求。相同RAP掺量时，无论是否使用再生剂，添加DAT温拌剂WRAM的TSR均较添加S-I温拌剂的增大。

(4)对于DS，温拌剂类型和RAP掺量对其具有显著影响，对于ε_m，RAP掺量和再生剂使用与否对其具有显著影响。对于TSR，再生剂使用与否对其具有显著影响。 对于TSR，再生剂使用与否对其具有显著影响。在WRAM配合比设计中需要考虑各因素的显著影响。其中，若主要关注WRAM的高温稳定性能和水稳定性能，或者低温抗裂性能和水稳定性能，均需主要考虑RAP掺量，同时考虑再生剂的使用与否；若综合考虑WRAM的路用性能，可首先考虑RAP掺量，其次是再生剂使用与否和温拌剂类型。