沥青混合料再生技术诞生于1915年，至今已走过了近一个世纪的发展历程^[1]，随着环保观念日益深入人心，旧沥青混合料再生技术也越来越受到人们重视^{[2, 3]}，很多学者都对再生沥青混合料进行了研究：杨彦海等人结合实际工程研究了再生混合料的抗水损害性能^[4]，张志祥等人研究了再生混合料的疲劳性能^{[5, 6]}。沥青混合料的温拌技术出现之后，许多研究学者开始将沥青混合料的温拌技术与再生技术进行结合，以达到提高旧沥青混合料(RAP)再生利用率、降低热再生施工温度、节约施工成本的目的^[7]。温拌技术一般分为乳化沥青温拌技术、有机添加剂法、沥青-矿物法以及泡沫沥青温拌法4种^{[8, 9]}，目前多用有机添加剂法^{[10, 11, 12]}，通过改变沥青的黏度实现降低施工温度的目的。

本文采用AC-16级配，研究温拌再生沥青混合料的温拌效果、沥青用量以及路用性能随RAP掺量的变化规律，并最终得出温拌再生沥青混合料适宜的RAP掺量。

1 温拌再生沥青混合料配合比设计 1.1 RAP评价

试验采用哈双高速在翻修时产生的废旧沥青混合料为原材料，路面在翻修时已使用6 a。旧料经过筛分分档处理，其沥青含量为4.2%；对旧料进行抽提筛分和老化沥青的指标试验，所得试验结果见表 1、表 2。

从表 1中试验数据可看出，该档RAP材料的集料级配不能满足设计级配要求，需添加新集料改善级配；由表 2 RAP中沥青指标试验结果可知，RAP中沥青老化较严重，残留针入度仅为24.4%，各项指标不能满足沥青混合料的要求，需添加新沥青或者沥青再生剂提高旧沥青的性能。

根据旧料的筛分结果与设计级配，添加不同掺量的RAP与新集料进行配比，RAP的掺加比例分别取0%，15%，30%，40%，50%，60%(掺加比例为RAP集料质量占再生混合料集料质量的百分比)，级配调整曲线图见图 1。

图 1 级配曲线图 Fig. 1 Gradation curves

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使用高速离心抽提方法将RAP中集料与沥青分离，然后使用旋转蒸发器从抽提液中回收沥青，添加不同掺量的再生剂测定沥青的指标，根据老化沥青的恢复程度确定再生剂用量为7%,温拌剂掺量为总沥青用量的0.7%。 最佳沥青用量的确定采用马歇尔试验方法，以预估的最佳沥青用量为中值，间隔0.5%的沥青用量，成型5组试件，测定试件的体积指标和力学指标，根据规范方法确定最佳沥青用量OAC。不同旧料掺量下的最佳沥青用量见图 2。

图 2 不同RAP掺量下的沥青用量对比图(单位：%) Fig. 2 Contrast of asphalt contents under different RAP content condition(unit:%)

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图 2表明，随着RAP掺量的增加，新沥青的用量减少，但总的沥青含量却逐渐上升，RAP掺量为60%时，新沥青用量为2.6%，总的沥青用量达到5.1%。相比全部使用新材料，虽然总沥青用量较大，但是在一定程度上实现了资源的循环利用，能够节约大量的砂石材料，新沥青的用量也能大幅减少，如此能够很大程度上节约工程中的材料成本。

根据之前的研究结果，使用温拌再生沥青混合料的体积指标确定适宜的拌和及压实温度，以RAP掺量为40%为例，在不同的温度下拌和再生混合料及成型马歇尔试件，拌和温度比压实温度高15 ℃。测定试件的毛体积相对密度、空隙率、饱和度及矿料间隙率，试验结果见图 3。

图 3 不同成型温度下试件体积指标变化图 Fig. 3 Curves of specimen volume indexes at different molding temperatures

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从图 3中的结果可知，在各压实温度下成型的试件空隙率和矿料间隙率均满足规范要求，其中在155 ℃和145 ℃的压实温度下成型的试件密度略高于热再生混合料，因为在此降温区间内，温拌剂对沥青的降黏和润滑作用大于温度降低的增黏作用，使混合料更易密实^[13]，但混合料在135 ℃成型时，相比145 ℃成型试件密度和空隙率出现了较大幅度的跳跃，空隙率已接近上限。这是由于在这一温度下，温度降低对沥青黏度的影响起到了主导作用，沥青黏度增大，致使混合料压实相对困难。若以设计空隙率中值4.0%控制，可确定掺加40%RAP的温拌再生混合料的最佳压实温度为140 ℃。

用以上方法分别确定RAP掺量为0，15%，30%，40%，50%，60%的温拌再生沥青混合料在空隙率达到设计中值时的拌和及压实温度，结果见图 4。

图 4 不同RAP掺量温再生沥青混合最佳料拌和及压实温度 Fig. 4 Best mix and compaction temperatures of warm mix recycled asphalt mixture with different RAP contents

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由图 4可知，在同样的温拌剂掺量下，温再生沥青混合料最佳拌和压实温度随着RAP掺量的增加逐渐升高，RAP掺量为0时，温再生沥青混合料的拌和温度在148 ℃、成型温度为133 ℃时混合料的空隙率达到中值，RAP掺量为60%时，拌和及成型温度分别达到了170 ℃和155 ℃，两者相差22 ℃。

从整体趋势上看，在RAP掺量为0～40%时最佳温度上升较慢；在RAP掺量达到50%时，再生混合料的最佳拌和成型温度上升幅度产生突变；在加剧RAP掺量为60%时，再生混合料已基本失去温拌剂对的温拌效果。

RAP掺量对温拌再生沥青混合料的最佳沥青用量及拌和压实温度均有较大的影响，对于其路用性能的影响还需进行深入的研究，以下分别对温拌再生混合料的高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性进行试验研究。

采用车辙试验评价温再生沥青混合料的高温稳定性，不同RAP掺量下再生混合料的动稳定度见表 3。

车辙试验结果表明，掺加RAP的再生沥青混合料动稳定度比全部使用新材料的沥青混合料高，即高温稳定性较好，且随着RAP掺量的增加，动稳定度数值越来越大，掺加50%RAP的再生混合料比掺加40%RAP的动稳定度提高了一倍多，而RAP掺量继续加大，动稳定度的增加量相对而言不是很明显。

低温抗裂性评价采用低温小梁弯曲试验，试验温度为-10 ℃，试件在-10 ℃的环境箱中保温3 h后进行试验，测定小梁的低温弯曲破坏应变。试验结果见表 4。

由表 4中试验结果可知，掺加RAP的再生沥青混合料比全部使用新材料的沥青混合料极限破坏应变低，说明掺加RAP的沥青混合料的低温抗裂性能较差，随着RAP掺量的增加，混合料极限破坏应变持续减小，当RAP掺量达到60%时，极限破坏应变已低于普通沥青混合料的规定值。

目前最常用评价沥青混合料水稳定性的方法有两种，浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，但经过大量研究证明，浸水马歇尔试验中所要求的试件浸水环境与实际相差较大，试验结果不能真实地反映实际情况，故采用冻融劈裂试验评价温再生沥青混合料的水稳定性，试验结果见表 5。

表 5表明，掺加RAP的再生沥青混合料水稳定性比全部使用新材料的沥青混合料差，但RAP掺量低于40%时，再生混合料冻融劈裂强度比降低较小，从RAP掺量为50%开始，混合料水稳定性出现较大幅度的下降。

(1)随着RAP掺量的不断增加，同样温拌剂掺量下的温拌再生沥青混合料的温拌效果逐渐减弱，RAP掺量为60%时，混合料最佳拌和压实温度仅能降低10 ℃，已基本失去了温拌效果。

(2)随着RAP掺量的增加，再生沥青混合料的最佳沥青用量逐渐提高，但新沥青用量不断减小，当RAP掺量为60%时，新沥青用量能减少约50%。 (3)相比全部使用新材料的沥青混合料，再生混合料的高温稳定性较高，低温抗裂性及水稳定性较差。并且随着RAP用量的增加，高温稳定性越来越好，水稳定性和低温抗裂性逐渐变差。

(4)温拌再生沥青混合料的路用性能RAP掺量在0～40%内变化缓慢，在RAP掺量为40%～50%时，变化趋势加剧，表现为高温稳定性上升幅度变大，低温抗裂性及水稳定性下降幅度变大，温再生沥青混合料的RAP掺量宜控制在40%～50%。