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廠拌熱再生瀝青混合料優(yōu)化設(shè)計研究

文檔作者：張澤南文檔來源：中咨華科交通建設(shè)技術(shù)有限公司		更新日期： 2026年05月19日	點擊數(shù)：
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上一篇：超薄磨耗層在高速公路養(yǎng)護中的應(yīng)用研究

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工程設(shè)備與材料
120
2023 年 第17 期 總第145 期 工程技術(shù)研究
摘要：為提升瀝青路面再生混合料的設(shè)計水平，文章
以某高速公路養(yǎng)護為依托，總結(jié)了RAP 材料的回收、
破碎和篩分等方法，并對混合料中的再生劑摻量、油
石比和礦料級配等參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計。同時，基于
車轍試驗和馬歇爾試驗，對再生瀝青料的設(shè)計效果展
開評價，以供參考。
關(guān)鍵詞：廠拌熱再生；瀝青混合料；RAP ；配合比設(shè)計；
路用性能
Abstract: In order to improve the design level of asphalt
pavement recycling mixture, based on the maintenance of an
expressway, this paper summarizes the methods of recycling,
crushing and screening of RAP materials, and optimizes the
parameters such as the amount of recycling agent, oil-stone
ratio and mineral aggregate gradation in the mixture. At the
same time, based on the rutting test and Marshall test, the
design effect of recycling asphalt materials is evaluated for
reference.
Key Words: central plant hot recycling; asphalt mixture;
RAP; mix design; road performance
分類號：TU535
瀝青混合料路面噪聲低、舒適性好，在公路工程
中應(yīng)用廣泛。不過，在車輛荷載反復(fù)作用下，該路面
易產(chǎn)生各種病害，不利于行車安全，應(yīng)及時養(yǎng)護。瀝
青路面養(yǎng)護一般會廢棄舊路面材料（RAP），這會造成
較大的經(jīng)濟損失和環(huán)境污染。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計資料，我國
每年應(yīng)養(yǎng)護的瀝青混合料路面占比為10% ～ 15%，排
放的廢料高達2×106 t。近年來，國家開始大力提倡節(jié)
廠拌熱再生瀝青混合料優(yōu)化設(shè)計研究
張澤南
中咨華科交通建設(shè)技術(shù)有限公司，北京 100143
Research on the Optimization Design of Central Plant Hot Recycling Asphalt
Mixture
ZHANG Zenan
Zhongzi Huake Transportation Construction Technology Co., Ltd., Beijing 100143, China
DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2023.17.039 .
能環(huán)保，如何充分利用舊路面材料成為設(shè)計人員亟須
解決的重要問題。因此，從RAP 預(yù)處理和配合比設(shè)計
等方面進一步探討瀝青路面的再生意義重大[1]。
1 工程概況
某高速公路建設(shè)標準為雙向四車道，橫斷面寬為
26 m。原設(shè)計的瀝青混合料路面厚度為70 cm，路面
結(jié)構(gòu)組合為4 cmAC-13C 上面層+5 cmAC-20C 中面層
+7 cmAC-25 下面層+36 cm 水穩(wěn)砂礫基層+18 cm 二灰
穩(wěn)定砂礫底基層。經(jīng)多年通車運營，瀝青路面開始產(chǎn)
生各種病害，降低了其路用性能和通行能力。結(jié)合路
面檢測結(jié)果，將4 cmAC-13C 上面層全部銑刨，重新
拌和瀝青混合料加鋪。為實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保和降低工程
造價的目標，重新利用部分銑刨料[2]。
2 RAP 預(yù)處理工藝及效果
2.1 RAP 回收
RAP 回收一般采用銑刨機搭配自卸汽車，該方法
能實現(xiàn)分層回收，且粉塵污染較小。在處理前，技術(shù)
人員要結(jié)合路面加鋪方案設(shè)定銑刨厚度。同時，為了
更好地挑選再生混合料中的粗、細集料粒徑，還要動
態(tài)調(diào)整銑刨機上刀頭位置。
2.2 RAP 破碎和篩分
大量工程實踐表明，在集料顆粒形狀、粒徑完整
的條件下，集料顆粒分離程度更高，礦料級配變異性
更小。傳統(tǒng)路面舊料破碎方法以剛性破碎為主，即在
常溫條件下，把舊料放入錘式、反擊式、顎式和輪式
作者簡介： 張澤南，男，本科，工程師，研究方向為路橋設(shè)計。 等碎石機中均勻破碎。但上述破碎機械多應(yīng)用在礦石
工程設(shè)備與材料
121
工程技術(shù)研究 第8 卷 總第145 期 2023 年9 月
集料破碎中，RAP 組成成分多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，舊
料破碎效果難以保證。目前，越來越多的高等級公路
開始使用離心式破碎機破碎RAP，其分離效率高，破
碎效果好，且能保持集料粒徑完整。RAP 破碎后，要
通過直接篩分或多級聯(lián)合篩分技術(shù)將集料分離。
2.3 預(yù)處理效果評價
綜上，文章提出了3 種RAP 預(yù)處理方案，不同預(yù)
處理方案對分檔材料油石比的影響如表1 所示。
表1 不同預(yù)處理方案對分檔材料油石比的影響
度持續(xù)增大。當再生劑摻量從1% 增加至7%（增加梯
度2%）時，針入度分別增加了5.1 mm、4.9 mm、
5.0 mm、5.0 mm。可認為再生劑摻量與針入度呈線
性正相關(guān)，即摻量每提高2%，再生瀝青針入度平均
提高5 mm 左右。
軟化點隨再生劑摻加比例提高而降低，但降低速
率先快后慢。當再生劑摻量＜ 5% 時，軟化點呈驟減
趨勢；當再生劑摻量≥ 5% 時，軟化點變化不明顯。這
是因為，加入再生劑后，舊瀝青混合料中輕質(zhì)組分變多，
處于“流變”狀態(tài)。基于再生劑“能少用就少用”的原則，
建議該高速公路再生瀝青混合料的再生劑用量取5%。
3.2 最佳瀝青用量設(shè)計
（1）瀝青用量估計。在確定最佳瀝青用量前，設(shè)
計人員應(yīng)結(jié)合高速公路所在區(qū)域的氣候氣象和交通量
等預(yù)估瀝青用量[4]。如果RAP 摻量≤ 20%，再生料中
的瀝青用量與RAP 相等即可，反之，可用如下公式估
計瀝青最佳用量：
nb b 0 100
P = P ? P × R （1）
式中：Pnb 為新瀝青用量；Pb 為總瀝青用量；P0 為
RAP 中的瀝青用量；R 為RAP 摻量。
（2）最佳瀝青用量確定。以瀝青用量估計值為基
準，間隔0.5% 取5 個不同的瀝青用量，并分別制作馬
歇爾試件，測定試件在不同瀝青用量下的物理力學參
數(shù)。隨后，繪制各項測定參數(shù)（y 坐標軸）隨瀝青用
量（x 坐標軸）的變化曲線。文章選用的瀝青用量為
3.8%、4.3%、4.8%、5.3% 和5.8%， 試驗結(jié)果如表2
所示。
OAC1=(A1+A2+A3+A4)/4 （2）
式中：OAC1 為A1 ～ A4 平均值；A1 為相對密度最
大值對應(yīng)的瀝青用量；A2 為穩(wěn)定度最大值對應(yīng)的瀝青
用量；A3 為目標孔隙率對應(yīng)的瀝青用量；A4 為瀝青飽
和度中值對應(yīng)的瀝青用量。
如果馬歇爾試件在瀝青用量區(qū)間內(nèi)的相對密度和
穩(wěn)定度沒有明顯的峰值，可以使用目標孔隙率對應(yīng)的
瀝青用量A3 作為OAC1。此外，以各項物理力學參數(shù)
均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的瀝青用量最大值和最小值作為
OAC2，則最佳瀝青用量計算公式如下：
1 2
2
OAC OAC OAC
+
= （3）
式中：OAC 為最佳瀝青用量；OAC2 為各項物理力
學參數(shù)均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的瀝青用量最大值和最小
值的平均值。
預(yù)處理工藝RAP 粒徑/mm 油石比
錘式- 多級聯(lián)合篩分
0 ≤ d ＜ 13 5.0%
13 ≤ d ＜ 19 4.5%
反擊式- 直接篩分
0 ≤ d ＜ 10 4.8%
10 ≤ d ＜ 20 4.7%
離心式- 多級聯(lián)合篩分
0 ≤ d ＜ 5 5.8%
5 ≤ d ＜ 10 1.0%
10 ≤ d ＜ 15 0.8%
3 廠拌熱再生瀝青混合料配合比優(yōu)化設(shè)
計策略
3.1 再生劑摻量設(shè)計
再生劑應(yīng)選擇與瀝青配伍性好、耐揮發(fā)性能好
和不易氧化的高分子化合物[3]。該高速公路再生劑用
LKJ- Ⅱ型，運動黏度、閃點、飽和分和芳香分等指標
均滿足現(xiàn)行規(guī)范和設(shè)計文件要求。采用試配法確定再
生劑最佳用量，即將摻量為1%、3%、5% 和7% 的再
生劑加入老化瀝青，測定再生瀝青混合料在不同工況
下的軟化點和針入度，不同工況下再生瀝青混合料物
理參數(shù)如圖1 所示。
1 2 3 4 5 6 7
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
針入度
軟化點
再生劑摻量/%
針入度/mm
52
54
56
58
60
62
64
66
68
70
軟化點/℃
再生劑摻量
1% 2% 3% 4% 5% 6% 7%
圖1 不同工況下再生瀝青混合料物理參數(shù)
由圖1 可知，隨著再生劑摻量的增加，瀝青針入
注：d 為RAP 粒徑。
工程設(shè)備與材料
122
2023 年 第17 期 總第145 期 工程技術(shù)研究
3.3 礦料級配設(shè)計
在車輛荷載反復(fù)作用下，舊瀝青路面混合料骨架
受到損壞，路用性能下降，需加入新料合成目標級配。
大量工程實踐表明，RAP 摻量越高，公路瀝青路面再
生成本越低[5]。但這會大幅降低再生料的路用性能和
穩(wěn)定性。再生瀝青新料礦料級配如圖2 所示。
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
0
20
40
60
80
100 新料級配
目標合成級配
篩孔尺寸/mm
篩孔通過率/%
110
篩孔通過率
100%
80%
60%
40%
20%
0
110%
圖2 再生瀝青新料礦料級配
4 廠拌熱再生瀝青混合料性能評價
廠拌熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計完成后，應(yīng)驗
證其高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，以確保重鋪后的瀝青路
面安全運營。
（1）高溫穩(wěn)定性試驗方案。項目所在區(qū)域夏季溫
度高，13 ：00—14 ：00，瀝青路面表層溫度可達50 ℃。
如果瀝青路面高溫性能差，混合料中的膠結(jié)料會持續(xù)
變軟、變黏。在車輛荷載反復(fù)作用下，易出現(xiàn)大面積
車轍病害。瀝青混合料的高溫性能可通過車轍試驗測
定動穩(wěn)定度進行評價，公式如下：
2 1
1 2
2 1
DS (t t ) N C C
d d
? ×
= × ×
?
（4）
式中：DS 為動穩(wěn)定度；t1 為試驗輪行走時間，取
45 min ；t2 為試驗輪行走時間，取60 min ；N 為試驗輪
往返碾壓速度；d1、d2 分別為t1、t2 對應(yīng)的變形量；C1
為試驗機類型系數(shù)；C2 為試件系數(shù)。
（2）馬歇爾殘留穩(wěn)定度試驗方案。再生料中含有
一定的RAP，其黏附性比新料差，在雨水徑流作用下
易剝落。瀝青路面的水穩(wěn)定性可通過馬歇爾殘留穩(wěn)定
度進行評價，即將若干個馬歇爾試件分成2 組，一組
放進恒溫水槽48 h，另一組放進恒溫水槽30 min，恒
溫水槽溫度均為60 ℃。
經(jīng)檢測，廠拌再生瀝青混合料的動穩(wěn)定度為2 950
次，馬歇爾殘留穩(wěn)定度為88.3%，均滿足規(guī)范和設(shè)計
文件要求，說明上述配合比設(shè)計方案可行。
5 結(jié)論
文章分析了廠拌再生瀝青混合料的RAP 預(yù)處理方
法和配合比設(shè)計方法等，并對其路用性能進行評價，
主要得到以下結(jié)論：
（1）RAP 回收后不宜立即用于再生瀝青混合料配
合比設(shè)計，需先將其破碎和篩分。
（2）再生劑摻量越大，再生瀝青的針入度越大，
軟化點越小。但要盡量少用再生劑，建議再生瀝青混
合料中的摻量≤ 5%。
（3）可采用試配法確定最佳瀝青用量，以預(yù)估瀝
青用量為基準，開展馬歇爾試驗。研究成果可為公路
瀝青路面再生提供理論指導。
參考文獻
[1] 趙彩, 馬魯寬. 高RAP 摻量廠拌熱再生瀝青混合料路用性能研究[J].
交通科技,2022(6):127-130.
[2] 修金芹. 廠拌熱再生瀝青混合料在阜錦高速公路養(yǎng)護應(yīng)用研究[D].
西安: 長安大學,2022.
[3] 王娜, 安平, 段美棟, 等. 基于馬歇爾與Superpave 方法的廠拌熱再生
瀝青混合料設(shè)計及性能指標研究[J]. 山東交通科技,2021(6):78-81.
[4] 黃伯承.40% 摻量RAP 廠拌熱再生瀝青混合料設(shè)計及路用性能[J].
貴州大學學報(自然科學版),2021,38(6):109-114.
[5] 張恒. 平衡設(shè)計法在廠拌熱再生瀝青混合料中的應(yīng)用技術(shù)研究[D].
天津: 河北工業(yè)大學,2021.
試驗項目
瀝青用量
計算過程
3.8% 4.3% 4.8% 5.3% 5.8%
流值/mm 2.25 2.55 2.85 4.25 4.65
OAC1=(3.8%+3.8%+4.8%+4.8%)/4=4.3%；OAC2=4.45%；
OAC=(4.3%+4.45%)/2=4.375%
穩(wěn)定度/kN 16.7 16.5 15.9 13.7 13.4
瀝青飽和度64.4% 73.5% 76.3% 79.2% 80.4%
礦料間隙率17.1% 16.8% 16.5% 16.6% 16.9%
孔隙率6.5% 5.8% 4.3% 3.9% 4.1%
理論最大相對密度2.432 2.427 2.422 2.424 2.419
毛體積相對密度2.332 2.338 2.335 2.328 2.326
表2 瀝青用量對馬歇爾試驗參數(shù)的影響

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