环氧沥青再生路面研究报告

环氧沥青再生路面研究报告

（宁波天意钢桥面铺装技术有限公司）

张志宏

第一章   课题研究的背景和需求

本章提要：我国是沥青路面应用的超级大国，对已建成的沥青路面翻修罩面的数量每年不少于10亿平方米，为此消耗的石油沥青超过了1000万吨/年，需要开山开采的石料超过了2亿吨/年，不仅不可再生的资源消耗十分惊人，而且高温施工产生的碳排放也十分巨大，由此造成的环境压力难以承受。每年国家为路面翻新施工支付的费用超过了千亿元。这是我国当前道路交通行业不得不下力气解决的问题。面对巨大的潜在新兴市场，调研分析指出，掌握先进的沥青路面再生技术对道路科研施工企业也是一个发展的良好契机，值得投入精力进行深入研究。

1.1、缓解国家环境压力和节能减排需要研究新型的再生路面技术

我国是沥青路面应用的超级大国，据2013年交通运输部公布的数据，全国等级公路（包括县乡公路）通车总里程超过了420万公里，其中高速公路超过了10万公里。目前，我国的高速公路建设仍处于高峰期，同时，早期修建的高速公路也陆续进入大、中修养护期，呈现出高速公路建设和养护双高峰重合的特点。根据测算，高速公路的年养护量（大、中修工程）将达到并维持在8000 km -10000 km 。在城市道路方面，2012年中国城市统计年鉴资料表明，随着城市化的快速推进，全国城市道路的总面积已达48.3亿㎡。全国沥青路面的总面积已超过了100亿㎡。

目前，国内沥青路面的平均使用寿命约为10年左右。随着使用期的增长，沥青路面经常呈现坑槽、开裂、车辙和推挤等多种病害（如图1.1），简单的预防性修补养护已不能维持正常的交通运营，因此，每年沥青路面翻修罩面的数量不少于10亿平方米，工程量十分巨大。

图1.1  沥青路面典型病害

当前翻新这些旧沥青路面主要的方式主要是挖除旧路面，然后采用新的沥青混合料进行罩面，为此消耗的石油沥青将超过1000万吨/年，需要开山开采的石料超过了2亿吨/年，石油沥青和沙石材料等不可再生的资源消耗十分惊人，由此造成的环境压力也难以承受。据不完全统计，全国每年因翻新路面产生的旧沥青路面铣刨废料约1.6亿吨，堆放这些废料还需要占用（污染）土地约7700亩。同时，翻新沥青路面需要燃烧油料进行混合料的加热，由此导致的碳排放每年超过---万吨。由此可见，沥青路面行业带给国家巨大的环境压力，节能减排的任务也十分艰巨。但截至目前，我国铣刨的旧沥青路面料合理的利用率还很低，相当多昂贵的旧沥青路面铣刨料被用于道路的垫层或被浪费了。因此，如何大幅提高旧沥青路面混合料的利用率、大幅提高再生路面混合料的综合路用性能、使之达到甚至超过新铺筑的沥青混合料的品质，已成为当前我国道路交通业迫切需要解决的重大课题。

废料堆积占用场地

去年十二月，我国政府加入了《联合国气候变化框架公约》，简称《巴黎气候协定》，向全世界庄严承诺我们应实现的节能减排目标。在国家需要政府倡导的大背景下，我国的道路科研人员应加快利用旧沥青路面回收料进行再生的相关技术研究，在交通运输领域为国家的节能减排做出应有的贡献。

1.2、企业创新发展的需要

从另一个角度看，随着我国道路交通发展的不断完善，新建道路在逐年减少，道路施工企业获取新建项目的竞争越发激烈，道路施工企业也面临着新的发展机遇。如何研发新技术满足国家发展的需要、在市场竞争中获得先机和有利地位是每一个道路施工企业无法回避的现实问题。当前的旧路面再生市场仍处在市场发展的初期阶段，为维护现有沥青道路的正常使用，各种新技术在不断地进行研究尝试，但还都没有成熟并形成垄断，各企业都还有竞争发展的机会。仅在沥青路面领域，按最保守的估算，每年十几亿平方米的沥青路面的翻修费用达到或超过了2000亿元，即使只占有10%的市场份额也会给企业带来巨大的发展机遇。因此，投入精力研究新型的再生沥青路面一定会给企业带来生存发展的新机遇，值得下力气研究。

第二章  当前国内外沥青路面再生技术的现状介绍

本章提要：本章介绍了国内外再生路面的研究和应用现状，指出当前国内外现有的再生技术并不存在本质的区别，针对本课题研究的对象，重点介绍了当前国内的厂拌热再生技术的设备和生产工艺。

2.1、再生路面的分类

论及旧沥青路面料的再生利用技术，我们不得不对现有的再生技术进行分类比较。当前，国内外沥青路面的再生技术按温度划分可分为冷再生技术和热再生技术两类。按旧料再生的施工方式又可以划分为就地再生与厂拌再生两种方式。

所谓冷再生是不对铣刨回收的旧沥青路面料进行再次加热，通过添加乳化沥青或发泡沥青等常温粘结材料，在常温条件下对回收的旧沥青混合料颗粒进行拌合掺配，使重新掺配摊铺的旧沥青混合料具有一定的路用性能。冷拌再生技术的着眼点是规避旧沥青混合料的加热问题而获得施工方便。显然，冷再生的缺点是旧料中的沥青材料缺少再熔融重新分散于混合料中的过程，再生后的混合料几乎完全依赖于乳化沥青或发泡沥青对旧料颗粒的包裹粘结，因此，冷再生混合料的综合路用性能较差，只能用于基层或垫层再生，国内鲜有冷再生沥青路面大规模应用于道路的面层结构。本文研究的重点是高品质厂拌热再生沥青混合料，对性能不良的冷再生不做更详细的论述。

所谓热再生则需要对旧混合料进行再次加热，通过加热搅拌使旧沥青料中的沥青恢复一定的熔融状态，通过添加再生剂等材料使老化的旧沥青的性能得到一定的改善，最后经过拌合以及摊铺碾压施工，形成翻新的再生沥青路面。就路面再生的施工状态而言，热再生又分为“就地热再生”和“厂拌热再生”两种方式。

2.1.1就地热再生

就地热再生最显著的特征是“就地”。所谓“就地”是指，再生路面的施工在路面现场完成。在拟翻新的路面现场对旧路面进行强力烘烤加热，然后用铣刨机将烘烤过的旧路面面层铣刨翻松，并将这种加热、铣刨翻松的旧料收集起来，通过添加新沥青、再生剂以及部分新沥青混合料后重新拌合混溶，形成再生的混合料，最后用摊铺机等设备就地铺筑碾压，形成翻新的沥青路面。

就地热再生的特点是，从路面的加热烘烤直至最后再生铺装完成，中间有多个工序流程，需要多台不同设备同时联合作业，施工现场各种施工设备形成很长的队列，因此，这种就地翻新路面的设备组合也被称之为“就地再生列车”。这种方式是我国当前流行的主要再生方式之一。

现场就地热再生的优点是旧路面更新施工的工期较短，再生翻新后很短时间即可开放交通，对交通车流的持续影响比较小，旧沥青路面料几乎可以完全被利用。但现场就地热再生技术目前的不足之处在于，就地再生需要专门的大型联合列车设备，专用设备采购费用比较昂贵（约3000万元/套）。另一方面，就地再生设备现场加热旧沥青路面的能力有限，一般再生深度仅限于路面的上面层（4-6cm），对中下面层也需要翻新的沥青路面就地再生设备往往无能为力。另外，现场加热效率不高，热量损失较大，加热所需的乙炔等燃料的燃烧对现场环境有较大影响。就地热再生在混合料品质方面与新拌沥青路面混合料相比也往往有较大差距。其原因是，铣刨下来的旧沥青料级配变化较大且难以有效控制，旧混合料的加热温度也有限，虽然添加了新沥青和再生剂，但再生后的混合料品质和路面的使用寿命仍不甚理想。对于重载交通的高速公路而言，就地热再生混合料通常不能满足使用要求。许多时候，再生路面上面还需要进行罩面一层新沥青面层混合料，以弥补就地再生料孔隙率和综合路用性能方面存在的不足。

按照辽宁、广东深圳等地的调查统计，就地热再生路面的综合造价大约每平方米约65元人民币，与新建SMA路面面层的费用基本相当，其中高昂的设备费用占了很大比例。如果考虑再生路面实际寿命较短和需要进行新沥青混合料罩面的因素，就地再生路面的综合效费比并不高。

再生列车                                 现场烘烤加热

例如，东北某项目原路面面层为AC-13C型，现路面损坏较严重，决定以就地热再生的方式进行翻新罩面。对现场铣刨料进行抽提筛分和重新配伍并添加再生剂和少量的新沥青，得到的再生混合料的特性如表2.1.1所示。其动稳定度值仅约1600次/mm，相比改性沥青混合料面层一般4000次/mm以上的动稳定度值有相当的差距。再生料的小梁低温弯曲值比规范要求也略有差距。其原因是，旧料铣刨后级配组成和油石比变化波动较大，性能不易稳定。

表2.1.1 就地再生混合料性能对比

试验项目再生料

实测值规范要求

AC13SMA要求

稳定度(kN)7.83≥7

流值(mm)3.62-42-4

毛体积相对密度2.377//

空隙率(%)3.5 3-53-4.5

矿料间隙率(%)14.8≥14≥17

沥青饱和度(%)76.5 ≥70≥75

60℃动稳定度(次/mm)590≥2500*3000

残留稳定度（%）102≥85≥85

冻融劈裂试验残留强度比（%）92≥80≥80

小梁低温弯曲（µε）2377≥2500≥2800

*重载交通的动稳定度要求。

2.1.2 厂拌热再生

厂拌热再生的重要特征是铣刨下来的旧料并不要求就地立即铺回原处。铣刨下来的旧沥青料被拉运回沥青拌合场，经破碎筛分等预处理措施，将旧混合料分类分级存储。再生混合料施工时，将级配好的旧沥青混合料送入再生拌合站重新加热，通过添加再生剂并与新的热拌沥青混合料搅拌混合形成所谓的再生，最后再次铺筑碾压，形成翻新的沥青路面。厂拌热再生的施工与新沥青混合料施工几乎没有差异，所不同的仅仅是在新混合料中掺入了一定比例的旧料。

厂拌热再生技术的优点在于，旧沥青路面铣刨料运至拌合场，可以从容的对旧料进行破碎筛分预处理，不受时间和现场施工温度的限制，经破碎筛分重新配比的再生料级配相对稳定。再生混合料与新沥青混合料掺配使用，混合料的热量及品质相对好控制。另外，厂拌再生不受现场加热以及铣刨深度的限制，不仅可以再生面层料，中下层沥青混合料也可以拉运回拌合场进行再生。就国内目前的使用情况而言，厂拌热再生的沥青混合料的品质要优于就地再生的混合料。特别当铣刨旧料的品质较差时，拌合场可以通过减少旧料与新料的掺配量来保证再生混合料的品质。从现场环境的因素考虑，厂拌再生加热时对环境的影响比现场加热要小。

当前厂拌再生的主要缺点是，旧料的掺配利用率较低，通常掺配比例只有新拌制的沥青混合料的20~30%，增加旧料的掺配比例在旧料加热以及再生料的品质控制等方面均遇到较大的困难。

                           厂拌再生拌合站                        

2.2 国内外旧沥青路面再生的研究和应用情况

国外发达国家就再生沥青路面进行研究比我国早很多。早在---

国内再生路面---早在1982年交通部就将沥青路面的再生和循环利用问题作为科研的重点，要求院校和科研单位进行联合科研攻关，对沥青再生路面进行系统的研究。1985年，建设部也组织上海、南京、武汉、天津等市政部门对再生沥青路面进行专题研究，1991年还颁布了《热拌再生沥青混合料路面施工及验收规程》。进入90年代后，东南大学等有关单位就再生沥青混合料的性能、再生机理、再生剂的研发以及相应的施工技术进行了专题研究，并铺筑了一些试验路段，积累了一些沥青再生路面的相关经验。2008年交通运输部推出了《公路沥青路面再生技术规范》，要求再生沥青混合料的品性应接近新拌沥青混合料，并提出现有沥青路面翻新旧沥青料的利用率要超过90%。但就目前实际应用的情况看，这些再生沥青路面的品质与新沥青路面相比还有较大差距，再生沥青路面的使用寿命比较短，再生混合料大部分被用于路面的下面层或基层，很难使用于上面层。在干线公路重载交通的运行条件下，再生后的路面因品质较差，再维修的周期则进一步缩短，往往只有2-3年就不得不再次进行翻修，消耗和花费情况进一步加剧。

2012年，交通运输部下发了《交通运输部关于加快推进公路路面材料循环利用工作的指导意见》，要求路面材料循环利用技术到“十二五”末，全国基本实现公路路面旧料“零废弃”，循环利用率（含回收后再利用和就地利用）达到50%以上，其中东、中、西部分别达到60%以上、50%以上、40%以上。到2020年，全国公路路面旧料循环利用率达到90%以上。该指导意见还要求，省级公路管理机构和收费公路经营管理单位要根据工作方案与目标，有组织、有计划地推广一批质量稳定、性能优良的路面材料循环利用技术，纳入交通运输部节能减排的重点工作，安排节能减排专项资金予以支持。可见国家对环境友好型“绿色公路”的殷切期盼。

相比国内外再生沥青路面的研究情况可知，国内的研究起步较晚，但发展速度很快。国外先进的就地热再生列车设备虽然昂贵，但许多地市都有成套引进的报道，国内自主研发的地热再生列车也有不少的实地应用。在厂拌热再生方面，大规模新建路面完成后，许多拌合站设备并未拆除，而是通过加装热再生干燥滚筒等设施，承担道路维修养护的任务。就再生的施工机具而言，国内外并没有显著的技术差距。相比较而言，国外的再生的道路质量和寿命比国内的相对要好一些，这不完全是技术差距造成的。更多的是因为国内超载运输的情况比较普遍，国内各地气候条件差异较大、施工工艺和施工质量管理粗糙，使得国内的再生路面使用状况比国外相差较多。

从纯技术的观点来看，当前国内的再生技术观念是从国外引进的，国内外再生路面在基本观念和施工方式上大致是一致的，其共同点都是在“试图恢复原有的沥青混凝土”，并没有根本的不同。在这种观念下，国内沥青再生技术更多地表现为追随模仿，缺少进一步的创新。当前再生路面实际使用效果不良以及技术缺陷影响了再生路面的大规模推广应用。

纵观国内众多的再生技术论文，许多都大同小异，其关注的重点多集中于旧料中沥青胶结料的老化变异情况、使用再生剂后的沥青性能的恢复情况、旧料和再生后的沥青混合料级配组成情况、以及沥青性能和级配对再生混合料影响因素的分析等方面，缺少观念上的技术创新。其研究的路径和重点可用以下框图表示。

当前再生混合料研究的技术路径和方法大致如下：

1）对旧沥青混合料进行抽提筛分，分析旧混合料的级配组成和油石比；

2）采用阿布森法对旧料抽提试验的回收溶液进行蒸发，进而获取蒸发残留物（旧沥青），对旧沥青进行三大指标试验并与沥青的国标要求相对比，进而分析判别旧沥青的老化程度；

3）选择某种再生剂或新沥青与“老化”的旧沥青进行掺配，使改造后的沥青恢复原有的性能，使之达到或接近沥青国标的三大指标，即实现了沥青胶结料的所谓“再生”；

4）调整、恢复旧沥青混合料的矿料级配曲线，用“再生”后的沥青胶结料与矿料一起加热搅拌，即形成了“再生”的沥青混合料；

5）最后，按常规的沥青混合料的试验方法对再生后混合料进行马歇尔试验和路用性能试验，进而判定再生混合料是否满足道路使用要求；

研究的路径框图

用一句话概括，当前的许多再生研究遵循的还是传统沥青混合料配合比的观念，都在努力的“试图恢复原有沥青混凝土”。某种程度上甚至可以说，这种观念约束了现有再生技术的进一步创新发展。

第三章  当前厂拌再生技术遇到的困难

本章提要：通过对当前的厂拌热再生方式以及遇到困难的原因进行深入剖析指出，旧料的再加热问题和旧料中的油团颗粒问题是当前再生技术存在缺陷的关键所在，试图恢复原有沥青混凝土的传统观念阻碍了再生技术的发展，提出，需要引进新观念和新技术解决当前的再生难题。

3.1、原有的再生观念问题

通过对“恢复原有的沥青混合料”的深究可发现，当前道路工程界的人们似乎达成一种“共识”，即，沥青路面性能减退发生破化的原因被归咎于“沥青胶结料老化”。其观点是，沥青胶结料中原有的轻质馏分失去了，沥青胶结料中的沥青脂成分显著增加，沥青的弹韧性和胶结能力明显变差，所以沥青混合料性能变差，沥青路面发生了损坏。基于这种“共识观点”，旧料中沥青的性能自然就成为再生混合料研究人员格外关注的焦点。当前，对再生旧沥青混合料研究的重点之一就是如何判别旧沥青胶结料老化的程度，以及如何恢复沥青胶结料原有的技术指标。按照这样的思路，许多沥青再生剂产品应运而生，其实质是向“老化的沥青”中补偿添加损失的轻质活性馏分，进而使“老化”变脆的旧沥青重新恢复其延展性和粘结性。

按照简单的逻辑推理，经采取上述再生措施后，再生的沥青混合料也理应恢复性能上的优秀。然而，实际情况却并非如此。看似合理的再生研究方法在实际的再生工程上不能完美无缺的落地应用。其原因是试验室的研究条件过于理想化，现实中变化万千的旧料与试验室内研究所处的状态偏差太大，施工现场难以达到试验室的状态。

2.2旧料中的油团颗粒问题

回收的旧沥青混合料不同于新鲜的矿质石料，其主要的特征之一是旧料中含有一定的沥青胶结料，而且，这种沥青是以“油团颗粒”的形态存在于旧料中的，完全不是试验室依靠抽提、蒸发后得到的纯沥青液体状态。这些油团颗粒的尺寸通常很小，外表皮上包裹了一层沥青胶浆物质。尺寸越小的颗粒包裹的沥青也相对越多，有些颗粒干脆是由细粉和沥青组成的胶泥丸状物，肉眼无法有效地辨识。按级配分档的抽提试验的结果清晰地表明，旧料中的沥青主要存在于5mm粒径以下的细料之中。见下表。

旧料外观形态                  0.15-0.3mm(40倍显微镜下的观察)

表1    按8.0mm分档抽提结果

筛孔尺寸mm13.29.54.752.361.180.60.30.150.075油石比（%）

8mm以上(63%)93.7 67.2 23.9 19.5 16.0 13.5 9.7 8.3 5.9 3.1

0-8mm

(37%)100.0 100.0 89.7 65.8 48.2 38.0 25.6 22.2 16.1 5.3

表2    按5.6mm分档抽提结果

筛孔尺寸mm13.29.54.752.361.180.60.30.150.075油石比（%）

5.6mm以上(63%)95.7 78.0 26.0 19.9 16.4 14.2 10.5 9.2 6.7 3.0

0-5.6mm

(37%)100.0 100.0 94.8 63.2 43.9 34.6 24.0 20.8 15.5 5.6

表3    旧料分三挡抽提结果

筛孔尺寸mm13.29.54.752.361.180.60.30.150.075油石比（%）

9.5mm以上(35%)79.8 37.1 19.4 16.3 14.4 13.3 11.3 10.4 8.2 2.8

4.75-9.5mm(37%)100.0 99.6 33.6 20.2 18.1 16.8 14.4 13.2 10.3 3.0

0-4.75mm(28%)100.0 100.0 100.0 86.0 68.5 55.4 35.8 30.2 21.5 6.3

这些油团颗粒十分顽固，表面裹附的旧沥青即使在加热状态下并用机械搅拌也不能完全打开。旧料在再次加热拌合时，在有限温度和有限时间内，旧混合料中的沥青究竟有多少被释放出来实际上是不可知的，新添加的再生剂或新沥青更多的是包裹在颗粒外层的，与旧料颗粒表面的沥青是相亲相溶的，但相融的“深度”是说不清楚的，更不用说“穿透”了。在试验室内，我们可以先用强力溶剂将旧沥青溶解，然后用抽提的方式将沥青和矿料彻底分离，最后再通过蒸发掉溶剂的方式得到所谓“旧沥青”。在回收的旧沥青液体中添加再生剂或新沥青可以实现理想的均匀混合状态，但这在实际再生拌合生产时这是无法做到的，实际生产时的沥青状态与试验室内的沥青状态区别很大。有些再生剂的供应商也已经意识到，旧沥青再生的实际状态在逻辑上存在一定的瑕疵，因此在产品销售时，他们非常强调自己的再生剂产品对“油团颗粒”有良好的“穿透和溶解”作用，该愿望虽良好，但更多的应被理解为广告语言，不可当真，因为在原理上比较牵强。事实上，旧料中再生拌合时，旧沥青的实际形态难以说清楚，外加的再生剂在混合料中的实际分散状态以及油团颗粒的分散程度等则更加难以说清楚。只能通过混合料性能的改善间接地判定再生剂的作用。

“油团颗粒”的存在还给再生研究带来另一方面的问题。当试验室用三氯乙烯溶剂对旧沥青混合料强力溶解时，通过对旧混合料的抽提试验，我们确实可以比较准确地得到旧混合料的矿料级配组成和沥青含量（油石比）。依据实际的抽提试验结果和传统的沥青混合料设计理念，我们可以对再生混合料的级配和油石比进行调整，使再生混合料具有“最佳油石比”。但这种做法实际上也存在“瑕疵”。用三氯乙烯作溶剂进行旧沥青混合料抽提时，这些旧料中的沥青和矿粉在总数量上是“真实存在”的，按传统的沥青混合料理论，这些“真实存在”的旧沥青和矿粉理应均匀地分散于混合料各处，成为沥青混合料的“有用成分”。但因为旧料中的油团颗粒并不能完全打开，有些“真实存在”的沥青和矿粉并不能如我们所期待的那样再次均匀地分散于再生混合料中，成为再生混合料“有用的组成成分”。某种程度上，“油团颗粒”本身甚至也应该被看作是独立的“矿料颗粒”，也需要被新添加的沥青胶泥来裹附，即，某些旧沥青和矿粉并非“真实存在”。如此一来，以抽提结果和最佳油石比为设计依据配置的再生混合料实际上在“颗粒间”可能缺少有效的沥青胶泥，再生混合料真实的孔隙率可能偏大。因有效沥青偏少，再生沥青路面发生水损坏的机率大大增加了。相反，如果我们顾忌“有效沥青”的偏少而刻意增加新沥青的添加量，缩小再生混合料的孔隙率，或许我们也应该想到，再生料的高温性能可能因此变差。因为油团颗粒毕竟仍然是沥青类材料，在高温时节或路面长期运行状态下，沥青油团可能因升温或受力变形，挤出多余的沥青，致使再生混合料中的自由沥青总量超标，混合料出现饱和，路面可能会因此出现车辙及推移病害。再生沥青路面不容易做好，“最佳油石比”不见得最佳也是重要原因之一。特别是SMA路面的回收料，沥青和矿粉的数量更多，油团颗粒的现象更加突出，对再生混合料的影响也更大。

当前的再生混合料实际上需要一种高超的配伍技术，平衡实际孔隙率、渗水和车辙泛油之间的矛盾。

2.3、旧沥青混合料的再加热问题

  基于传统的级配理念，很多人想当然地以为，当前厂拌再生混合料中的旧料添加比例一般不能超过30%的原因主要是受制于再生混合料的级配和油石比等因素。殊不知，在更多的时候这种限制是因为旧料在厂拌再生加热时遇到了特殊的困难，是因为温度问题才不得不限制旧料的掺加数量。

众所周知，因为沥青的粘度问题，沥青混合料必须要具有一定的温度才能进行良好的摊铺碾压施工。不同的沥青具有不同的粘度，因而混合料的拌合施工温度也不尽相同。例如，SBS改性沥青混合料的拌合温度通常需要160℃以上，若沥青混合料的温度过低，则沥青胶结料相对粘稠，混合料内部阻力增加，摊铺碾压施工则难以获得良好的孔隙率和密实度。

为实现混合料所需的施工温度，传统的沥青混凝土拌合站利用干燥滚筒对矿质材料直接进行加热。当干燥滚筒旋转时，进入干燥滚筒的矿料被旋转抛扬，在干燥滚筒内形成多层的“料帘”，设置于干燥滚筒一端的喷燃器喷出的火焰在滚筒内负压的牵引下被拉长，穿过层层“料帘”，矿料因此被加热干燥。在使用较粘稠的改性沥青情况下，矿料通常需要被加热到200℃左右，沥青混合料才能获得160-180℃的出料温度。

但旧沥青路面回收料的颗粒表面裹附有大量的沥青胶质材料，因而不能像拌合新沥青混合料那样用新料干燥滚筒对旧料直接进行加热。若滚筒内的高温火焰穿过旧料的“料帘”，直接接触（加热）旧料，则会使得旧料颗粒表面的沥青燃烧并碳化，旧沥青会进一步“老化”，失去应有的粘稠延韧特性，再生沥青混合料的品质也随之丧失。因此，对旧料进行再加热需要另觅途径。当前再生拌合站通常的做法是，在原新料拌合站基础上另外再配置一个再生干燥筒，专门用来加热含有沥青的旧料。

当前的再生干燥筒的基本原理与普通干燥筒的原理是一样的，但区别在于，再生干燥筒在火焰喷出端设置有火焰缓冲区，避免高温火焰与含有沥青的旧料直接接触。缓冲区出口的热气温度通常被控制在600℃左右，穿过旋转抛扬的旧料料帘将热量传递给旧料。受当前再生干燥筒长度的限制，旧料在干燥桶内被热空气加热的时间是有限的，再生混合料的加热温度通常不能超过130℃，旧料的加热效率较低，拌合产量也受到限制。

显然，130℃的旧沥青混合料并不具有可以进行良好施工所需的熔融蠕动状态，不得已之下，被加热的旧料只能与新拌制的温度较高的新沥青混合料进行掺配，利用温度较高的新沥青混合料来弥补旧料的温度不足，从而使新旧料的掺配后获得的混合料具有摊铺碾压施工所需的温度（粘度）。当旧料的掺配比例大幅提高时，再生料的温度则显著下降，混合料施工的品质无法得到保障。按此思想设计制造的再生拌合站，其再生干燥筒的产量通常很低。受旧料加热温度的制约，旧料的掺配比例则受到了很大的限制。

如果进一步提高旧料的加热温度，不仅会使沥青过分“老化”，还因为采用过高的温度加热旧料，旧料还会释放出大量的被称之为“蓝烟”的有毒有害气体，污染环境，损害人们的健康。旧料加热的拌合产量也会进一步降低。为有效处理“蓝烟”问题，当前的再生拌合站是将旧料加热时产生的有毒有害气体经风道管路送回到新料干燥筒的火焰前端，通过加热新料的火焰燃烧，处理掉有毒有害气体。按此设计，旧料再生拌合生产时，新料干燥筒也必须开火工作，这不仅是加热新矿料的需要，同时也是以此烧掉有毒有害的气体的需要。由此我们可以看出，当前的再生拌合站是按照“掺配使用”的思想设计制造的，并非适应100%旧料再生的使用需要，不能将旧沥青混合料加热到理想的拌合温度。

可见，在当前的厂拌再生方式下，旧沥青料的再加热问题对再生混合料的品质和产量构成了重大影响，对提高旧料的利用率也构成了很大障碍。严格意义上说，当前的厂拌再生料属于新混合料，只不过是在优良的沥青混合料中掺配了一些劣质的旧料而已，并不属于严格意义下的完全再生料。

就目前的厂拌设备和技术而言，若要保证掺配后沥青混合料的品质，这种旧料掺配比例则一般不能超过总重的30%。当超过这一比例时，要么牺牲了再生沥青混合料应有的施工温度，要么是烧焦了旧沥青，难以两全。再生混合料不容易做好，内在品质不能得到保障，与旧料的加热方式也有紧密关系。再生拌合站工作原理见下图。

厂拌再生原理图

由于油团颗粒和再加热等种种困难原因，当前国内的再生混合料通常只被用为中下层混合料或低等级公路。当再生料被用为繁重交通的上面层时，通常还需要再做一层比较致密的新沥青混合料罩面层，以此规避再生混合料本身的品性不良。许多时候，人们出于嫌麻烦，干脆将旧料直接用作为底层的填料。旧沥青混合料看似“零废弃”，实际上是高价值的旧路面料被低端用途浪费了。

按照当前的再生技术路径，我们并没有显著地节省资源，也没有实现旧沥青路面回收料充分利用的愿望。

第四章  解决问题的新思路和方法

本章提要：热固性环氧沥青钢桥面铺装的实践使道路科研人员获得环氧沥青再生混合料的重要启示，通过初期的性能试验得知，将环氧沥青新材料引入再生领域可获得优良的再生混合料，从根本上改变原有的再生沥青观念。进而通过价格的分析比较得知，环氧沥青热再生并不比原有的再生技术大幅增加构成造价。由此，研究人员经初步试验研究确立信心，合理的制定了具体研究工作的技术路线和要达到的研究目标。

针对旧料再加热温度较低的现实情况，有没有办法即能有效的降低再生混合料的拌合温度又能获得再生混合料良好的施工和易性？针对旧料中的油团颗粒现象，有没有办法尽可能减少油团颗粒对再生混合料性能的影响，进而可以大幅提高旧料的使用比例还能同时获得良好的再生混合料综合路用性能？这是当前再生混合料研究需要解决的核心问题。

本课题的研究结论是肯定的，即，研发新型的热固性环氧沥青材料，用热固性环氧沥青替代所谓再生沥青来克服上述的困难。

4.1、钢桥面铺装环氧沥青新材料给再生技术带来启示

在钢桥面沥青铺装领域，研究人员已经了解，沥青混合料铺装的综合防水能力（小孔隙率）与高温重载下的稳定性存在两难矛盾。沥青混合料若缩小空隙提高防水能力则会面临高温下饱和蠕变的问题，而为了提高抗车辙能力放大空隙又有渗水、锈蚀等水损害之虞。为解决这个两难矛盾，在2000年前后，国内的南京长江二桥的钢桥面铺装首次引进了美国的热固性环氧沥青技术。其技术的关键点在于，在沥青胶结料体系中引入了环氧树脂和中高温固化剂，通过环氧树脂和固化剂的交联固化化学反应改变了沥青高温下会软化液化的“基本属性”，使环氧沥青固化后成为不可再液化变软的固体材料，同时，大幅度地提高了沥青胶结料的断裂强度和延韧性。用环氧沥青拌合形成的混合料因此呈现出超凡的力学性能和路用性能，主要技术指标如马歇尔稳定度、水稳定性、抗车辙能力以及小梁低温极限应变能力等比普通的改性沥青混合料均有本质的飞跃。见钢桥面铺装环氧沥青混合料与改性沥青混合料综合性能对比表。

表4-1 钢桥面环氧沥青混合料与改性沥青混合料的性能对比

技术指标钢桥面铺装环氧

沥青混合料当前的改性沥青SMA混合料试验方法

马歇尔强度60℃，kN＞40＞7T0709

空隙率，%1~33~4.5T0708

流值，0.1mm20～5020～50T0709

谢伦堡沥青析漏试验的结合料损失，%≤0.1≤0.1T0732

塔堡飞散试验的混合料损失（20℃），%≤15≤15T0733

车辙试验动稳定度（60℃），次/mm≥10000≥3500T0719

水稳定性马歇尔残留稳定度，%≥85≥85T0709

冻融劈裂残留强度，%≥80≥80T0729

-10℃低温弯曲极限应变 10-6≥2500≥2500T0715

环氧沥青新材料的引进使得许多沥青混凝土的传统观念也被彻底颠覆了。例如，沥青材料在高温下容易变软，因此沥青混合料必须要留有足够的孔隙率，以便夏季高温时能够容纳多余的自由沥青，防止沥青混合料出现饱和而产生蠕变车辙。环氧沥青交联固化后是不可逆转的固体形态，不存在混合料因饱和泛油而出现车辙蠕变的问题，因此，环氧沥青混合料可以将孔隙率设计的非常小，大大提高了沥青铺装层的防水性能。

当然，这种观念颠覆也包括沥青混合料的拌合生产温度问题。因为大量的环氧树脂和固化剂材料被引进了石油沥青体系，有效地降低了沥青胶结料的高温初始粘度。在120℃左右的温度条件下，环氧沥青粘度不高于1.0Pa.S,在此温度下的沥青混合料具有良好的施工和易性，沥青混合料不再需要160-180℃的施工高温即可获得优良铺装所需的品质。

环氧沥青材料这些优良特性给研究人员带来全新的启示，用环氧沥青作为再生混合料的胶结料有望可以有效地规避旧料再加热所遇到的问题，用环氧沥青将矿料颗粒包裹连接起来，可以大幅提高再生混合料的性能。

4.2、环氧沥青的价格问题

虽然用环氧沥青可以有效地规避混合料拌合的高温问题并可以有效地提高沥青混合料的品质，但由国外引进的环氧沥青材料价格非常昂贵，用于面积较小且十分困难的钢桥面铺装或还可以勉强接受，面对数量巨大的沥青路面再生领域，这种高昂价格不可能获得大规模推广应用。过去，之所以鲜见有人用环氧沥青用于再生混合料的研究，不仅仅是研究人员对热固性环氧沥青技术缺少了解，还因为许多人觉得，环氧沥青十分昂贵，其研究成果因价格原因不具有工程的实用性，许多研究人员还没有深入的设想一下就放弃了用环氧沥青新材料改造当前再生混合料的念头。

当我们深入到热固性环氧沥青材料的基础研究领域发现，配置环氧沥青其实还可以有多条技术路径可走，也有多种廉价材料可供选择，热固性环氧沥青的价格是可以大幅降低的。另外，我们还可以通过调整环氧沥青胶结料的配伍、控制再生混合料的油石比、以及大规模提高旧料的利用率等多种技术手段，完全有可能使环氧沥青再生混合料的综合造价接近当前的再生路面的价格水平，从而使得新型的环氧沥青用于再生混合料具有了工程的实用性。如果再考虑采用环氧沥青可以有效提高再生混合料的综合性能，延长道路路面的使用寿命，则采用环氧沥青进行旧料的热再生完全有可能超越现有的再生技术，获得更高的综合效费比。特别是当100%使用旧沥青回收料进行再生时，充分利用旧沥青料、减少开山取石破坏环境、以及减少石油沥青等不可再生资源消耗的愿望可得以实现。从有效降低了拌合温度的角度很容易理解，相应的碳排放以及对环境的影响也一定显著减少了。

出于这样的想法，宁波天意钢桥面铺装技术有限公司的科研人员经过三年多时间对上百个热固性环氧沥青的基础配方进行试验、筛选、调整，最终选定了1230-40型热固性环氧沥青作为再生沥青混合料的胶结料。

该环氧沥青胶结料由两部分组成，一部分是由环氧树脂和固化剂为主体的基础胶结料（A+B），该部分由天意公司研发生产，另一部分是施工时需要外加的基质沥青，基质沥青部分的添加量约为A+B总重的50%，该基质沥青在再生混合料拌合施工时才另行单独添加。这样的组合方式不仅简化了环氧胶结料（A+B）的工厂生产，同时还大幅降低了再生用环氧沥青的综合价格。在拌合施工现场，环氧沥青的脱桶、加热保温、以及依据实际情况调整外加沥青的掺配比例等工作都得到了很大的简化。

当前，这种新型的再生用环氧沥青基础料（A+B）的出厂价格约为20000元/吨左右，另行添加的石油基质沥青的添加量为（A+B）总重量的约50%（留待工地实际使用时另行添加）。按石油基质沥青价格3000元/吨计算，其混合后的再生用环氧沥青的综合价格只有13000-14000元/吨。当前的研究显示，按100%旧料和2.5%左右的环氧沥青油石比重新拌合即可获得较好的再生效果。按此折算成4-5cm厚的路面综合价格仅约为65元/㎡左右，这个价格水平已经与当前的再生或新沥青路面价格基本相当。如果考虑100%旧料的利用和更长的道路使用寿命，则环氧沥青再生的综合价格甚至更加低廉。

4.3、环氧沥青的原理及再生环氧沥青性能的综合考量

显而易见，本项目研究的首要重点是找到一种再生所需的、性能优良的、价格低廉的热固性环氧沥青胶结料，替代石油沥青对旧沥青回收料进行再生。

合成热固性环氧沥青的关键是寻找合适的环氧树脂、合适的中高温固化剂、以及相应的沥青材料，通过配方调配，使其各组成部分能够相互容纳，均匀混合，在交联固化反应完成后形成的环氧沥青具有良好的力学品性。热固性环氧沥青，顾名思义，需要一定的热量和时间才能良好固化。当有充分热量时，环氧沥青A、B组分混合后即发生化学的交联固化反应，各分子基团间通过共用电子形成分子间的共价键，直到最终形成空间网络交联的更大的分子固体结构，环氧沥青具有一定强度和一定可变形柔韧性即是由这种空间网络交联的更大的分子固体结构提供的。环氧沥青胶结料由液态逐渐反应变成固体材料需要一定的时间，我们可以利用这段时间进行环氧沥青混合料的拌合和摊铺碾压施工，等待其逐渐固化，形成环氧沥青再生路面。显然，“这段时间”应被定义成“可施工的容留时间”。 “可施工容留时间”对再生料的施工是异常重要的。当混合料完成拌合后，随着保温时间的延长，环氧沥青胶结料的交联固化反应程度逐渐增加，胶结料的粘度增加，混合料内部的阻力逐渐加大，摊铺碾压施工也逐渐困难。因此，要求环氧沥青胶结料不能固化的太快，要给摊铺碾压施工留有足够的操作时间。另一方面，当施工完成后，混合料暴露在自然的大气环境中，混合料从加热拌合中获得的热量迅速消失，热固性环氧胶结料在失去热量的条件下强度增长变的比较缓慢，若不采取特殊措施，再生后的路面需要较长时间的养生混合料才能缓慢的达到可以开放交通所需的强度。这个时间应被定义成混合料的“后期强度增长期”。许多时候，再生路面的施工现场并不能接受这种缓慢的等待。因此，热固性环氧沥青的配伍不仅要照顾混合料的最终性能，照顾“可施工的容留时间”，还要充分考虑再生混合料的“后期强度增长期”，以满足较快的重新恢复交通的需要。例如，由国外引进的钢桥面铺装用热固性环氧沥青性能十分优良，但在120℃条件下，其混合料可供操作的容留时间仅仅约60分钟，可施工的时间十分仓促。一旦摊铺碾压完成，混合料的热量则很快丧失，热固性胶结料的固化反应速度大幅下降，后期的强度增长又十分缓慢，即便在夏季高温季节，通常也需要30天以上才能达到所要求的设计强度，开放交通。对于新建的面积很小且高贵的钢桥面铺装来说，这种等待或还可以容忍，但对于广大面积的道路维修和再生而言，这种等待对许多业主来说则几乎不能承受。再生用环氧沥青胶结料的研究要考虑配方特性调整，克服这种可施工时间短、后期强度增长缓慢的缺陷。

另外，胶结料交联固化反应的速度还与拌合的温度紧密相关。温度越高，胶结料的初期粘度越小，但反应速度越快，胶结料的粘稠度增长越快，反之亦然。当我们偏重于追求反应速度要求较高的拌合温度时（例如超过130℃），旧料的再加热困难问题也会越发突出，现有的再生拌合设备甚至无法实现。若将混合料的拌合温度过度降低，环氧沥青的固化反应又不够充分，旧沥青混合料中的沥青油团颗粒更加难以打开，旧料中的沥青释放和再利用不够充分，再生混合料干涩松散，再生混合料的品质也难以保障，拌合生产以及摊铺施工都可能会出现困难。

环氧沥青胶结料研发最大的困难即是这种综合考量，平衡照顾性能、价格、施工可行性等各方面的使用要求。在试验研究中，需要反复摸索、对比各种不同的化学配伍、不同的拌合温度、不同的催化剂掺量等控制因素，使拌合温度、施工容留、后期强度增长以及混合料最终品性等各方面要求都得到满足。仔细思考一下便可知，在一定温度下，旧料中究竟有多少沥青与新添加的环氧沥青相混相溶实际上是不可知的，环氧沥青需要的添加比例是以再生混合料最终的性能决定的，只能通过大量的混合料综合试验方能确定，这些特性大大增加了科研试验的工作量。

4.4、用环氧沥青再生混合料的初步效果

当再生胶结料的理念和价格问题解决之后，我们需要验证1230-40型热固性环氧沥青在施工方面的可行性以及在混合料性能方面的特性，观察该环氧沥青用于实际工程的可行性和可能遇到的各种问题。

初步的试验研究表明，用1230-40型环氧沥青与100%旧料进行拌合形成的再生混合料具有如下的性能特征，课题研究所期待的再生混合料各项性能均可以得到满足。见下表。

1230-40型环氧沥青再生混合料试验结果

1230-40 （70号沥青掺加量为A+B总重的50%）

胶结料拌合粘度

115℃ Pa.S1.0（包含70#外加沥青）

胶膜断裂强度25℃ MPa0.5-1.0

胶膜断裂伸长率25℃   %160-220

施工容留期110℃  h立即1h2h3h

马歇尔稳定度60℃  KN11.5911.6210.4710.35

流值38.143.234.930.3

马氏击实孔隙率    %1.61.92.94.2

动稳定度60℃   次/mm标准状态养生

（120℃16h）6824   8336

自然养生3天5537  5065

水稳定性残留稳定度比（%）89.9

冻融劈裂强度比（%）96.5

-10℃小梁低温弯曲抗折强度极限应变劲度模量

10.333716X10-62776

从上表中的数值可见，环氧沥青再生混合料的综合力学性能十分优良，特别是高温抗车辙能力近8000次/mm，低温弯曲极限应变值超过了3000X10-6，远远超过了当前的再生沥青混合料，已经实现了达到或超过新的改性沥青混合料的标准。特别是该混合料在110℃下保温2-3小时，其马歇尔试件的击实空隙率并没有显著增加，该特性提示施工人员，混合料具有2小时左右的可操作时间，可以相对从容的进行施工。车辙动稳定度值在标准养生的情况下十分优良，在自然条件下养生3天左右（15-25℃），虽然固化反应并未完全完成，但动稳定度已经超过了沥青路面规范所要求的3000次/mm，应该可以开放交通了。该特性提示我们，由1230-40型环氧沥青再生的混合料施工后重新开放交通的时间也并非十分苛刻。

车辙试件                    由车辙试件切开形成的小梁弯曲试件

从众多的试验对比中还发现，采用环氧沥青再生混合料，车辙动稳定度的提高十分明显，但对马歇尔稳定度值的提高作用却比较有限。初步的分析认为，再生料中存在着无规律分布的“油团颗粒”，这些“油团颗粒”的表面裹附着薄厚不一的旧沥青膜，环氧沥青并不能穿透原有的沥青膜，而是仅仅裹附在其外表面，将旧料颗粒之间用环氧沥青连接起来，在60℃试验高温时，旧料中的沥青材料更容易相对变软，“油团颗粒”的表面与环氧沥青的结合处或旧沥青与矿料颗粒的结合处成为相对的薄弱环节。马氏试验荷载持续增加直至试件破坏时，试件可能在薄弱环节首先出现了剪切滑动，因而试件的马歇尔稳定度值不能显著提高。即使将颗粒间连接的环氧沥青的胶膜抗拉强度提高1倍，其马氏结果依然增加有限。随后的补充试验佐证，同样采用1230-40型环氧沥青，但用新石料替代含有“油团颗粒”的旧料，环氧沥青与矿料颗粒之间没有了普通沥青的间隔，则马歇尔稳定度立即大幅增加，该补充试验证明上述分析是正确的。当进行车辙动稳定度试验时，外加荷载相对较小，不能立即将试件破坏，累计的竖向车辙变形是依靠恒定荷载反复作用的次数实现的，并非持续增加荷载直至试件破坏，旧料的颗粒之间的环氧沥青提供的更好的连接能力，表现为更强的的抵抗作用，因而动稳定度值可显著提高。当使用全新矿料时，胶结料全部是环氧沥青，相比旧料中含有沥青的情况，相当于总体上大幅增加了环氧树脂的掺配比例，所以混合料不仅强度高，而且反应速度更快。见下表。

  新旧料马歇尔稳定度对比

全旧料全新料

环氧沥青油石比（%）2.85.5

施工容留期120℃  h立即1h2h3h立即1h2h

3h时混合料已结硬

马歇尔稳定度60℃  KN11.410.611.19.131.4634.7929.18

流值55.644.335.536.735.836.839.6

击实孔隙率        %1.31.81.94.00.81.35.0

4.5、环氧沥青再生混合料理念的归纳

由以上的初步研究和分析可归纳总结，用新型的热固性环氧沥青再生旧沥青铣刨料在经济和技术上均是可行的。再生的理念应该是：旧料经适当加热后（约110-120℃），其颗粒表面的旧沥青部分地熔融释放，与新添加的环氧沥青相融相亲，将旧料油团颗粒在一定程度上也视为需要裹附的“矿料”用环氧沥青连接起来，进而提高再生混合料的综合路用性能。而这个适当的加热温度（约110-120℃），规避了旧料再加热的施工困难，同时又满足环氧沥青胶结固化的需要。简单地说，环氧沥青热再生就是利用性能更加优良的环氧沥青将不甚理想的旧料颗粒连接起来，形成性能优良的再生路面。在这种理念下，对旧料的级配和品质要求可以相对降低，由此，100%的使用旧料进行再生成为可能。

4.6、设立研究的总体目标和技术路径

当环氧沥青再生的理念建立之后，课题研究的总目标也可相应确立。鉴于当前再生混合料的性能不及新沥青混合料的现状，本课题可以将环氧沥青再生混合料的品质达到或超过新沥青混合料的综合路用性能设立为追求的目标。在满足这个目标的前提下，课题研究的重点有两个，一是深入研究验证环氧沥青再生混合料的各项综合性能，分析不同的外界因素对环氧沥青再生料的影响，为后期大规模应用建立相应的质量标准以及混合料设计和试验检测方法。另一个则是追求环氧沥青再生混合料的工程实用性，研究解决环氧沥青混合料在拌合生产、摊铺碾压等具体施工环节可能遇到的各种实际问题，使其成为一项有价值的实用工程技术。争取以100%利用旧料再生的方式大幅度提高我国旧沥青路面回收料的利用率。

本课题研究的主要内容和技术路径可大致如下：

1）研究再生用热固性环氧沥青胶结料的基本特性和边界使用条件，建立相应的材料性能标准，通过试验和实践掌握该胶结料的使用注意事项，为后期合理使用该胶结料打好基础。

2）研究相对理想级配下的再生混合料的基本性能，建立环氧沥青再生混合料基本性能的参照体系（标准），包括常规的马歇尔试验和路用性能试验等各项指标，进而形成能正确评价环氧沥青再生混合料性能的参照标准，用以判别指导今后环氧沥青再生的研究和施工。

3）依据实际工程施工可能遇到的情况，分别试验研究各种不同的外界因素变化时对再生混合料基本性能的影响，例如，旧料的含水量、不同的施工温度、不同矿质的旧料、各种旧料级配和油石比变化、外加催化剂等因素变化对再生混合料性能的影响。

4）对环氧沥青再生混合料的模量和疲劳等非常规的性能进行深入研究，并与其它沥青混合料进行综合对比，深入理解环氧沥青再生混合料与普通改性沥青混凝土的区别。

5）依据环氧沥青再生混合料的特性和使用需求，提出对现有厂拌设备的改造要求，同时深入研究环氧沥青再生混合料合理的施工工艺和施工注意事项，经过实践中不断的完善修改，最终形成可信赖的《环氧沥青热再生施工技术指南》，指导后期的实际施工。

6）针对现有再生料拌合设备不适应100%旧料再生且效率不高的情况，应研究新型的环氧沥青再生专用拌合站，提高再生料施工的可靠性和效率，为环氧沥青热再生大面积推广做好设备方面的准备。

7）通过综合的经济和环境效益比较，正确评价环氧沥青热再生的意义所在。

第五章  主要研究内容和阶段性成果

本章提要：本章详细介绍了再生用环氧沥青胶结料的组成和特性，对环氧沥青再生混合料的各项性能进行了详细的试验测定，针对实际再生应用中可能遇到的各种问题和影响因素，研究人员进行了各种相应的试验，最终得出了环氧沥青热再生混合料的各项重要参数，并形成了相应的试验检测方法，为今后实地应用该技术做好了技术储备。除此之外，本章还专门设立一节，对比环氧沥青再生混合料与现有沥青混合料的性能差异，使研究人员和决策者清晰的看到环氧沥青再生料的技术优势和发展前景。

第一节：再生用热固性环氧沥青胶结料基本特性的研究

5.1.1再生用环氧沥青的组成和反应原理

选定的1230-40型环氧沥青的基本料由A、B两个组分构成，其A组分的主要成分是环氧树脂和石油沥青，B组分的主要成分是中高温合成固化剂和石油沥青。A+B混合物是环氧沥青的主要组成部分。为降低造价和方便胶结料的生产及使用，在工地实际拌合施工时，可将需要添加的70号基质沥青（约A+B总重的40-60%）单独称量，另行直接添加于混合料中。室内的研究试验表明，70号基质沥青先和A+B部分均匀混合再添加于混合料中与A+B部分先均匀混合添加于混合料随后再注入70号基质沥青在再生效果上并没有本质的区别。除此之外，热再生用环氧沥青还需添加少量的催化剂，用以帮助胶结料较快的固化，尽早开放交通。这部分催化剂也可以在拌合生产时再添加于A+B的混合物中，以减少催化剂添加于胶结料中对胶结料产品长期储存带来不利影响。

当A+B组分混合后，环氧树脂和固化剂在温度和催化剂作用下发生交联固化反应，大分子基团间以共价键的方式逐渐形成相互交织的长链的网络空间结构，这种交联固化反应是不可逆的，一旦交联成长链的网络结构则形成具有一定的断裂强度和弹韧性的固态胶状体，即使温度升高胶结料也不能再恢复成可流动的液态。矿料颗粒在交联固化反应期间被环氧沥青包裹连接，因而形成高性能的环氧沥青混合料。

显微镜下观察可以发现，A+B刚开始混合时，胶结料中的分子基团呈可自由移动的小颗粒状态，当固化到一定程度后，小分子逐渐聚集成更大的分子团，最后交联固化成不可再分离的大分子网络结构。

1230-40（400倍）立即观察          1230-40（400倍）24h后观察

5.1.2环氧沥青胶结料的基本力学特性

环氧沥青固化后是具有一定的断裂强度和弹韧性的固态胶体，评价环氧沥青的性能需要建立一套检测指标，包括胶结料的断裂强度和断裂伸长率、粘度、和固化速率等。1230-40型环氧沥青是指外加70#基质沥青占A+B总重的50%的再生用环氧沥青。在一定催化剂掺量下，改变沥青的掺加量，环氧沥青的性能也会发生变化。课题组研究的不同沥青添加量对胶结料性能的影响见下表。

表5.1.2   不同沥青掺量对断裂强度及伸长率的影响

型号

沥青掺量 %1230

01230-25

311230-30

37.51230-35

43.81230-40

501230-45

561230-50

62.5

断裂强度25℃  Mpa0.651.041.141.230.910.69胶膜难以成型

断裂伸长率25℃   %201.4253.2257.8220.1242.8206.3

备注C1=C2=0.35%；养生条件：120℃16h；试验温度25℃；加载速率50mm/min。

基质沥青添加量与胶膜断裂强度的关系

试验结果表明：70#沥青的添加存在胶膜拉伸强度先升高然后再下降的趋势。当外加沥青添加量达到A+B的约43%时，胶膜拉伸强度达到最大值，约1.2 Mpa。随着沥青添量的进一步增加，胶膜断裂强度逐渐下降，胶结料的沥青塑性特征逐渐增加。理论上说，胶膜的断裂强度与外加沥青的添加量应呈反比的关系，但曲线的前半段行为令人困惑不解（当外加沥青为0时，环氧沥青的胶膜强度反而不高），究竟为什么部分地添加沥青反而使胶膜拉伸强度上升？其原因还有待于进一步考察研究。

当沥青添加量超过60%以后，胶膜成型揭取比较困难，试验无法进行。需要特别指出，1230-50胶结料虽然试验成膜困难，但并不意味着该胶结料不能用于旧料的再生。用贵州回收旧料进行再生时发现，采用1230-50型环氧沥青，混合料同样也获得了良好的再生效果。详见5.3.2一节《贵州石灰岩旧料的试验研究》的试验数据。前期大量混合料的试验表明，当胶膜断裂强度达到0.5 MPa以上时，再生混合料已经可以表现出比较优良的力学性能。

胶膜试验结果还表明，1230-40型环氧沥青胶结料固化后呈不可逆转的固体形态，该固化物即使再经历200℃高温加热也不可恢复成原有的沥青液态。环氧沥青的这一特性提示研究人员，用环氧沥青再生后的混合料可以将孔隙率适当缩小，无需担忧混合料因饱和蠕变而产生较大的车辙变形。这种特性由不可逆转化学反应带来，传统的沥青混合料并不具备这样的特性。原因是传统的沥青材料在温度升高时会变软，甚至重新回到液体状态。

约1MPa拉伸强度和 200%伸长率         即使200℃高温也不再融化为液体

5.1.3环氧沥青的粘度与时间和温度的关系

在未添加70#沥青前，A、B组分各自在80℃下的粘度均较小，均小于0.5 Pa.S，现场加热和泵送施工不存在特殊困难。再生施工时，70#沥青单独加热，直接添加在混合料中与环氧的A+B部分混合，施工上也不存在特殊困难。在试验室状态下，1230-40型环氧沥青在110℃温度下的初期粘度小于1.0Pa.S，适宜用来拌合混合料。拌合完成后，随着混合料保温时间的延长，环氧树脂和固化剂在温度和催化剂作用下发生交联固化反应，粘度逐渐增加，直至成为胶状固态物。在此之后，胶结料的强度随时间延长进一步提高，直至达到或超过胶膜的设计强度。

作为胶结料的使用者需要知道环氧沥青在液态时的粘度以及A+B混合后的粘度与时间和温度的关系，以便合理的安排再生混合料的拌合生产和摊铺碾压。当混合料施工结束后，再生混合料恢复到常温状态，胶结料的交联固化反应虽仍在继续，但反应速度明显下降，混合料的强度增长相对缓慢，研究人员需要了解混合料后期的强度增长规律以及促进强度增长的方法，以适应尽早恢复交通的需要。

之所以选择120℃固化16个小时作为判别胶结料强度的边界条件，是因为自然条件下养生半个月左右混合料所获得的强度（稳定度）一般均达不到试验室标养的状态。继续延长自然养生的时间，混合料的强度增长幅度已经很小，说明主要的交联固化反应已经完成了。

1230-40型环氧沥青的粘度与温度和时间的关系可见下表

（A+B的粘度增长图）。

环氧沥青的粘度与时间和温度的关系提示我们，用1230-40型环氧沥青再生混合料的合理的拌合温度应控制在115℃左右，拌合后混合料的保温时间应控制在2小时之内。

归纳总结环氧沥青胶结料的各种特性，可得出再生用环氧沥青的技术要求指标如下表。

再生用环氧沥青的技术要求表

5.1.4 1230型环氧沥青加热保温的边界条件

在环氧沥青再生料使用初期，环氧沥青材料（A+B）的供应可能是桶装形式。材料运抵施工现场后需要脱桶和加热才能进行泵送搅拌施工，我们需要对环氧沥青（A+B）的加热和保存的边界条件进行研究。

初期的1230型环氧沥青B组分粘稠度较大，而且为了简化后续的施工还将部分催化剂混溶在B组分当中。在XX试验段工地，施工人员为降低B组分的粘度方便泵送抽取，将B组分的加热温度提高到145℃并持续保温了数个小时，结果发现，B组分材料出现胶凝状，无法泵送抽取进行施工。此次事故使科研人员意识到，B组分材料的主要成分是合成的中高温固化剂（B112），该固化剂本质上是化学合成过程中的一个中间体，在一定的温度和时间内它是稳定的。但现场施工的加热温度和保温时间超出了一定的边界时，原有的稳定性会被打破，B组分的粘度会继续增加，最终形成凝胶状物体，失去泵送施工所需要的流动性。这一特性提醒研究人员，B组分的初期粘度应进行调整，还应将容易破坏原有稳定性的催化剂从B组分的胶结料中剥离出来，改为在混合料拌合时单独添加。同时，还应仔细研究B组分胶结料的加热保温边界条件，防止因加热和储存超出容许的边界条件导致变质。

再次调整后的B组分初始粘度明显降低，在80℃和100℃下，B组分的初期粘度分别为0.6 Pa.S和？Pa.S，完全可满足施工泵送的使用需要。持续的保温试验表明，B组分在不同温度和时间下的粘度变化如下图所示。

B组分的粘度变化图、表、

B组分的粘度变化特性提示：---？

A组分是环氧树脂和沥青的混合物，相比较而言，A组分加热及储存相对稳定，没有固化剂和催化剂的帮助，环氧树脂与沥青不发生反应，因此储存加热相对安全。在60℃温度下，A组分的粘度不到0.5 Pa.S，也可满足泵送施工的需要。

70#沥青因单独加热且没有胶凝问题，因此加热温度可适当提高至130-140℃，70#沥青在混合料拌合锅内与A+B的接触时间很短，不会造成对A+B性能的影响。

5.1.5 不同催化剂添加量对环氧沥青胶结料性能的影响

如前所述，研究环氧再生混合料的困难之一是施工容留时间和后期强度增长的协调关系，困难的焦点在于热体系下施工和常温下养生固化不易两者兼顾。催化剂对于改善后期常温下的强度增长有所帮助，但对施工容留时间构成影响。因此，需要研究即有助于后期强度增长又不至于过分影响施工容留时间的催化剂添加量。不同催化剂掺量对环氧沥青胶膜性能的影响情况如下表5.7-1。

表5.7-1    断裂强度及延伸率试验结果

配方1230-40

C20.2%0.35%0.5%0.7%

断裂强度（MPa）0.660.820.790.76

断裂延伸率（%）242.6227.3230.1222.8

养生条件120℃16h

备注试验结果为2次重复试验的平均值；试验温度25℃；加载速率50mm/min。

试验结果表明：环氧沥青中增加C2掺量比例，对胶膜件断裂强度及延伸率变化不明显。

改变催化剂掺量对于环氧沥青再生混合料的影响情况如下表5.7-2。

表5.7-2   不同催2添加量马歇尔容留时间

施工容留期120℃（h）立即1h2h3h

空隙率（%）C2=0.2%1.21.92.63.3

C2=0.35%1.82.33.13.9

C2=0.5%2.42.63.54.3

C2=0.7%2.42.83.94.7

马歇尔稳定度60℃（KN）C2=0.2%14.5612.7812.2412.57

C2=0.35%12.5612.8711.3610.66

C2=0.5%12.2511.8411.9311.47

C2=0.7%10.8010.4410.979.46

流值C2=0.2%31.930.026.526.1

C2=0.35%33.631.127.228.6

C2=0.5%37.633.029.631.3

C2=0.7%37.228.431.423.2

表5.7-3   车辙动稳定度

动稳定度备注

120℃成型时间3h

动稳定度60℃  

次/mm

自然养生3天C2=0.2%3220   5110车辙试件养生期间:6月24日晴，25日和26日下雨。

C2=0.35%5728   6146

C2=0.5%6792   5113

C2=0.7%7527   6863

试验结果表明：增加C2的掺配比例，再生混合料的空隙率显著增加，即对施工容留时间有显著影响。当 C2=0.7时，试件的马歇尔稳定度明显减小，常温养固下的动稳定度值也没有显著增加。意味着不能依靠增加C2显著增加后期的强度增长率。合适的催化剂添加量约C1=0.35，C2=0.3-0.5%。

 改进后的胶结料已将催化剂C1从B组分中取出，经与C2混合形成复合催化剂，常温储存未见两者发生反应或变质失效，故今后C1和C2应混合后再添加，没必要分开添加。

第二节：再生混合料基本性能的研究

可以想象，从不同路段以不同方式回收来的铣刨料在级配组成和油石比可能是非常混乱的。如果我们对旧料的品质提出很高的要求，则势必要在旧料的处理方面花费较大的精力和费用，在一定程度上限制环氧沥青再生技术的应用推广。

本课题研究希望，采用新型环氧沥青作为胶结料，不仅能使再生混合料性能优良，同时更侧重于降低对旧料级配和油石比的使用要求。针对级配和油石比差异较大的旧料，希望通过简单的调整新添加环氧沥青的数量即可使再生混合料具有满意的体积参数和路用性能，即，追求在旧料使用条件方面的宽容。因此，我们需要在比较宽松的级配情况下再生一种混合料，确定它的各项基本性能，并以此作为参考比较的标准。然后，再研究旧料特征或外界条件发生变化时对再生混合料性能的影响。

  由宁波某路段铣刨回收料经抽提筛分试验后得到如下结果，见表1，其分档抽提结果见表1-1。该结果显示，旧料中的沥青主要分布在细料之中。

按8mm筛网将旧料分成粗细两档，合成后的级配如图2。与标准的AC13规定级配比，该合成级配并不完美，细料部分已超出了规定的范围。见合成级配曲线图。

表1   旧料抽提筛分结果（油石比4.1-4.2%）

筛孔尺寸mm13.29.54.752.361.180.60.30.150.075

通过率（%）95.2 82.0 52.3 35.0 25.0 20.1 14.4 12.2 8.8

图2  旧料合成级配曲线图

表1-1    按8.0mm分档抽提结果

筛孔尺寸mm13.29.54.752.361.180.60.30.150.075油石比（%）

8mm以上93.7 67.2 23.9 19.5 16.0 13.5 9.7 8.3 5.9 3.1

0-8mm100.0 100.0 89.7 65.8 48.2 38.0 25.6 22.2 16.1 5.3

表2  两档旧料合成级配

筛孔尺寸mm13.29.54.752.361.180.60.30.150.075油石比（%）

旧料合成级配96.079.348.236.627.922.615.613.49.74.2

AC-13级配中值95.076.553.037.026.519.013.510.06.0

对该合成级配的旧料按2.2%、2.5%和2.8%的油石比添加1230-40型环氧沥青，得到如下再生混合料试验数据。

表3  再生混合料基本性能试验结果

环氧沥青添加油石比  %2.22.52.8

马歇尔稳定度60℃  KN11.8410.289.57

流值25.931.733.2

击实孔隙率    %3.83.33.1

动稳定度60℃次/mm标养

（120℃16h）8622109837903

自然养生3天520867224545

水稳定性残留稳定度比（%）86.991.389.6

冻融劈裂强度比（%）84.895.783.5

-10℃小梁低温弯曲应变2922×10-63684×10-63366×10-6

*拌合温度115℃。

表4  可施工的容留时间判断（115℃）

环氧沥青添加油石比  %2.22.52.8

击实孔隙率 %（立即）2.32.31.8

击实孔隙率 %（1h）2.82.72.4

击实孔隙率 %（2h）3.83.53.1

击实孔隙率 %（3h）5.55.04.4

稳定度 KN（立即）14.1410.5910.25

稳定度 KN（1h）14.8411.0610.35

稳定度 KN（2h）11.8410.289.57

稳定度 KN（3h）10.009.889.00

流值0.1mm（立即）33.833.945.5

流值0.1mm（1h）30.241.035.2

流值0.1mm（2h）25.931.733.2

流值0.1mm（3h）24.233.227.5

表5  再生混合料后期强度增长情况判断（动稳定度）

动稳定度60℃  次/mm1天3天7天标养

新添加环氧沥青油石比

2.2%（立即）

保温（1h）

保温（2h）52088622

保温（3h）68339555

新添加环氧沥青油石比

2.5%（立即）

保温（1h）32674159

保温（2h）266867228301

保温（3h）77289644

新添加环氧沥青油石比

2.8%（立即）

保温（1h）14574872

保温（2h）232845458639

保温（3h）49827946

由数据可以看出，尽管旧料的合成级配十分粗糙，与经典级配理论相比存在瑕疵，但混合料的马氏指标与普通改性沥青混凝土并无显著差异，再生后的混合料路用性能指标十分优秀，普通沥青混合料几乎无法达到这样的性能。而且，施工所需的容留时间条件也并不苛刻。需要注意的是，混合料的保温时间对再生混合料的体积参数和后期强度增长的影响比较显著。当保温时间过长，混合料的孔隙率明显增加，再生路面容易出现渗水现象。另一方面，若保温时间过短，则后期强度增长相对缓慢。其原因是，热固性环氧沥青的交联固化反应需要一定的外界热量（能量）才能良好的进行。当混合料拌合完成后，若立即进行摊铺施工，则混合料的温度快速下降，热固性反应吸收的外界热量不够充分，固化程度较低，因而后期动稳定度增长缓慢，需要更长的自然养生才能开放交通。

环氧沥青再生混合料这一特性提示研究人员，普通的沥青混合料要求拌合后快速摊铺施工，是担心温度下降，沥青粘度增加，带来碾压阻力增加。而环氧沥青热再生混合料则需要保温一段时间，以便化学反应进行的比较充分，缩短后期的养护时间。环氧沥青的这一特征还意味着，环氧沥青再生混合料从拌合出锅到进入摊铺机的时间应有所限制，不能过短也不能太长，1-2小时可能是必要的。保温时间差异过大，不仅会带来孔隙率以及后期强度增长问题，还会造成混合料内部阻力不同，致使相同碾压后路面的表观纹理等出现差异。

第三节：不同外界因素对再生混合料性能的影响

在了解了环氧沥青再生混合料的性能后，下一步的研究工作是比较不同的外界因素发生变化时对再生混合料性能可能带来的影响。

5.3.1旧料分档（级配）对混合料性能的影响

面对含有沥青油团颗粒而且级配混乱的旧料，为降低旧料使用前的处理难度，我们必须选择一种现实中可行的简单分档方式，将回收料分成粗细两档或三档，然后研究并验证，在粗略的旧料分档情况下，再生的环氧沥青混合料是否同样也能满足道路的使用需要。

  宁波XX路段的回收料抽提得到的特征如下表1，按8mm筛网将旧料分成粗细两档，按粗细比=63:37组合，其合成后的级配见表2，添加不同油石比的1230-40型环氧沥青后得到如下混合料特征见表3。另一组分档是用9.5mm和4.75mm的筛网将旧料分成粗细三档，旧料重新合成的粗细比例为35:37:28见表4，合成级配曲线见表5，添加不同油石比后得到混合料特征见表6。

表1   旧料抽提筛分记录表

混合料试样质量（g）筒与滤纸质量（g）抽提后筒与滤纸、矿粉质量（g）干料质量（g）矿粉质量（g）纤维质量（g）沥青质量（g)油石比（%）

1114.7531.2584.71017.4 53.5 043.8 4.1

1161.8543.7638.41022.5 94.7 044.6 4.0

筛孔尺寸mm13.29.54.752.361.180.60.30.150.075

旧料原始通过率（%）95.9 83.8 52.5 36.1 26.3 21.0 14.8 12.7 9.3

分两档的合成级配96.079.348.236.627.922.615.613.49.7

图2   两档旧料合成级配曲线图

表3  再生混合料基本性能试验结果

环氧沥青添加油石比  %2.22.52.8

马歇尔稳定度60℃  KN11.8410.289.57

流值25.931.733.2

击实孔隙率    %3.83.33.1

动稳定度60℃次/mm标养

（120℃16h）8622109837903

自然养生3天476560025884

水稳定性残留稳定度比（%）91.389.6

冻融劈裂强度比（%）95.783.5

-10℃小梁低温弯曲应变2922×10-63684×10-63366×10-6

表4  三挡旧料抽提结果和合成级配

筛孔尺寸mm13.29.54.752.361.180.60.30.150.075油石比（%）

9.5mm以上（35%）79.8 37.1 19.4 16.3 14.4 13.3 11.3 10.4 8.2 2.8

4.75-9.5mm（37%）100.0 99.6 33.6 20.2 18.1 16.8 14.4 13.2 10.3 3.0

0-4.75mm（28%）100.0 100.0 100.0 86.0 68.5 55.4 35.8 30.2 21.5 6.3

三档料合成级配92.977.847.237.330.926.419.317.012.74.1

图5  三档旧料合成级配曲线图

表6   再生混合料基本性能试验结果

环氧沥青添加油石比  %2.22.52.8

马歇尔稳定度60℃  KN10.2610.359.66

流值36.835.231.2

击实孔隙率    %3.83.32.8

动稳定度60℃次/mm标养

（120℃16h）8927112528655

自然养生3天549768555260

水稳定性残留稳定度比（%）92.287.6

冻融劈裂强度比（%）89.486.3

-10℃小梁低温弯曲应变2868×10-63261×10-63629×10-6

由上述试验数据可知，旧料不同分档对再生混合料的综合路用性能影响很小。其结论是，面对级配变异的旧料，通过适当调整环氧沥青的油石比可以有效地降低级配变异对最终路用性能的影响，即，采用环氧沥青进行再生可以有效地降低对旧料级配的要求。

5.3.2 不同矿质材料对混合料性能的影响（贵州料试验）

采用5.3.1同样的研究方法也可以用来比较不同的矿质材料对混合料性能的影响。从贵州铜仁地区乡镇公路铣刨获得旧沥青混合料，该矿料为当地产石灰岩，抽提后发现，旧料的沥青和矿粉明显少于正常的含量。按8mm和4.75mm筛网将旧料分成粗中细三档，按粗细比=49:8:43组合，其合成后的级配见表2，添加不同油石比的1230-50型环氧沥青后得到如下混合料特征见表3。

表2  旧料分档合成级配结果

筛孔尺寸mm13.29.54.752.361.180.60.30.150.075油石比（%）

粗料（49%）97.4 84.6 42.2 19.0 13.2 11.8 9.9 8.5 7.7 2.7

中料（8%）10098.8 28.1 12.0 10.5 9.5 7.7 6.4 5.6 2.9

细料（43%）100.0 100.0 99.8 71.2 50.8 40.1 28.1 22.1 18.8 5.2

合成级配98.792.465.840.929.223.817.614.212.3/

AC-10

级配中指100.095.060.044.032.022.516.011.06.0/

图2   三档旧料合成级配曲线图

表3   再生混合料基本性能试验结果

环氧沥青添加油石比  %2.83.13.5

成型时间   h222

马歇尔稳定度60℃  KN13.7914.9713.86

流值26.931.528.1

击实孔隙率    %5.84.33.1

动稳定度60℃次/mm标养

（120℃16h）7418108099317

自然养生3天546687787620

水稳定性残留稳定度比（%）67.683.895.6

冻融劈裂强度比（%）75.280.496.5

-10℃小梁低温弯曲应变1979×10-62775×10-62719×10-6

由该试验数据可知，新加油石比需要达到3.3-3.5%，再生混合料体积参数和路用性能才能满足要求。其原因是原旧料来源于旧的乡镇公路，混合料明显缺少沥青和矿粉。再生时只能以多加环氧沥青的方式降低混合料的空隙。但从车辙动稳定度情况来看，石灰岩矿质和缺少沥青的旧料也不对再生混合料的路用性能产生很大影响。无非是多加一些环氧沥青不够经济而已。如果多添加的是普通沥青，设计者还需担心沥青混合料的高温流变问题，而添加环氧沥青因其固化后的固体特征则无需有这种担忧。1230-50型环氧沥青，其基质沥青的添加量超过了60%，但从试验数据看，再生混合料的综合性能仍然十分优秀。

5.3.3 SMA型旧料对再生的影响

  严格的说，AC型旧料和SMA型旧料应属于旧料级配和油石比变异应研究的范畴，本质上没有区别。但因SMA混合料中含有更多的沥青和矿粉细料，且今后可能面临更多的再生应用，故对SMA旧料进行单独的研究比较。某路段SMA铣刨料抽提后的特征如下表。将SMA旧料按8mm筛网将旧料分成粗细两档，按粗细63:37组合，其合成后的级配如表2，旧料油石比4.2%。添加不同油石比的1230-40型环氧沥青后得到如下混合料特征如表3。

表1  SMA旧料抽提筛分记录表

混合料试样质量（g）筒与滤纸质量（g）抽提后筒与滤纸、矿粉质量（g）干料质量（g）矿粉质量（g）纤维质量（g）沥青质量（g)油石比（%）

1171.6529.3645.31008.2 116.0 0.347.1 4.2

1131.4543.7627.71000.6 84.0 0.2 46.6 4.3

筛孔尺寸mm13.29.54.752.361.180.60.30.150.075

旧料通过率（%）95.0 76.2 48.6 35.7 27.1 22.1 16.5 14.6 11.1

旧料合成级配93.374.650.938.529.225.317.315.012.1

图2  旧料合成级配曲线图

表3   再生混合料基本性能试验结果

环氧沥青添加油石比  %2.22.52.8

马歇尔稳定度60℃  KN10.8410.289.56

流值37.931.732.8

击实孔隙率    %4.23.42.7

动稳定度60℃次/mm标养

（120℃16h）863390927848

自然养生3天576374225567

水稳定性残留稳定度比（%）87.692.4

冻融劈裂强度比（%）89.488.2

-10℃小梁低温弯曲应变2719×10-63251×10-63688×10-6

由试验可知，SMA旧料对再生也不构成重大影响。而且随着环氧沥青添量的增加，混合料的水稳定性和低温弯曲性能似乎更好一些，说明，旧料中丰富的沥青和矿粉含量对再生是有正面帮助的，环氧沥青的添加量可以更少一些，再生的代价更低。

5.3.4部分添加新矿料对混合料性能的影响

为适应当前再生搅拌站生产处理“蓝烟”的需要，新料干燥筒必须打开火焰加热。为烧掉这些蓝烟，初步拟定，在旧料中添加10%10-13mm新石料，与旧料一起拌合生产。本试验的目的是考察少量的新料添加是否对再生料的综合性能构成影响。

旧料仍按8.0mm筛分成粗细两档，粗：细=63:37；旧料粗颗粒中用10%的新矿料替换，使新石料：粗：细=10:53:37。其合成后的级配如表1，添加不同油石比，得到混合料特征如表2。两厢对比显示，掺10%新矿料对再生料性能影响不大。

表1  掺新石料合成级配结果

筛孔尺寸mm13.29.54.752.361.180.60.30.150.075油石比（%）

旧料合成级配96.079.348.236.627.922.615.613.49.74.2

掺10%新料合成级配95.273.045.934.726.321.214.612.69.1

图1 旧料合成级配曲线图

表2  再生混合料基本性能试验结果

级配两档旧料合成级配掺10%新料合成级配

环氧沥青添加油石比  %2.82.8

成型时间  h 22

马歇尔稳定度60℃  KN11.0710.97

流值35.535.6

击实孔隙率    %2.63.8

动稳定度60℃次/mm标养

（120℃16h）790310975

自然养生3天44585957

水稳定性残留稳定度比（%）89.692.4

冻融劈裂强度比（%）83.588.6

-10℃小梁低温弯曲应变3598×10-63373×10-6

5.3.5 拌合温度对混合料性能的影响

环氧沥青再生混合料摊铺碾压，选择合适的温度范围。环氧沥青再生混合料对温度很敏感，温度过于高混合料固化反应快，施工容留时间仓促，反之温度低，混合料后期强度增长缓慢。因此，对再生混合料拌合、摊铺和碾压，选择合适的温度范围是必要的。选择相同的旧料级配和油石比以及添加环氧沥青，试验的区别仅仅是混合料温度的不同，试验结果如下。

表  拌合温度对再生混合料性能的影响

不同拌合温度  ℃110120130

环氧沥青添加油石比  %2.52.52.5

成型时间   h222

马歇尔稳定度60℃  KN7.8510.289.56

流值25.531.726.8

击实孔隙率    %3.53.44.6

动稳定度60℃次/mm标养

（120℃16h）5568781810337

自然养生3天379357287896

水稳定性残留稳定度比（%）88.290.888.6

冻融劈裂强度比（%）83.486.586.1

-10℃小梁低温弯曲应变3415×10-63598×10-63151×10-6

试验结果显示，随着混合料温度的提高，环氧沥青交联固化的程度增加，孔隙率和抗车辙能力均趋于增加，提示，施工时间将明显缩短。未见其它影响。

不同温度成型车辙试件

5.3.6旧料含水量对混合料性能的影响

为了验证旧料的含水量是否对再生料的综合性能构成影响，将旧料分成三种类型进行对比试验，（露天堆放淋雨的湿料、棚内堆放潮湿料和经人工晾干的干料）。保持其它试验要素不变，其差异应该是含水量不同带来的影响。该结果显示，当旧料含水量达到2%以上时，再生混合料的性能出现了明显的差异，见下表。说明旧料再生前筛分晾晒是十分必要的。从控制混合料拌合温度的角度讲，事前晾晒减少旧料的含水量也是十分必要的。

表   旧料含水量不同对再生混合料性能的影响

旧料类型干料潮湿料湿料

旧料含水量  %0.41.02.0

环氧沥青添加油石比  %2.82.82.8

成型时间   h222

马歇尔稳定度60℃  KN11.1310.438.10

流值41.029.242.0

击实孔隙率    %2.23.74.9

动稳定度60℃次/mm标养

（120℃16h）875469934224

自然养生3天534335151981

水稳定性残留稳定度比（%）91.7

冻融劈裂强度比（%）86.6

-10℃小梁低温弯曲应变3035×10-62782×10-62808×10-6

不同含水量车辙试件

5.3.7 外界水对再生混合料的影响

研究外界水对再生混合料的影响是为了模拟再生混合料施工期间突然降雨的情况。外界水进入混合料内部或只是外部泡水应该会对再生混合料的固化构成显著影响，这种情况应分为两个工况进行考虑。一是在混合料孔隙率形成之前较松散的摊铺工况，另一个是碾压施工结束（孔隙率成型之后）的淋雨或泡水工况。模拟摊铺工况为，按混合料重量加1%水，然后成型试件。模拟碾压后的工况为，先在无水状态下成型试件并标养4小时（120℃），然后浸泡水中6小时，最后再养生12小时（120℃）。模拟碾压后自然养生的条件为，自然养生1天，然后浸泡水中6小时，再自然养生2天。

表   外界水对再生混合料性能的影响

不淋水工况摊铺时的工况碾压后的工况

环氧沥青添加油石比  %2.82.82.8

成型时间  h333

马歇尔稳定度60℃  KN9.107.348.87

流值36.720.923.8

击实孔隙率    %4.06.34.2

动稳定度60℃次/mm标养

（120℃16h）9518686714075

自然养生3天545855888988

水稳定性残留稳定度比（%）90.1

冻融劈裂强度比（%）89.6

-10℃小梁低温弯曲应变3598×10-63279×10-63738×10-6

空隙率形成前车辙试件

空隙率形成后车辙试件

对比试验的结果表明，混合料在固化前进水明显会对胶结料的固化产生影响，导致马氏稳定度降低，孔隙率增大。而碾压完成后的混合料因孔隙率较小，再泡水并不能进入到混合料内部，因而对混合料最终性能不构成显著不利影响。

第五章研究小结：

总结综上研究成果，归纳总结再生用环氧沥青混合料应具有如下技术要求。再生用环氧沥青混合料应具有如下技术要求表

环氧沥青再生混合料性能基本要求

检测项目技术要求试验方法

环氧沥青添加油石比  %2-3

马歇尔稳定度60℃  KN≥8

流值      mm-120-50

击实孔隙率    %2-4

施工容留期  h (115℃)≥1.0

动稳定度60℃次/mm自然养生3天（25℃）≥2000

标养（120℃16h）≥4000

水稳定性残留稳定度比（%）≥80

冻融劈裂强度比（%）≥85

-10℃小梁低温弯曲应变  10-6≥2500

第六章 对环氧沥青再生混合料特性的深入研究（与江苏院一起做？）

6.1再生混合料的模量问题

6.2再生混合料的疲劳和耐候问题

6.3足尺的加速加载试验

本章小结：环氧沥青再生混合料的特性

第七章 再生混合料施工对设备和材料以及施工工艺的要求

7.1对旧料的分类和管理问题

尽管使用环氧沥青作为再生用胶结料可以适当放宽对旧料的级配要求，但我们仍然不能回避对旧料的管理问题。从热拌沥青混合料的常识可知，旧料的含水量的变化波动会对再加热时的拌合温度控制影响。在有条件时，旧料应经过晾晒，去除旧料中过高的含水量。

从外界因素变化对再生混合料性能的研究可知，旧料的级配组成对再生料的性能还是会构成一定的影响。旧路面回收料拉运回拌合场地后，应进行晾晒和破碎筛分，按后期再生的需求分成粗细2-3档分别存放。再生料配合比设计时，分档存放的粗细料会有利于提高配比设计的代表性，减少旧料级配剧烈变异影响再生混合料的品质。

7.2对当前再生设备的改造要求

采用环氧沥青进行热再生需要对现有再生拌合设备进行适当的改造，其主要内容是增加环氧沥青的A、B组分的称量系统和相应的储存加热系统。

在环氧沥青再生推广的初期，环氧沥青的到场方式应是铁桶包装，拌合场应配备相应的加热脱桶设备以及A、B组分的加热储存罐。应特别注意，存放A、B组分的加热储存容器应具有搅拌装置，保持罐内的A或B组分处于运动循环状态，避免A或B组分长时间静止，局部过热，产生变质或胶凝。B组分应按每日需要的数量安排脱桶和加热保温，不可将B组分保存在罐内长时间连续加热。B组分的加热温度应严格控制不超过80或90℃，并随时观察注意粘度的变化。一般每5-7天过后，应将罐内存留的B组分全部放空，重新添加新鲜的B组分胶结料，避免胶结料在罐内长时间加热储存引起变质。因此，A、B组分的加热储存罐的底部还应设置出口阀门，以便将罐内的排出。详见5.1.3节的论述。

7.3 拌合与称量

由再生干燥筒加热的旧料经称量后直接放入拌合锅。环氧沥青胶结料应单独称量，A、B组分可以采用累进的方式进行称量，催化剂可以由人工或设备自动添加，当A、B组分和催化剂添加完成后环氧沥青胶结料应被搅拌均匀，然后再按程序控制添加进混合料拌合锅内与加热的旧料进行搅拌。被预先加热至约130-140℃的70#基质沥青应在环氧沥青（A+B）进入拌合锅搅拌约10-15秒后再加入拌合锅与再生料一起搅拌，搅拌时间一般不少于60秒。每日施工结束后，所有A+B存留或经过的管路应注意及时清洗，防止A+B组分反应后形成胶状物积累，堵塞管路或影响称量精度。

最好能画一张图，形象地表明脱桶机、储油罐、油管和沥青称量斗之间的关系，说明注意事项。

7.4 混合料运输和摊铺碾压

因拌合站设计理念的原因，当前拌合站的再生干燥筒产量一般较小，每锅料的拌合及等待时间较长，若采用大型自卸车装料运输则可能导致第一盘装料与最后一盘装料时间间隔过长，再生混合料固化程度出现较大差异。故应尽量采用小型自卸车装料运输，保持每车料加热保温的时间尽可能相对一致。拌合站应向运输司机发放拌合时间记录表，记录该车混合料的拌合温度和出料时间。摊铺现场的施工队长应根据每车料的温度和到场时间统一安排每车摊铺的顺序和必要的保温时间，争取使每车料的保温固化程度大体一致，预计每车料的保温时间应控制在1-2小时之内，具体应以能获得良好的摊铺碾压效果为准。应严禁放弃对保温时间的管理，提前摊铺使混合料丧失后期较快的强度增长，或因保温固化时间偏差过大，造成混合料内部阻力明显不同，影响碾压后的路面外观质量。

环氧沥青再生料摊铺时注意及时清除摊铺机边角的位置，避免混合料在这些部位长期存留形成“死料”。路面碾压密实度的获得应主要依靠胶轮压路机，光轮压路机的作用应主要用于收迹碾压，保证路面的平整度。压路机在环氧沥青路面上长时间作业应注意压路机可能出现的粘轮问题，应不停顿的在压路机轮的表面涂刷隔离剂，清理粘连物，必要时应铺设彩条布进行隔离。

7.5养生固化及开放交通

应在施工现场取料成型马歇尔和车辙试件，并放置在现场与路面一起养生固化。通过检测试件和现场的钻芯取样来判定是否可以开放交通。一般来说，自然养生固化3天左右的动稳定度可以达到2000次以上。其开放交通的依据是外界车辆荷载不能破坏同样稳定度的普通沥青混凝土路面。

第八章  工程试验段和现场检测情况

本章提要：本章的主要内容是介绍两个实体工程试验段的试拌试铺以及现场检测的情况。通过实体试验段见证新技术的实用可行性。

1、贵州铜仁试验段

2、宁波绕城高速试验段

第九章  综合的经济比较和环境效益比较

本章提要：

第十章  关于新型再生专用拌合站的研究

本章提要：

通过前面的研究我们已经了解，当前常见的再生拌合站是按照旧料与新料掺配的理论制造的，其再生干燥筒的产量以及有毒废气的处理方式不能满足100%使用旧料进行再生的生产需要。特别应注意，该拌合站的控温方式是控制旧料全路径加热时间的一致，依靠各外界因素的稳定而获得稳定的出料温度。而实际上多种外界因素如旧料含水量、旧料上料速度、火焰温度控制等经常出现变化，所以混合料的出料温度并不容易稳定。对于环氧沥青再生混合料而言，这种温度不稳定可能会带来施工的困难，影响再生混合料的性能。我们需要研发制造一种新型高效的环氧沥青再生专用拌合设备，为大规模使用旧料的施工生产提供相应的配套服务。想象中，该新型专用拌合站应该具有如下特征和要求：

1）不以固定的加热时间控制温度，改为由出料温度直接控制。即，在一定的火焰（热气）温度下，不管旧料加热时间的长短，只要再生混合料达到设计温度，即将混合料出锅，从而规避旧料含水量、旧料初始温度、上料速度等多种因素对混合料温度的影响，大幅提高再生混合料的温度准确性。

2）由一套冷料供应系统供应多台自动加热的拌合锅，大幅提高旧料再生的拌合产量。

3）加热旧料产生的炙热废气应与待再生的旧料进行逆向热交换，将废气的热量预先传递给旧料，同时利用旧料的逆向交换吸附废气中的有毒有害成分，进而节约能源，促进环保排放。

4）新型的专用拌合站也能适应新沥青混合料的拌合。在不开加热的情况下，该拌合站还能适应常温混合料的拌合生产需要，例如RA混合料的拌合生产。

5）新型的专用拌合站的体积应较小，方便安拆和搬运。

当然，这样的拌合站前人没有做过，没有先例可循，研发制造的难度可想而知。研发制造这样一台新型再生拌合站需要解决以下技术问题：

*拌合站的总体布局

*拌合锅热气进出的细部构造

*混合料加热和放料的红外自动温控系统

*热气进口温度与燃烧器火焰自动调节的控制系统

*废气出口余热的利用与“蓝烟”和灰尘的处理系统

*冷料级配控制系统和全路径防灰尘措施

*矿料自动称量系统和分料三通的布局

*环氧沥青的脱桶和加热以及沥青称量系统

*拌合站全局电器控制的线路布局以及关键点视频显示和中控系统

当前，新型再生拌合站的发明专利已经由宁波天意公司申请并获得批复公开，原理设计工作已基本完成，待合适的时机完成机械加工图设计，制作第一台样机。

第十一章  关于后续研究的思考

本章提要：

1）建胶结料厂