RAP旧集料细化程度评价

胡茂密

摘要：当前多采用旧沥青的老化程度对RAP进行分级评价，但这就会忽视旧料级配的影响，特别对旧集料的细化程度缺乏合理的评价指标；然而，当RAP的掺量较大时，旧集料细化会严重影响再生料的配合比设计和路用性能。故本文采用细度模数比、细化度、团粒结构结团程度、细化率等指标对旧集料的细化程度进行评价并基于此对RAP进行分级。

关键字：旧集料；细化程度；细化度；细化率           

0．引言

热拌再生沥青混合料根据抽提或燃烧后旧集料的级配进行配合比设计但并未对直接使用的RAP进行结团状况的测试与评价，这便隐含了在再生过程中RAP团粒结构会完全散开的假设。而实际再生过程中RAP团粒结构并未完全散开，故而仅根据旧集料的级配进行再生料配合比设计具有一定的不合理性。因此，为更好地服务于再生料配合比设计，本文采用细度模数比、细化度、团粒结构结团程度、细化率等指标对旧集料的细化程度进行评价并基于此对RAP进行分级。

1．旧集料细化程度评价指标

某些大颗粒RAP并不是单一的粗集料，而由许多原本分开、各成独立的粒径较小的旧集料在沥青的粘结作用下互相聚合成一个较大粒径的团状颗粒，这种现象称之为RAP的“结团”。这些结团的RAP在抽提后或燃烧后并会分散开来，恢复其原貌，形成许多粒径较小的颗粒，这种现象称之为旧集料的“细化”。为对RAP结团程度、旧集料细化程度进行表征，本文将这两者统称为“旧集料的细化程度”。

凌宏杰等人[1]提出细度模数比指标(抽提后旧集料的细度模数与抽提前RAP的细度模数之比)对RAP结团状况进行量化表征，其计算公式如式1-1~式1-3所示。

式1-1   

式1-2  

式1-3  

式中：为抽提(或燃烧)后旧集料的细度模数；为抽提(或燃烧)前RAP的细度模数；为细度模数比；~为抽提(或燃烧)后旧集料从0.15mm筛孔到37.5mm筛孔的累计筛余(%)；~为抽提(或燃烧)前RAP从0.15mm筛孔到37.5mm筛孔的累计筛余(%)。

黄晓明等人[2]提出了“细化度”的概念，其定义为抽提后或燃烧后旧集料的级配曲线超出规范规定的级配曲线的程度，细化度()的计算公式如式1-4所示。

式1-4  

式中:为旧集料的细化度(%)；为各号筛孔旧集料通过百分率(%)；为规范规定的各号筛孔级配上限通过百分率(%)；为规范规定的各号筛孔级配下限通过百分率(%)。

式1-4中的“规范规定的级配”可以是原路面的设计级配，也可以是根据旧料进行设计的再生沥青混合料的目标级配。

由于集料各个筛孔对沥青混合料性能的影响各不相同，故而，本文根据不同筛孔的重要程度对不同筛孔给予不同的权重系数()。

  式1-5  

式中:为各筛孔的权重系数，根据各筛孔对混合料性能的影响程度划分各筛孔的重要程度；0.075mm、2.36mm、4.75mm这三档集料的筛孔为关键筛孔，故其权重系数均为2；其余筛孔为非关键筛孔，故其权重系数均为1。

在进行再生料的配合比设计时，尽量使合成级配尽可能接近规范规定级配的中值，故特增加一个“中值细化度”，其定义为旧集料级配超出规范规定的级配中值的程度，即旧集料级配曲线在中值以上或以下的绝对面积之和，中值细化度()的计算公式如式1-6所示。

       式1-6

式中：为中值细化度(%)；为各号筛孔规范规定的级配中值通过百分率(%)。

杜晓博等人[3]根据抽提前后级配差异建立了团粒结构结团程度()，其计算公式如式1-7所示。

             式1-7

式中：为团粒结构结团程度；为抽提前RAP各筛孔的分计筛余(%)；为抽提后旧集料各筛孔的分计筛余(%)。

本文在分析燃烧前后级配曲线差异时，利用origin绘图软件求得的燃烧前后级配曲线的积分值，提出“细化率”指标来评价旧集料的细化程度，细化率()按式3-14计算。

               式1-8

式中：为旧集料细化率(%)；为RAP级配曲线的积分值；为旧集料级配曲线的积分值。

2．旧集料细化程度分析

对未分级的RAP进行分档会破坏RAP本身的级配进而导致无法对其细化度指标进行计算，故本节将10-20mm、4.75-10mm、0-4.75mm的RAP按2:4:4、3:5:2、4:3:3、4:5:1、4:6:0的比例重新混合均匀形成重组RAP，因此，本节对244、352、433、451、460、未分级共6组RAP进行细化程度的分析。

表2-1 各组旧集料的细度模数比

重组RAP比例
244	4.59	5.30	0.87
433	4.86	5.74	0.85
352	4.99	5.83	0.85
451	5.33	6.30	0.85
460	5.49	6.38	0.86
未分级	4.78	6.21	0.77

随着重组RAP中0-4.75mmRAP的比例不断降低，RAP和旧集料的细度模数不断增大但增加幅度却较小，故细度模数比并不适合于量化以上各组旧集料的细化程度。经本文大量试验及查阅相关文献资料可知：对于高速公路，当

RAP细度模数比低于0.75时，必须对RAP进行二次破碎后才能使用；对于其他等级公路，细度模数比必须大于0.65。除未分级的旧集料细度模数比较低，且接近于二次破碎的下限(0.75)，其余各组旧集料的细度模数比均大于0.85，故而细度模数比可以作为是否进行二次破碎的条件。

表2-2 各组RAP的团粒结构结团程度

重组RAP比例
244	0.23
433	0.26
352	0.29
451	0.33
460	0.37
未分级	0.43

随着重组RAP中0-4.75mm那档RAP的比例在不断降低，各重组RAP的团粒结构结团程度在不断增大且变化幅度较大。

表2-3 各组旧集料的细化率

重组RAP比例	(%)
244	14.08
433	17.53
352	20.19
451	23.50
460	25.02
未分级	36.41

随着重组RAP中0-4.75mm那档RAP的比例在不断降低，各重组RAP的细化率不断增大且变化幅度较大。

表2-4 各组旧集料的细化度和中值细化度

重组旧集料比例	(%)	(%)
244	18.61	28.44
433	3.05	16.16
352	11.17	30.53
451	11.68	40.77
460	42.91	51.89
未分级	6.88	17.78

经反复试验及查阅大量文献得知：根据细化度对旧集料的细化程度进行等级划分如表2-5所示；根据中值细化度对旧集料的细化程度进行等级划分如表2-6所示。

表2-5 基于细化度的旧集料细化等级划分

(%)
细化程度	轻度细化	中度细化	重度细化
细化分级	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ

表2-6 基于中值细化度的旧集料细化等级划分

(%)
细化程度	轻度细化	中度细化	重度细化
细化分级	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ

根据表2-5和表2-6对以上6组旧集料进行细化等级划分，无论按细化度还是按中值细化度划分，得到的细化等级均一致，具体细化等级如下：轻度细化的有433和未分级；中度细化的有244、352和451；重度细化的有460。

本文经大量试验及查阅相关文献得出：适合再生利用的旧集料细化度指标的建议值为。

3．结语

本文对旧集料细化程度的评价指标进行了总结分析，并采用所筛选指标对旧集料的细化程度进行了评价并基于此对RAP进行了分级，具体结论如下：

（1）细度模数比、细化率和团粒结构结团程度侧重于通过燃烧前后RAP和旧集料的相关指标对比进而评价RAP的结团状况，即该细化程度是指旧集料相对于RAP的细化。

（2）细化度和中值细化度侧重于评价RAP燃烧后得到的旧集料的级配与规范规定的级配的差异程度，即该细化程度指旧集料相对于规范规定的级配的细化。

（3）细度模数比可以用于判断RAP是否进行二次破碎；细化率和团粒结构结团程度可以用于评价RAP的结团状况；细化度和中值细化度则可以评价旧集料级配相对于规范规定的级配的偏离程度。

参考文献(References)：

[1]凌宏杰，王德信，白焕娥等.沥青混凝土路面冷再生工程中旧料结团状况的评价与控制[J].公路，2008(11)：221-225.

[2]黄晓明等.沥青路面再生利用理论与实践[M].北京：科学出版社，2014.

[3]杜晓博，刘晓彤，张宏超等.团粒结构对再生沥青混合料路用性能的影响[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版)，2020，44(06)：1008-1012.