沥青路面混合料一直使用热沥青与集料拌合，形成有一定温度的沥青混合料，然后铺筑成路面结构层。沥青的供应链，一直都是热态；本文将研究用一种特殊的乳化沥青，来替代热沥青材料，拌制成类似热沥青一样的沥青混合料，但其性能和使用方式却具有了巨大的变化。
在这种特殊乳化沥青混合料的体系下，我们重新审视沥青路面回收料（RAP）的再生技术及工艺，能够轻松实现掺配比达到98~100%，同时其性能比肩新料水平，实现大比例的可循环再生利用。此举无疑具有重大环保意义，因为石料和沥青资源都日趋紧缺和昂贵。
我国公路建设已经从大规模建设，逐步进入了以养为主，建养并举的时代。公路路面的结构形式，在重要干线公路、等级公路，仍以沥青路面为主。
沥青的全过程的热态使用，导致环境污染、沥青材料老化、对使用环境要求苛刻等痼疾，至今仍无良方破解。
在高原高寒地带、在潮湿多雨气候变化无常地区、在无人荒漠，建养沥青路面，热体系的热铺热压一途，大幅度限制了沥青路面施工效率，使得造价飙升，甚至技术上无法实施，尤其是国防公路。
若将沥青的使用方式由热态变为冷态使用，不仅仅解决了热态及热老化的问题，更是在使用方式上、在配合比设计上、在强度设计上、在结构层的设计上与热体系的沥青混合料具有了天壤之别。
道路路面的沥青及路面石料，都是最好的材料：沥青为A级，石料都是抗磨耐压高强度的材料。道路路面在维修时，这些材料基本都降级使用或直接当成了垃圾废弃，既污染环境又浪费资源。而最佳的应用方式：厂拌热再生，在现行理论的指导下，其旧料掺配比例不超过30%，如何尽快抢救资源，让这些旧料重新全部回到原结构层中，是当前再生技术研究的前言。
特种乳化沥青替代热沥青生产厂拌沥青混合料
能够将沥青变成常温液体，无非是用有机溶剂将沥青溶解或用水将沥青通过乳化的方式，将沥青“稀释”成液体这两种方法。
有机溶剂溶解沥青，破坏了沥青的路用性能，成本高、污染大，经济上不可行。
特种乳化沥青是沥青在表面活性的作用下，用水将沥青给“稀释”成液体。水蒸发到空气中形成水蒸气，不会对环境形成污染；同时，用水作为溶稀释剂，成本极低，有利于工业化应用。
常规乳化剂在沥青中对沥青的路用性能是否产生影响，对沥青混合料的路用性能的影响，将是乳化沥青替代热沥青的关键。
从我们做过的测试验证，发现绝大部分乳化剂对沥青的水稳定性极为不利。沥青混合料试件放入60℃的水中浸泡，测试其抗水损坏的能力，几乎都不能过关，一般几个小时，试件就产生了崩解。
机理分析与试验研究
产生上述情况的原因，就是沥青中的常规乳化剂再次溶解到热水中，破坏了沥青的胶结强度，从而导致混合料失去强度。
沥青要乳化，乳化剂有亲水基，必然溶解于水；但乳化剂若溶解于水，必然导致混合料中的沥青失去胶结性能；这是一个悖论，也是乳化沥青替代热沥青的关键瓶颈。
通过理论分析，我们认为乳化剂必须具备以下条件，才能具备乳化沥青替代热沥青：
A、 能够将沥青乳化；
B、 温拌后形成了混合料，其亲水基必须能够不溶解于水；
C、 亲水基对集料必须具有较好的结合能力；
D、乳化剂与沥青必须相容；
E、 乳化剂在沥青混合料中，不能够降低混合料的路用性能；
为此，我们开发了一系列的特殊乳化剂，均能够较好的实现以上功能；比如：R24、R24G、R24GA、R25GC、R26、KL90等；不同型号的乳化剂，可以适应不同的沥青及不同的使用状况。
下表，以R25GC为例，测试其混合料路用性能指标如表1：
以上数据表明，特种乳化沥青混合料成型温度在115-120℃温拌温度下，即具有极佳的路用性能，特别是具有极好的抗车辙能力。
马歇尔残留稳定度
马歇尔残留稳定度是测试沥青混合料抗水损坏的关键指标，必须达标。由于沥青中含有活性剂，其与集料的连接，由基质沥青的“粘”连接变为“吸”连接。由被动变为主动，使得特种乳化沥青混合料具有非常好的抗水损坏的能力，其马歇尔残留一般在98%~103%。
冻融劈裂比
冻融劈裂比是反映沥青混合料的抗冻性能的重要指标，冻前冻后的强度比值，来确定沥青混合料在冻融后的强度损失。特种乳化沥青混合料由于沥青与集料拥有较高的连接力，因此，在相同的级配条件下，其冻融劈裂比，一般都在96%~102%之间，可见，其具有很高的抗冻性。
动稳定度
动稳定度反映的是沥青混合料的抗车辙的性能。由于特种乳化剂对集料的强力吸附以及乳化剂对沥青劲度起到补强的作用，乳化剂对无机活性材料的交联，形成第二道交联增强体系，因此，提高了特种乳化沥青的总体连接强度。
经过测试，特种乳化沥青温拌混合料动稳定度最高达到21000次/mm，一般在11000~15000次/mm。由于特种乳化沥青无需加热高温使用，因此导热油炉基本可以不用了。
上图可见，由于特种乳化沥青的发泡效应，大幅度提高了拌合效率，缩短了拌合时间。
沥青路面回收料的全再生---重新回到原结构层
沥青路面的养护大中修中，会将路面全部铣刨下来，然后重新做路面。旧料只能当废料或普通碎石填埋到结构基础或做成路面冷再生的基层中去了。这样的结果，旧料就无法重新回到路面面层中，更不能循环利用了。为此，我们需要解决回收旧料的等值或超值利用的问题。
传统理论认为，沥青老化是因为沥青中的芳香分相移成了沥青质，导致沥青变硬变脆。因此为改善沥青的脆断性，向沥青里面添加减少的芳香分，提高其柔软性，以此来缓解沥青的脆硬程度。
由于沥青的四组分是有合理比例的，破坏了合理的比例关系，将大幅度降低沥青的路用性能。目前，我国在再生技术领域，理论、再生剂跟国外发达国家并没有什么差距，但在应用水平差距较大。我国平均RAP掺配比例为25%左右，美国等发达国家基本可做到35%以上。
2、 再分散再生理论
沥青是原油经蒸馏后，调配组分而形成的稳定工业产品，其形成过程中，经过400余度高温炼制而成，而沥青混合料铺筑到路面后，正常使用温度不超过80℃，如果仅仅通过碾压、振动、光照就使其中的一部分物质转化成另外一种物质，要这种极其温和的条件下产生所谓相移是难以成立的。
我们认为，在自然气候作用下，沥青中的芳香分等轻组分，由小分子基团聚合成大分子基团，轻组分变密实了，自然，沥青也就变脆硬了。使用时间越久，沥青小分子基团聚合就越严重，沥青脆断性就越高。当然，我们不排除有小部分轻组分的散失。
沥青小分子基团聚合还原原理图
这个理论正确吗？
我们通过添加特种活性剂到老化沥青中去，检测其针入度指标，见图5
我们发现，特种活性剂可以使得老化的沥青针入度明显提升。提高特种活性剂比例，将提高针入度，说明，这种活性剂具有明显的分散团聚沥青聚合基团的作用，使得老化沥青获得还原。
特种活性剂对老化沥青及普通基质沥青的影响
对于RAP掺配比例小于50%的情况，可以将再生剂直接加入到沥青中，充分混合，制成再生基质沥青，再将 再生基质沥青在拌缸中与集料拌合。
对于RAP比例大于60%以上的情况，由于RAP占的比例过大，即便用再生基质沥青，其用量有限，在短短的几十秒内与RAP搅拌均匀，使得活性剂渗透到RAP沥青中去是非常困难的。通过大量试验，这样的方法导致的沥青混合料路用性能指标离散较大，质量难以控制。如果提高拌合时间，将大幅度增加生产成本。基本上，拌合时间延长一秒，混合料每吨成本提高一元。
如何做到在正常的拌合时间内，使得再生剂充分地分散到集料胶结层的表面呢？
有以下三个方案：
A、 再生基质沥青发泡：将再生基质沥青制成发泡沥青，喷入拌缸中。
B、 将再生基质沥青制成乳化沥青。
C、 将再生剂改造成具有乳化能力的再生剂，用此再生剂将沥青制成再生型乳化沥青。
三种方案各有优缺点：
方案A，需要增加一套沥青发泡装置。费用不菲。
方案B，方法可行，但要采用拌合型的乳化剂将再生基质沥青乳化，如此一来，将大幅度提高了材料成本。
方案C，难度大，需要改造活性再生剂的活性功能基，使其具有合适的亲油亲水能力，其LHB符合沥青乳化要求，同时又不能对再生性能产生不利影响。但一旦研发成功，这个方法将是最具前景的技术方案。
方案A，仍然保持了热沥青的属性，属于传统热再生领域。能耗较高。沥青常备使用的成本较大。
方案B、C属于乳化再生范畴，其冷链特性，使其能耗较低。乳化沥青无需加热，即可做到常备使用。乳化再生，其再生活性剂由传统的活性再生剂对RAP沥青通过“温柔的”渗透恢复，变为主动猛烈的“爆炸式融合”，此方法大幅度提高了再生混溶效率；正因如此，其RAP的比例最高可达到100%。方案C最值得我们特别关注。
通过研究，我们开发了Z-4EM、Z-4FM、Z-KL90等一系列特种再生乳化剂，对目前市场上常见的重交沥青进行乳化，甚至克拉玛依沥青进行乳化。其改性后的再生剂，对沥青的性能有较大的提升，比如：阻燃、比如强度自恢复等乳化沥青混合料的一些特有的性能，甚至可以将低强度的RAP再生成高强度的沥青混合料，这已经超出了传统再生技术之所能。
4、大比例特种乳化再生沥青混合料路用性能
大比例乳化沥青再生混合料路用性能检测
若在特种乳化沥青再生混合料中添加0.5%~1%的无机活性材料，其动稳定度还可再提高20%以上，同时也改善了马歇尔残留稳定度、冻融劈裂强度比及劈裂强度。劈裂强度最高可达4.2MPa。
新技术展望
1、用再生型的特种乳化沥青制造厂拌热再生混合料，其掺配比可高达100%，不仅路用性能满足规范要求，且极具经济价值和环保价值。
2、特种乳化厂拌全再生混合料与原生料相比，其造价降低30%以上，其强度超过原生料50%以上，同时解决了由于路面养护而产生的废弃物，使得沥青路面回收料这一社会累赘变成了社会宝贵资产。彻底解决了黑色污染问题。
3、拌合型的特种乳化沥青替代传统热沥青体系，不仅可以降低拌和温度，还大幅度提高了混合料的路用性能。由于其特殊的形态，很容开发出高模量乳化沥青混合料、环氧树脂改性乳化沥青混合料、特种阻燃型乳化沥青混合料等衍生技术。▎
▎作者：全国沥青混凝土标准化分技术委员会（SAC/TC458/SC1）李国涛、徐世国
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