再生沥青混合料可改善路用原材料缺乏的现状，与提倡的绿色公路理念相一致^[1]，因此再生沥青混合料的使用已经成为道路工程中的一种趋势^[2]。生产工艺对再生沥青混合料的路用性能具有至关重要的影响，国内外关于再生沥青混合料生产工艺的研究已取得了一些成果。在拌和温度方面，曹卫东等^[3]通过高低温弯曲蠕变试验发现, 适当提高拌和温度可改善再生沥青混合料的低温性能；耿九光等^[4]根据最佳拌和黏度范围确定再生基质沥青混合料的最佳拌和温度为152~158 ℃。在拌和时间方面，陈静云等^[5]发现延长拌和时间将有助于提升高比例再生沥青路面材料(RAP)再生沥青混合料的低温抗裂性，保证新旧料充分拌和对于再生工程质量至关重要；Madrigal等^[6]研究发现较低的拌和温度和拌和时间会使再生沥青混合料的抗裂性能下降。在拌和次序方面，王雪莲等^[7]通过分析厂拌热再生工艺参数和拌和次序发现，再生剂先与RAP拌和，再与新沥青及新集料拌和，这种工艺顺序可使再生混合料更密实、更均匀，高温性能显著提高；Yang等^[8]通过正交试验研究发现，先将RAP与再生剂在加热状态下混合, 再添加新集料, 最后加入新沥青和矿粉并混合均匀，这种拌和次序可以使再生沥青混合料路用性能提高。目前国内外针对再生沥青混合料生产工艺的确定主要依据某一方面或几方面的技术性质，然而技术指标不同确定得到的工艺参数也不尽相同，因此需要选用一种科学的方法，基于多指标综合提出再生沥青混合料的适宜生产工艺。

模糊意见集中决策法是用来选优的排序方法，在生产生活中应用较多，能真实反映对象的优劣，改善部分传统评价方法中出现误判的情况^[9-11]。模糊意见集中决策法在再生沥青混合料生产工艺评价中应用较少，本研究采用模糊意见集中决策法全面地分析试验数据，可保证所确定的最佳生产工艺方案具有较高可靠度。

本研究通过马歇尔法设计了再生沥青混合料AC-16C，并在不同生产工艺(拌和温度、拌和时间、掺料拌和次序、储存时间)下成型再生沥青混合料试件，分别研究了不同生产工艺对再生沥青混合料试件体积指标、高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性的影响。基于不同毛体积密度和空隙率及路用性能指标(动稳定度、最大弯拉应变、冻融劈裂强度比、残留稳定度)，采用模糊意见集中决策法确定了再生沥青混合料的适宜生产工艺。本研究结果可为实际生产参数提供参考，同时在一定程度上达到节约能源的目的。

RAP为AC-13C铣刨料，分为2档：0~10 mm和10~20 mm，RAP级配见表 1。通过抽提试验得到10~20 mm档RAP中沥青含量为3.43%，0~10 mm档RAP中沥青含量为5.0%，旧沥青技术指标见表 2。粗集料和细集料均为石灰岩，技术指标见表 3。矿粉的技术指标见表 4。新沥青为双龙70^#A级道路石油沥青，技术指标见表 5。

采用马歇尔法对再生沥青混合料的配合比进行设计。RAP总掺量为20%，其中10~20 mm档RAP掺量为18%，0~10 mm档RAP掺量为2%，油石比为4.25%，新沥青用量为3.53%。再生沥青混合料的矿料级配如表 6所示。

为探究不同拌和温度、拌和时间、储存时间对再生沥青混合料性能的影响，本研究采用控制变量的方法在每组试验下设置4个不同的拌和温度、拌和时间和储存时间，所采用的拌和次序为新集料+RAP、沥青、矿粉。具体拌和工艺参数如表 7所示。在研究拌和次序对再生沥青混合料性能影响时，5组拌和次序中在拌和前均需进行矿粉预热，5种不同生产工艺如图 1所示。

图 1 不同生产工艺 Fig. 1 Various production processes

图选项

(1) 车辙试验：室内成型30 cm×30 cm×5 cm车辙板，测试温度为60 ℃，采用动稳定度表征再生沥青混合料的高温稳定性。

(2) 低温弯曲试验：试件尺寸为25.0 cm×3.0 cm×3.5 cm的棱柱体小梁，试验温度为(-10.0±0.5)℃，加载速率为50 mm/min，采用最大弯拉应变来表征再生沥青混合料的低温抗裂性。

(3) 水稳定度试验：采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验评价再生沥青混合料的水稳定性。浸水马歇尔试验采用ϕ101.6 mm×63.5 mm的标准马歇尔试件，浸水温度为60 ℃，浸水时间为48 h；冻融劈裂试验采用马歇尔试件的尺寸为直径(101.60±0.25)mm，高(63.5±1.3)mm，测试温度为25 ℃，加载速率为50 mm/min，冷冻温度为-18 ℃，冷冻时间为16 h，浸水温度为25 ℃，浸水时间为2 h。

采用模糊意见集中法中的Borda数法对方案进行评价。Borda数法的数学原理是基于方案进行排序和组合评价，同时考虑了不同排序方法下排序名次的差异和相应评价方法下各项目的得分值，通过此方法可以将论域中的对象进行排序，选出最优方案。设论域(被评对象的集合)U= {u₁, u₂, …, u_n}，m个人对论域U中所有的对象进行排序，发表m种意见为：

(1)

式中, V为意见集合; v_i为i种意见的排序，即U中对象的某一种排序。若u_j在第i种建议v_i中排第k位，令B_i (u_j)=n－k, (k=1, 2, …, n)，则B (u_j)= 称为u_j的Borda数。将U中所有对象按照Borda数大小进行排序，可以得到综合意见，其中max B (x)为最优^[12]：

(2)

(3)

每组试验设计n个不同的生产工艺方案，记为方案U= {u₁, u₂, …, u_n}。在探究拌和温度、拌和时间、储存时间时n取值为4，在探究拌和次序时n取值为5。毛体积密度、空隙率、动稳定度、最大弯拉应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比6项指标作为评价意见，记为V= {v₁, v₂, …, v₆}。对每项指标的试验结果进行排序，其中对空隙率进行排序时，按照空隙率与设计空隙率(4%)之差的绝对值由小到大排序，其他指标由大到小排序，由式(2)和式(3)计算Borda数。如探究拌和温度对再生沥青混合料路用性能影响时设计了4组不同温度(155，165，175，185 ℃)，记为温度方案U= {u₁, u₂, u₃, u₄}，以毛体积密度、空隙率、动稳定度、最大弯拉应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比作为评价意见记为V= {v₁, v₂, …, v₆}。式(2)中B_i(u_j)的取值以毛体积密度为例，毛体积密度由大到小排序为u₄，u₃，u₂，u₁。由此可得B₁ (u₁)= 4－4=0；B₁ (u₂)=4－3=1；B₁ (u₃)=4－2=2；B₁ (u₄)=4－1=3。由式(3)确定每个生产工艺方案的Borda数，Borda数最大的方案即为最优方案。

不同拌和温度下再生沥青混合料的试验指标如图 2所示。由图可知，再生沥青混合料毛体积密度在试验范围内随拌和温度升高而增大，空隙率随拌和温度升高而减小。这是由于适当升高拌和温度有助于RAP与新集料均匀地混合^[13]，使空隙率减小，毛体积密度增大。沥青对温度比较敏感，温度过高易使沥青老化，高温性能升高，故动稳定度随拌和温度的升高而增大^[14]。最大弯拉应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比随着拌和温度的升高先增大后减小，峰值均在165 ℃。由此可知，适当提高拌和温度有助于改善再生沥青混合料的水稳定性和低温抗裂性，但拌和温度过高会使水稳定性和低温抗裂性降低^[15-17]。这是因为适当提高拌和温度可使RAP软化并有助于新旧沥青融合，而拌和温度过高易使沥青老化，导致再生沥青混合料的低温性能和水稳定性能下降。

图 2 不同拌和温度下再生沥青混合料的试验指标 Fig. 2 Experimental indicators of recycled asphalt mixture at different mixing temperatures

图选项

4组不同拌和温度155，165，175，185 ℃分别记为u₁，u₂，u₃，u₄，对评价决策的指标进行排序，由式(2)和式(3)计算不同拌和温度方案的Borda数，排序及计算结果如表 8所示。根据模糊意见集中决策法，165 ℃对应的Borda数最大，故再生沥青混合料综合性能最佳的拌和温度为165 ℃。

在不同拌和时间下测试再生沥青混合料6项试验指标，如图 3所示。由图可知，再生沥青混合料的空隙率随着拌和时间延长而减小，这说明延长拌和时间可以使再生沥青混合料拌和均匀^[18]，从而降低再生沥青混合料的空隙率，提高其抗水损害能力。再生沥青混合料的动稳定度随拌和时间的延长而增大，这是由于延长拌和时间，能够促进新旧沥青融合，进而改善再生沥青混合料的高温性能^[19]。最大弯拉应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比在180 s时均处于峰值，主要原因在于适当延长拌和时间可以促进新旧沥青融合^[20]。拌和时间过长，沥青薄膜老化，将对再生沥青混合料低温性能^[21]和水稳定性产生不利影响。

图 3 不同拌和时间下再生沥青混合料试验指标 Fig. 3 Experimental indicators of recycled asphalt mixture at different mixing time

图选项

将4组不同拌和时间60，120，180，240 s分别记为u₁，u₂，u₃，u₄，对评价决策的6项指标进行排序，由式(2)和式(3)计算不同拌和时间方案的Borda数，排序及计算结果如表 9所示。根据模糊意见集中决策法，180 s对应的Borda数最大，故拌和时间为180 s时生产的再生沥青混合料综合路用性能最优。

按图 1中5组不同掺料拌和次序拌制再生沥青混合料并进行试验测试其路用性能指标，如图 4所示。

图 4 不同掺料拌和次序下再生沥青混合料试验指标 Fig. 4 Experimental indicators of recycled asphalt mixture at different mixing sequences with admixtures

图选项

由图 4(b)可知，再生沥青混合料的动稳定度由大到小依次为⑤，④，③，①，②。工艺②中RAP、新集料、新沥青一起干拌，造成新旧集料混合不均匀，所以工艺②的动稳定度低于传统拌和工艺①。工艺③先高温干拌RAP，促进RAP软化分散，使新旧集料混合更均匀，且高温干拌RAP可造成旧沥青二次老化，与传统拌和工艺①相比动稳定度有所提高。工艺④和⑤均将新集料分为新粗集料和新细集料，将新沥青、RAP和新粗集料拌和，使形成的骨架结构更加密实，所以工艺④和⑤的动稳定度高于工艺③。工艺⑤先将新粗集料与RAP干拌，使新旧集料混合均匀，故工艺⑤的动稳定度高于工艺④。

由图 4(b)和(c)可知，再生沥青混合料的最大弯拉应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比由大到小依次为①，③，②，⑤，④。工艺①的低温抗裂性和水稳定性较好是因为它将RAP和新集料一起干拌，使RAP的软化分散程度更好，RAP和新集料可以更加均匀地混合，又避免了旧沥青二次老化。工艺③直接干拌RAP，导致RAP中的旧沥青进一步老化，降低再生沥青混合料的低温抗裂性和水稳定性^[22]。工艺②中再生沥青混合料的低温抗裂性和水稳定性低于工艺③，是因为工艺②将RAP、新沥青和新集料一同搅拌可能导致拌和不够均匀，空隙率增大，再生沥青混合料的抗水损害能力降低^[23]。工艺⑤和④均在最后加入新细集料，新细集料所包裹的沥青少，沥青薄膜厚度影响沥青混合料的性能，以至其低温抗裂性和水稳定性较差。

将5组不同掺料拌和次序①，②，③，④，⑤分别记为u₁，u₂，u₃，u₄，u₅，对评价决策指标进行排序，由式(2)和式(3)计算不同掺料拌和次序方案的Borda数，排序及计算结果如表 10所示。根据模糊集中意见决策法，工艺①的Borda数最大，故工艺①是再生沥青混合料的最佳拌和次序。

储存时间可影响再生沥青混合料路用性能^[23]，通过控制变量的方法在150 ℃恒温烘箱中进行室内模拟试验，不同储存时间下再生沥青混合料试验指标如图 5所示。

图 5 不同储存时间下再生沥青混合料试验指标 Fig. 5 Experimental indicators of recycled asphalt mixture with different storage time

图选项

由图 5可知，再生沥青混合料的动稳定度在试验范围内随着储存时间的延长而增大，即延长储存时间有利于提高再生沥青混合料的高温稳定性。毛体积密度随储存时间的延长先增大后减小。毛体积密度在短时间增加是由于适当延长储存时间有助于新老沥青的融合，有助于再生沥青混合料的击实，空隙率减小，毛体积密度增大；随着储存时间的进一步延长，由于高温作用使得沥青发生老化，轻质油分挥发，沥青变硬变脆，黏附性下降，不利于再生沥青混合料的击实，空隙率增大，毛体积密度减小。残留稳定度随着储存时间的延长而减小，因此长时间高温储存会导致再生沥青混合料水稳定性下降。最大弯拉应变和冻融劈裂强度比随着储存时间的延长先增大后减小，在0.5 h的方案中出现最大值，这是由于短时间储存会促进新旧沥青的融合，长时间高温储存会导致沥青老化，由此可知适当延长储存时间有利于提高再生沥青混合料的路用性能。

4组不同储存时间0，0.5，1.0，2.0 h分别记为u₁，u₂，u₃，u₄，对评价决策的指标进行排序，由式(2)和式(3)计算不同拌和温度方案的Borda数，排序及计算结果如表 11所示。根据模糊意见集中决策法，0.5 h对应的Borda数最大，故再生沥青混合料综合性能最佳的储存时间为0.5 h。

本研究分析了厂拌热再生沥青混合料性能影响的生产工艺，研究了不同拌和温度、拌和时间、掺料拌和次序和储存时间下对再生沥青混合料路用性能的影响。首先，通过马歇尔法确定再生沥青混合料AC-16C的RAP总掺量为20%。其次，采用了控制变量的方法测定了不同生产工艺方案下再生沥青混合料的体积参数和路用性能指标。最后，采用模糊意见集中决策法确定了再生沥青混合料的适宜生产工艺。基于试验所用材料，进行室内试验所得结论如下。

(1) 再生沥青混合料的最佳拌和温度是165 ℃，最佳拌和时间为180 s。

(2) 再生沥青混合料的最佳拌和次序为先将RAP干拌45 s，再加入新沥青搅拌45 s，最后加入矿粉拌和90 s。

(3) 在150 ℃下储存0.5 h，再生沥青混合料的综合路用性能可得到显著改善。