黄晓明，男，1963年1月出生，教授，博士生导师，江苏省教学名师，交通部科技英才和交通部新世纪十百千人才工程第一层次人选。东南大学道路与铁道工程学科负责人，江苏省“333工程”人才培养计划入选者、江苏省“青蓝工程”新世纪学科带头人，澳大利亚道路研究局(ARRB)和美国伊利诺伊大学香槟分校(UIUC)高级访问学者，中国公路学会理事、中国土工合成材料协会理事、国际土工合成材料协会委员、江苏省道路学会道路专业委员会副主任委员。在国内外重要刊物上发表学术论文200余篇，出版专著、教材15部，获得省部级成果奖22项，如“国道205线滨州黄河公路大桥工程综合技术研究”获2005年度山东省科技进步一等奖年N2006年度国家科技进步二等奖，“大粒径沥青混合料柔性基层在老路补强中的应用研究”获2006年度山东省科技进步一等奖，“水泥混凝土路面碎石化综合技术研究”获2008年度山东省科技进步一等奖，“高等级公路沥青路面改造典型结构的研究”获2011年度山东省科技进步一等奖，“南方地区高速公路沥青路面修筑关键技术研究与集成”获2011年度中国公路学会科学技术奖特等奖等。获高等教育国家级教学成果奖一等奖1项、二等奖1项，获高等教育江苏省教学成果奖一等奖3项。

    赵永利，男，1971年6月出生，工学博士，教授，博士生导师。江苏省建筑工程质量鉴定检测专家，从事道路工程结构与材料研究。主持及参与完成国家863项目、国家自然科学基金项目、西部交通建设科技项目及省级科研项目20余项，获省级科技进步奖6项，出版专著、教材5部，获国家发明专利8项，国内外核心期刊发表论文20余篇，SCI、EI收录8篇。

　　《沥青路面再生利用理论与实践》内容包括：沥青的老化机理分析，再生剂的开发与评价，热再生沥青混合料的设计与评价，冷再生沥青混合料的设计与评价，以及再生沥青路面的工程实践等。

　　《沥青路面再生利用理论与实践》：
　　第1章 绪论
　　1.1 沥青路面的再生利用
　　根据中华人民共和国交通运输部规范《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41—2008）的定义，沥青路面再生是指，采用专用机械设备对旧沥青路面或者回收沥青路面材料（reclaimed asphalt pavement，RAP）进行处理，并掺加一定比例的新集料、新沥青、再生剂（必要时）等形成路面结构层的技术。按照再生混合料拌制和施工温度的不同，沥青路面再生可分为热再生和冷再生；按照施工场合和工艺的不同，沥青路面再生可以分为厂拌再生和就地再生。
　　可以看出，沥青路面再生是一个非常广义的概念，为进一步明确不同工艺所产生的效果，本书将其具体分为再生和再利用，其定义如下。
　　再生：以旧料为主要原材料（或之一），按照原有材料性能或接近原有材料性能的要求，对其进行加工和使用的过程。
　　再利用：以旧料为主要原材料（或之一），按照不同于原有材料性能的要求，对其进行加工和使用的过程。
　　从上述定义可以看出，沥青路面厂拌热再生技术和就地热再生技术，属于对旧路面和旧料的再生，而沥青路面的冷再生技术则属于再利用，其两者的主要区别在于新制备混合料性能上的差异。在《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41—2008）中，厂拌热再生和就地热再生混合料的性能要求与新拌沥青混合料一致，而对厂拌冷再生和就地冷再生混合料的性能要求则侧重于劈裂强度，明显不同于热拌沥青混合料，更接近于对基层材料性能的要求。
　　区分再生与再利用，可以更明确对再生后混合料的性能要求。但并不是说再生技术就高于再利用技术，不同的技术和不同性能的再生混合料有不同的工程适用场合。无论是从技术角度还是从环保角度，只要能实现旧料的循环利用，都具有巨大的价值。本书重点以沥青路面的再生技术为主要论述对象。
　　1.1.1  国外沥青路面再生技术的使用
　　对沥青路面有文字记载的再生利用，可追溯到美国人Warren Brothers在1915年进行的探索，其在工厂内，通过对旧沥青层块进行加热，首次实现了重新利用，并取得了较好的使用效果并且节省了可观的费用，但该项技术并未真正引起重视。1956年以后，随着美国州际公路网络的初步形成以及原油价格的上涨，沥青路面的养护与再生技术逐渐被重视起来。1973年石油危机造成全球油价上涨，恰逢美国国内高速公路出现大面积病害，铣刨重修的代价倍增，使得人们对沥青路面再生技术逐渐重视起来。1974年，美国对约5000t回收旧料进行了再生利用；1981年，美国40个州共使用了350万t再生沥青混合料；到1985年，美国使用了近2亿t再生沥青混合料，占全部路用沥青混凝土的1/2。
　　20世纪90年代，美、德等国旧沥青混凝土的再生利用率都在90%以上，1994年美国各州因使用回收旧沥青而节约的费用达3亿美元。美国联邦公路局（FHWA）1998年公布的资料表明，所有50个州的政府公路局几乎都将沥青路面旧料作为骨料及黏结料的代替材料，用以生产与传统沥青混凝土品质相同的热拌再生沥青混凝土，其中旧料的添加量随各州政府的规范而异，一般在10%~50%。近年来，加利福尼亚州在厂拌热再生中，应用了微波技术和高速热气流传热再生新技术，旧料的掺加率达到了90%~100%。
　　日本从1976年开始对旧沥青路面材料进行再生利用，由于日本能源相对匮乏，政府很重视这项技术的研究与应用，还根据使用旧沥青材料数量的多少，给施工企业予以资金补助。1993年，全日本旧沥青路面材料的再生利用率为78%，2000年再生利用率已达到90%。全日本近2000台沥青混合料拌和设备中，一半以上可以生产再生沥青混合料。2002年，日本再生的热拌沥青混合料达4167万t，占路面沥青混合料应用量的55%。
　　西欧国家也十分重视沥青路面再生利用这项技术。联邦德国在1978年，沥青路面旧料回收利用率已接近100%，并率先将再生沥青混合料应用于高速公路的路面维护。在芬兰，几乎所有的城镇都组织进行旧路面材料的收集和储存工作，再生沥青混合料也由以前的主要用于低等级公路的面层和基层，发展到应用于重交通道路路面。法国也已开始在高速公路和一些重交通道路的路面修复工程中推广应用再生技术。2002年欧洲沥青路面协会（EAPA）已通过互联网宣布，其成员国的旧沥青路面材料100%通过再生进行重复利用。
　　苏联很早就对沥青路面再生技术进行了研究，但实际应用相对较少。1979年，苏联出版了《旧沥青混凝土再生混合料技术准则》，提出了适于各种条件下再生利用的方法，其中规定再生沥青混合料只可用于高级路面的基层和低级路面的面层。近年来，俄罗斯沥青路面再生利用技术发展较快，并在生产中广为应用，仅圣彼得堡市因推广沥青路面再生技术每年就可节约沥青达1400t之多。
　　在节省费用方面，比利时的统计表明，再生沥青混合料比普通沥青混合料节省直接费用在12%左右；日本的统计资料显示是5%~10%。在服务寿命方面，美国认为，就地热再生路面为4~8年，厂拌热再生路面为10~20年，就地冷再生路面为10~15年。
　　1997年国际经济合作与发展组织对14个国家的路面材料再生利用情况进行了调查，发表了《道路工程再生利用战略》白皮书，其中沥青路面再生利用的基本情况为：
　　（1）旧沥青路面材料的再生利用率为75%~100%；
　　（2）热再生技术应用最为普遍，再生材料主要用于路面面层结构，极少用作回填材料和其他用途；
　　（3）不论是集中厂拌还是就地方法，冷再生技术推广程度较低；
　　（4）就地热再生技术得到较多国家采用，但只有少数国家推广程度较高。
　　由此可见，欧美发达国家十分重视旧沥青路面的再生应用，基本形成了一套成熟的比较完整的沥青路面再生应用技术，并且制定了相应的技术规范，即对再生沥青及再生沥青混合料的性能进行了规范，极大促进了再生技术的推广应用。表1.1列出了国内外沥青再生方面的研究技术资料。
　　表1.1  国内外沥青再生技术的相关规范
　　出版物 国家及地区 年份
　　《沥青混凝土废料再生利用技术的建议》 苏联 1966
　　《旧沥青混凝土再生混合料技术标准》 苏联 1979
　　《路面废料再生指南》 美国 1981
　　《沥青路面热拌再生技术手册》 美国 1981
　　《热拌再生沥青混凝土施工规范》 联邦德国 1981
　　《沥青路面冷拌再生技术手册》 美国 1983
　　《热拌沥青混凝土基本规范》 英国 1983
　　《再生路用沥青混凝土》 苏联 1984
　　《路面废料再生利用技术指南》 日本 1984
　　《再生沥青混凝土施工指南》 德国 1994
　　《再生沥青混凝土施工规范》 中国台湾 1997
　　1.1.2  国内沥青路面再生技术的使用
　　20世纪50~70年代，我国曾在不同程度上利用过旧沥青材料，但一般只用于轻交通道路、人行道或道路的垫层。70年代初期，山西、湖北等省的公路养护部门，将开挖的旧沥青面层用于维修改造时的基层。湖南省公路部门将乳化沥青加入旧渣油表处面层材料，并分别用拌和法和层铺法修筑了试验路，证明了旧路材料再生利用的技术可行性和经济可行性。1982年，交通部设立沥青渣油路面再生利用课题，对沥青路面的再生机理、再生设计方法与工艺等进行了研究。1983年建设部下达的“废旧沥青混合料再生利用”项目研究中，把旧渣油路面加入适当的轻油使之软化，采用适当改装的普通设备进行混合料的拌和，并在苏州、武汉、天津、南京四个城市铺筑了三万多平方米的试验路。但是，由于当时的生产工艺很不成熟，没有合适的再生机械，更没有足够的资金支持，造成沥青路面再生利用投资大、收益慢，而且再生沥青混合料的质量得不到保证，因此该项技术没有推广起来，甚至许多地方将已改装建成的再生设备相继拆除。
　　20世纪80年代后期，我国开始进行大规模的新修公路建设，沥青路面再生利用技术研究的深化与延伸也一直处于停滞状态。直到90年代中后期，早期建成的大量高等级沥青路面陆续进入大修或改建阶段，沥青路面再生利用技术才重新引起广泛重视。例如，1992年同济大学在槐阜路采用阳离子乳化沥青进行冷法再生沥青路面试验；1996年，湖南省公路部门在低等级旧路改造中使用废机油作为再生剂进行了沥青路面再生利用的应用研究；1997年，江苏淮阴市公路处用乳化沥青冷法再生旧料后铺筑路面等。随着我国高等级沥青路面维修养护量的不断增加，对沥青路面旧料的再生技术研究正逐步深入化、系统化。例如，2000年沈大高速公路营口段沥青路面再生试验，黄晓明等针对克拉玛依AH-70沥青研制出A、B型再生剂。2003年，广佛高速公路路面大修中，沥青下面层设计采用了旧料掺量为20%的再生沥青混合料；同年6月至8月，上海浦东路桥建设公司利用就地热再生技术对沪宁高速公路上海段的沥青路面上面层进行了再生修复。
　　2000年后，我国对沥青路面再生技术的重视程度明显增加，在《“十二五”公路养护管理发展纲要》中将沥青路面的再生利用列为公路养护与管理工作的基本原则。2012年交通运输部又下发了《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》（简称《意见》），明确指出：公路路面材料循环利用是潜力巨大、效果突出的建设养护环保技术之一。据测算，我国仅干线公路大中修工程，每年产生沥青路面旧料达1.6亿t，水泥路面旧料达3000万t。然而，据统计，目前我国公路路面材料循环利用率不到30%，远低于发达国家90%以上利用率的水平。加快推进公路路面材料循环利用工作，对促进公路交通事业可持续发展，节约资源、降低排放及保护环境具有重要意义。《意见》中明确了发展目标：到“十二五”末，全国基本实现公路路面旧料“零废弃”，路面旧料回收率（含回收和就地利用）达到95%以上，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。高速公路到“十二五”末，路面旧料回收率达到100%，循环利用率达到90%以上，其中，东、中、西部分别达到95%以上、90%以上、85%以上；到2020年，高速公路路面旧料循环利用率达到95%以上；普通干线公路到“十二五”末，路面旧料回收率达到95%，循环利用率达到70%以上，其中，东、中、西部分别达到80%以上、70%以上、60%以上；到2020年，普通干线公路路面旧料循环利用率达到85%以上；农村公路在“十二五”期间，要积极开展路面旧料的回收与循环利用，到2020年，基本实现路面旧料的回收与循环利用。同时，交通运输部还专门安排了交通运输节能减排专项资金。
　　我国政府相关部门对沥青路面的再生利用也相当重视，原国家经贸委办公厅转发的财政部、国家税务总局联合发布的文件中明确规定，自2001年1月1日起，掺加不少于30%的旧沥青路面材料而生产的再生混合料，可以享受增值税即征即退的优惠政策。2012年江苏省公路局下发了《江苏省普通国省道沥青路面再生技术推广实施意见》，其中明确提出：为了鼓励使用沥青路面再生技术，省局在部门预算中安排一定资金，用于奖励应用再生技术的工程项目。综合考虑再生方式、再生水平、回收旧料使用数量、使用途径等因素，各类再生技术应用奖励标准为：每使用1t旧混合料，厂拌热再生、现场热再生、厂拌冷再生、现场冷再生和全深再生分别奖励48元、24元、7元、7元和3元。
　　1.2  沥青路面再生利用研究现状
　　1.2.1  沥青材料老化性状及再生适用性评价
　　北京市对不同年代修建的城市道路旧料进行沥青抽提检测表明，运营10~15年旧路的沥青针入度一般在30~40（0.1mm），软化点一般在50~60℃，25℃延度离散较大，一般在10~50cm。1992年通车的江苏宁连公路马武段，原始沥青为克拉玛依AH-70，1999年回收沥青的25℃针入度为35~42（0.1mm），15℃延度为20~40cm。单纯从性能指标来看，无论是公路，还是城市道路，旧料中旧沥青的可利用价值都比较高。
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前言
第1章 绪论
1.1 沥青路面的再生利用
1.1.1 国外沥青路面再生技术的使用
1.1.2 国内沥青路面再生技术的使用
1.2 沥青路面再生利用研究现状
1.2.1 沥青材料老化性状及再生适用性评价
1.2.2 老化沥青的再生机理研究
1.2.3 再生沥青路面材料配比设计
1.2.4 沥青路面再生工艺特征及适用性

第2章 基质沥青的老化机理
2.1 沥青材料的结构组成
2.1.1 沥青的元素组成
2.1.2 沥青的化学组分
2.1.3 沥青的胶体结构
2.2 沥青老化的基本规律
2.2.1 热氧老化作用
2.2.2 紫外线老化作用
2.2.3 水侵蚀作用
2.3 沥青老化的深入分析
2.3.1 SHRP方法评价沥青的老化性能
2.3.2 热分析方法评价沥青老化性状
2.3.3 旧沥青二次老化性状
2.4 沥青老化机理分析
2.4.1 沥青老化行为理论
2.4.2 沥青老化行为机理分析
2.5 老化沥青的再生机理分析
2.5.1 溶液相容性调衡
2.5.2 组分调合设计

第3章 SBS改性沥青的老化
3.1 SBS改性沥青的基本性能
3.1.1 高聚物材料的基本特征
3.1.2 SBS改性剂
3.1.3 SBS改性沥青的技术标准
3.2 SBS改性沥青的老化特性
3.2.1 SBS改性沥青宏观特性研究
3.2.2 SBS改性剂老化的特性评价
3.3 SBS改性沥青老化作用机理
3.3.1 SBS改性沥青胶溶状态的荧光显微分析
3.3.2 SBS改性沥青老化性能的试验分析
3.3.3 SBS改性沥青老化影响因素分析
3.3.4 老化SBS改性沥青的测力延度评价

第4章 老化沥青改性再生剂的研发
4.1 再生剂研究概述
4.2 老化沥青性能的调合再生
4.2.1 材料复合理论
4.2.2 老化沥青的调合再生
4.3 普通再生剂成分及基本性能分析
4.3.1 再生剂的组成
4.3.2 再生剂的安全性
4.3.3 再生剂的黏度
4.3.4 再生剂的耐老化性能
4.4 普通再生剂对老化沥青的再生效果
4.4.1 再生沥青的温度敏感性
4.4.2 再生沥青的高温性能
4.4.3 再生沥青的低温流变性能
4.4.4 再生沥青的抗老化性能
4.5 改性再生剂的开发
4.5.1 改性再生剂开发的指导思想
4.5.2 改性再生剂的研发模式
4.5.3 材料选择原则
4.5.4 改性再生剂配制

第5章 改性再生剂的性能评价
5.1 再生剂性能评价方法
5.1.1 热再生剂基本质量要求
5.1.2 沥青再生试样的养护
5.1.3 延度试验温度的确定
5.1.4 再生剂扩散性能评价
5.1.5 再生沥青胶浆状态分析
5.2 改性再生剂对老化基质沥青的再生效果评价
5.2.1 常规技术指标分析
5.2.2 扩散能力分析
5.2.3 再生沥青的性能分析
5.2.4 再生混合料的性能分析
5.2.5 再生剂对旧改性沥青性能的再生效果评价

第6章 再生沥青混合料的配合比设计
6.1 回收旧沥青性状及其再生适用性
6.1.1 回收旧沥青性状特点
6.1.2 回收旧集料性状及其再生适用性
6.1.3 集料细化程度评价
6.2 老化沥青抽提回收方法的评价与改进
6.2.1 抽提回收沥青的试验方法
6.2.2 旧沥青回收的影响因素及其解决方案
6.3 再生沥青混合料的配合比设计
6.3.1 再生沥青混合料配合比设计的基本原则
6.3.2 热再生沥青混合料材料组成设计
6.4 基于混合料的性能恢复效果评价方法研究
6.4.1 老化沥青混合料的性能评价方法研究
6.4.2 SBS改性沥青混合料老化程度评价
6.4.3 基于环形加载的再生效果评价

第7章 SMA路面的就地热再生
7.1 SMA混合料的特点
7.1.1 SMA混合料的组成特点
7.1.2 SMA混合料的性能特点
7.2 SMA路面使用特性调查分析
7.2.1 SMA路面典型病害调查
7.2.2 SMA路面车辙病害调查
7.2.3 SMA混合料性能试验分析
7.3 SMA混合料的级配衰变规律研究
7.3.1 集料的破碎特征
7.3.2 集料的破碎级配
7.3.3 SMA级配衰变特性分析
7.4 SMA混合料骨架特性的恢复
7.4.1 集料骨架内摩阻力研究
7.4.2 集料骨架恢复
7.5 纤维性能老化与新纤维应用分析
7.5.1 纤维性能老化分析
7.5.2 新纤维的应用分析

第8章 就地热再生工艺优化及适用性
8.1 就地热再生的工艺组成
8.1.1 就地热再生的工序
8.1.2 就地热再生的分类
8.2 就地热再生关键工艺特征研究
8.2.1 加热效果分析
8.2.2 再生机组运行速度分析
8.2.3 就地热再生加热过程对沥青的再老化分析
8.2.4 SMA混合料的分散均匀性分析
8.3 就地热再生加热工艺优化研究
8.3.1 加热温度场数值分析建模
8.3.2 加热工艺对就地热再生温度场的影响
8.3.3 改进加热工艺的现场验证
8.3.4 现场热再生成型工艺条件分析
8.4 现场热再生对SMA路面车辙维修适用性分析
8.4.1 中面层经车辆荷载作用后抗车辙性能的变化
8.4.2 现场热再生对中面层的再压实作用
8.4.3 层间接触状态对SMA路面车辙发展规律的影响分析

第9章 沥青混合料厂拌热再生的优化设计
9.1 厂拌热再生工艺条件对再生混合料性能的影响
9.1.1 厂拌热再生沥青混合料生产工艺
9.1.2 厂拌热再生工艺参数对再生混合料性能的影响
9.2 旧料性能对厂拌热再生工艺的影响
9.2.1 含水率对RAP掺量的影响
9.2.2 旧料加热温度的确定
9.2.3 旧料加热温度对再生混合料的性能影响
9.2.4 厂拌热再生工艺合理拌和顺序研究
9.3 再生沥青路面的施工控制
9.3.1 再生混合料施工前准备
9.3.2 厂拌热再生沥青混合料的拌和
9.3.3 厂拌热再生沥青混合料运输
9.3.4 厂拌热再生沥青混合料摊铺碾压

第10章 泡沫沥青冷再生混合料
10.1 泡沫沥青发泡原理及评价指标
10.1.1 泡沫沥青的发泡原理
10.1.2 沥青发泡评价指标
10.2 泡沫沥青混合料设计及试验方法
10.2.1 确定沥青最佳发泡条件
10.2.2 混合料级配
10.2.3 最佳含水量
10.2.4 最佳沥青含量
10.2.5 最佳水泥用量
10.3 泡沫沥青冷再生混合料配合比设计
10.3.1 沥青性能试验及沥青发泡特性试验
10.3.2 确定混合料级配
10.3.3 确定最佳含水量
10.3.4 确定最佳沥青含量
10.3.5 确定最佳水泥用量
10.3.6 试验结果分析
10.4 泡沫沥青混合料强度特性
10.4.1 泡沫沥青混合料组成及作用
10.4.2 强度形成过程及强度特性
10.4.3 强度的影响因素

第11章 乳化沥青冷再生混合料
11.1 旧料残余强度研究
11.2 冷再生混合料的配合比设计
11.2.1 乳化沥青冷再生混合料的配合比设计
11.2.2 用水量对冷再生混合料性能的影响
11.2.3 乳化沥青种类和用量对冷再生混合料性能的影响
11.2.4 水泥用量对冷再生混合料性能的影响
11.2.5 击实次数对冷再生混合料性能的影响
11.2.6 养生条件对冷再生混合料性能的影响
11.3 乳化沥青冷再生混合料的性能研究
11.3.1 乳化沥青冷再生混合料的空隙率
11.3.2 乳化沥青冷再生混合料的水稳定性
11.3.3 乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性
11.3.4 乳化沥青冷再生混合料的静态模量
11.3.5 乳化沥青冷再生混合料的动态模量
11.3.6 乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能

第12章 冷再生加铺结构设计方法研究
12.1 国内外冷再生结构设计方法对比分析
12.1.1 国外冷再生结构设计方法简介
12.1.2 我国设计方法
12.1.3 国内外设计方法的优缺点
12.2 冷再生沥青路面结构设计
12.2.1 总体原则
12.2.2 冷再生材料抗拉强度结构系数
12.2.3 冷再生材料轴载换算公式
12.2.4 旧路面结构残余承载力
12.2.5 结构设计流程
12.3 冷再生加铺结构设计实例
12.3.1 交通量计算
12.3.2 路面结构组合设计
12.3.3 结构参数确定
12.3.4 结合组合验算
12.4 乳化沥青冷再生试验路的铺筑与检测
12.4.1 旧路状况调查
12.4.2 试验路施工
12.4.3 试验路检测
参考文献
图版