《Materials》：Refined Separation Treatment for Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) Processing: A Review
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再生沥青路面（Reclaimed Asphalt Pavement, RAP）的再利用可为道路建设带来显著的经济与环境效益。然而，其质量不均一性问题——源于材料组成的复杂性及管理水平的不足——限制了RAP的高效高值化应用。导致RAP变异性加剧的关键因素之一是颗
再生沥青路面（Reclaimed Asphalt Pavement, RAP）的再利用可为道路建设带来显著的经济与环境效益。然而，其质量不均一性问题——源于材料组成的复杂性及管理水平的不足——限制了RAP的高效高值化应用。导致RAP变异性加剧的关键因素之一是颗粒团聚现象：老化沥青砂浆将集料黏结形成团块，造成集料级配检测结果失真，且老化结合料的贡献率难以预测。此类不均一性会显著降低再生沥青混合料的均匀性及力学性能。本文针对近年来开发的精细化RAP分离处理技术进行了批判性综述，该类技术作为传统R
AP处理的补充手段，可有效降低变异性并提升性能一致性。其中，旋转离心解离（rotary centrifugal decomposition）已成为一种极具前景的解离RAP团块、回收低残余老化沥青粗集料的技术。大规模工程应用表明，该技术可高效产出级配良好的RAP分档料，通常可将再生粗集料（5–20 mm）与富沥青细RAP（0–5 mm）有效分离。尽管该技术有望提高RAP回收率并改善高RAP掺量混合料的路用性能，但在保护粗集料完整性、控制级配细化程度及处置富沥青细料组分方面仍面临挑战。因此，亟需进一步优化分离工艺以最小化材料劣化与过量细料生成，并通过生命周期评价（Life-Cycle Assessment, LCA）验证其长期实用性与成本效益。
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引言
再生沥青路面（RAP）由老化沥青砂浆与石质集料组成，作为可持续替代材料在道路基础设施中应用广泛。其再利用可降低原材料成本、减少温室气体（Greenhouse Gas, GHG）排放、节约不可再生沥青结合料与优质集料，并缓解建筑垃圾填埋压力。然而，现有回收策略难以消纳路面养护维修产生的巨量RAP。长期堆存会导致老化结合料进一步硬化脆化，增加堆场管理成本，并可能引发土壤与地下水污染。限制RAP高值化利用的核心瓶颈在于材料变异性，表现为沥青含量波动、结合料老化程度差异、颗粒团聚及级配检测失准，这些问题共同降低了再生混合料的均匀性与性能。为此，各国运输机构普遍对再生混合料中的RAP掺量设限，承包商亦因担忧早期破坏与耐久性问题而对高掺量RAP混合料持谨慎态度。当前研究主要从优化RAP加工管理、采用温拌添加剂与再生剂改善相容性及混合效果、改进高掺量配合比设计三方面着手提升回收率。近期兴起的精细化油石分离技术则另辟蹊径，其目标不同于常规破碎筛分，旨在解离RAP团聚体并将老化沥青砂浆从粗集料表面剥离。研究表明，该工艺能有效分离出覆有极薄老化沥青膜的粗集料与高油石比的富沥青砂浆。其中，旋转离心解离技术被证实能高效实现RAP的分档，所得粗集料具备替代原生集料的潜力。但精细化机械分离也面临挑战：可能改变RAP级配，损害集料表面纹理、棱角性及抗破碎能力；剥离后集料表面残留的老沥青膜可能影响与新结合料的黏附性能，其与新料的界面作用是增强化学相容性还是形成弱界面层尚存争议；此外，占比可达分离产物50%以上的富沥青砂浆组分的资源化利用亦是难点。本综述聚焦于能降低变异性的精细化分离处理技术，系统分析分离效率与混合料性能的关联，涵盖实验室及中试阶段的机械精细化分离方法（尤其是离心解离）。通过梳理现有成果，为克服RAP变异性、推进可持续高掺量再生实践提供见解。
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挑战在RAP回收
RAP回收技术可按地点分为就地与厂拌，按温度分为热拌、温拌与冷拌。热厂拌再生（Hot Central Plant Recycling, HCPR）利用过热原生集料激活老化RAP结合料以促进新旧料融合，但其能耗显著高于常规热拌生产，且存在RAP结合料二次老化或碳化风险，导致再生效果不佳并结合料贡献率高估。温拌再生节能显著，但较低的生产温度易引发级配变异及RAP与新沥青黏附不良。冷拌再生常将RAP视为“黑色集料”或填料，弱界面黏结限制了其在高等级路面中的应用。尽管技术体系成熟，提升RAP掺量与利用价值仍受阻。RAP源自不同项目、路段及路面层位，异质性突出，现行策略下质量控制困难。
2.1. 受限的回收率
理论上RAP可100%回收利用，但实践限制阻碍了其循环利用效率。研究表明，RAP掺量不超过30%时，再生混合料性能可与全新料相当；超过此阈值则易导致混合料刚度增大、结合料融合不足，诱发早期破坏。因此，多数机构与承包商不愿突破现有掺量上限。例如，安大略省规范限定面层RAP掺量≤15%，粘结层≤30%；美国SUPERPAVE规范建议当RAP＞15%时原生结合料性能等级（Performance Grade, PG）降一级，＞25%时PG需基于RAP结合料性质确定；中国现行技术规范不再设定统一阈值，转而依据RAP质量、原生沥青标号、拌合设备及混合料类型综合确定。
2.2. 低值化利用
当前RAP利用模式未能最大化其价值：一是水平回收失效，上层优质RAP常被降级用于下层或基层；二是老化结合料再生不足，尤其高油石比的细RAP组分再生难度大；三是应用场景单一，未根据其特性差异化利用。基层与底基层允许RAP掺量可达50%-60%，但面层应用受限。美国面层最大允许掺量多在0%-25%间，仅弗吉尼亚州允许达30%；中国规范要求面层RAP＞30%时需进行专项论证。上层RAP所含优质石料与聚合物改性沥青若被用于中下层或非结合料结构层，将造成资源浪费。同时，现行实践难以充分再生RAP中因严重老化而失效的不可再生沥青结合料，细料部分尤为突出。
2.3. 不一致的RAP质量
路面服役期间，沥青结合料发生氧化、挥发及被集料吸收，导致刚度与脆性增加；交通荷载亦引起集料破碎与级配细化。铣刨参数（速度、深度）直接影响RAP质量：适宜速度可平衡效率与过碎风险，精准的深度控制利于获取单一结构层均质材料。铣刨后RAP的堆存管理至关重要，但场地限制常迫使不同来源RAP混堆匀化，难以保证质量稳定。管理实践差异显著，分档存储非强制要求，料堆数量无严格规制。不当堆存易引发离析、板结与含水率升高，沥青的存在更促进了颗粒团聚与大块料形成。综上，提升RAP质量均一性是其在高等级路面应用的关键。鉴于结合料老化程度与集料固有特性在加工中无法改变，优化加工工艺与管理实践是可行路径，旨在使RAP成为沥青混合料生产中仅需微调即可使用的原料。
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RAP变异性
RAP变异性源于不同服役历史、污染程度及铣刨条件的旧路面材料的混杂。相较于原生材料，其结合料性质与集料级配离散性显著，而颗粒团聚——即老化沥青砂浆黏结形成的团块——是导致异质性的核心因素。高掺量下，混合料性能愈发依赖RAP性质，高浓度团聚体会加剧筛分通过率偏差与老化结合料活化差异，进而扰乱级配设计与油石比控制，导致集料分布不均、润滑不足及黏附薄弱。
3.1. RAP结合料分布与老化程度
结合料含量、差异化老化及其活化迁移显著影响再生混合料性能。RAP中老化沥青含量随粒径减小而递增，源于细集料比表面积更大。准确量化RAP结合料贡献率对确定新沥青添加量至关重要。粒径小于0.075 mm的矿粉含量波动会显著影响混合料的黏结性与耐久性。老化程度受路面层位影响：上面层结合料因暴露于交通、水分、紫外线与氧化环境，其硬化程度高于下面层与基层。研究证实，不同粒级RAP回收的结合料硬化程度各异，细粒料结合料刚度更高、温敏性更强。结合料外膜层较内层氧化更剧烈，老化越严重，这种内外差异越明显。结合料分布不均影响其活化迁移行为。分档RAP中，老化结合料的活化取决于粗细RAP组分间的含量与老化梯度。粒径分布亦影响新旧结合料相互作用，细颗粒提供了更大的反应界面。但团聚现象导致实际比表面积低于理论假设，易造成结合料贡献率高估。因此，厘清团聚体解体与新团聚形成机制，对准确评估RAP结合料可利用性与迁移规律至关重要。
3.2. RAP团聚
团聚产生伪粒径与虚假级配，是RAP变异的主因。铣刨后RAP常以包裹着老化结合料的集料团块形式存在，其尺寸受铣刨参数、集料韧性、路面材料类型、路龄及环境条件影响。优化铣刨参数需权衡团聚控制与集料过碎风险。
3.2.1. RAP团聚类型
再生混合料中存在两类团聚：原生团聚与新团聚。原生团聚指常规破碎筛分无法破坏的RAP集料-砂浆复合体；新团聚发生于拌合过程中，由活化后的老化结合料重新黏结RAP颗粒形成。细RAP因比表面积大而更易团聚。研究指出，RAP颗粒在拌合摩擦中，其坚硬的外沥青层逐渐磨损暴露内部软结合料，进而黏结其他颗粒形成新团聚体。离散元模拟显示，随着团聚体解体，单个团簇内接触键数量减少，但总键数增加，表明新团簇正在形成。混合温度升高与时间延长会增加RAP颗粒润湿面积，促进新团聚。存在临界温度阈值，高于此值老化结合料充分流动，利于与新料均匀融合。原生集料棱角性与掺量亦影响团聚，高比例棱角状原生集料增强研磨作用，可抑制再团聚，研究显示原生粗集料与RAP比例达150%时可有效预防。既有观测到的混合料内团聚多为原生类型。按结合强度可分为弱团聚与强团聚：弱团聚由大集料黏附小颗粒与砂浆构成，易在拌合中破碎；强团聚主要存在于细粒料中，由微小颗粒嵌于沥青胶浆内形成，热拌中保持稳定。定义了解离度（Degree of Separation Ratio, DSR）指标，通过比较拌合前后级配变化及结合料抽提结果来量化团聚解体程度。随粒径减小，强团聚比例上升，弱团聚比例下降。
3.2.2. RAP团聚量化
显微光谱与结合料示踪法可用于识别团聚。测量老化结合料膜厚变化可作为团聚度指标。理想化模型假设RAP集料完全分离并被新旧融合结合料均匀裹覆，通过对比实测细粒料抽提结合料与实际理想混合料结合料的复数模量可量化团聚度，但此法未考虑集料尺寸变化的影响。现有量化指标多基于抽提或燃烧前后各筛孔留存质量或通过率的差值。直接采用单筛孔质量损失评估团聚度会因质量向相邻小筛孔转移而产生重叠计算，高估团聚程度。累积质量损失法（类似细度模数法）适用于评价整体团聚度，但难以区分不同粒级的团聚类型与严重程度。基于级配曲线下面积的整体评价法亦被采用，但筛孔缺失或非线性的横坐标尺度可能影响结果准确性。分析特定粒级内的团聚颗粒有助于识别易团聚区间与主导形式。因此，推荐结合单筛孔质量损失与整体级配偏移进行综合评判。相关性研究表明，团聚度一般随粒径增大而降低，但也有研究指出团聚主要发生在粗RAP区间，特别是4.75 mm以上粗集料易与下一档颗粒（含4.75 mm）形成弱团聚，导致最高团聚度与最低结构稳定性。各粒级中小于自身粒径的颗粒占比常超50%，且该比例随公称粒径增大而增加。
3.3. RAP变异性对再生混合料性能的影响
RAP变异性对再生混合料稳定性与性能的负面影响，促使规范对最大掺量进行管制。中国《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2017）要求RAP结合料含量的变异系数小于0.2%，以确保油石比偏差不超0.3%；级配通过率的标准差需分别控制在小于0.075 mm粒级1%、0.075-4.75 mm粒级3%、大于4.75 mm粒级4%，以此估算最大允许RAP掺量。德国依据软化点、老化沥青含量及各粒级质量分数管控掺量；日本除控制沥青含量与结合料劲度外，还要求处理后RAP中小于0.075 mm粉料含量不超过5%。团聚作为变异主因，其危害主要体现在：①降低结合料活化效率：团块内部的老化结合料难以与新结合料或再生剂充分交互，阻碍结合料流动与融合均质性；团块亦阻碍新结合料对RAP集料的裹覆，削弱界面黏结。②导致级配失真：不完全分散的RAP颗粒形成伪粒径分布，使实际合成级配偏离设计值，高掺量下偏差放大，损害混合料结构完整性。③恶化集料分散与空隙率：团聚破坏混合料骨架，降低集料分布均匀性；RAP掺量越高，混合料整体不均匀性越显著，导致空隙率增大、压实效率降低及气体滞留，加速水损害与氧化老化。④削弱力学性能：团块造成混合料内部刚度区域差异，引发非均匀力学行为。弱团聚体在荷载下崩解导致局部失效；高团聚区则刚度过大引发应力集中。汉堡车辙试验表明，高团聚度RAP混合料的高温抗车辙能力与抗剥落性能下降，疲劳破坏常发生于团块周边的原生结合料基质区域。
3.4. 小结
本节阐明了RAP变异性的两大互相关联的来源：结合料差异化老化与颗粒团聚。差异化老化与粒径相关，细粒料因老化更剧烈而刚度更高；层位与粒级间的老化梯度导致结合料活化迁移不均，增加了新沥青替代率确定的难度。团聚被确认为RAP异质性的核心驱动因素：弱团聚易在拌合或荷载下解体，强团聚（主要分布于细粒料）则保持完整，维持虚假级配。现有量化指标各有优劣，因RAP来源的复杂性与粒度分布的独特性，尚未形成标准化的实用检测方法。RAP变异性最终导致结合料活化不足、级配失控、集料分散不均、空隙率升高及力学性能弱化。应对之策需兼顾老化与团聚的精准表征，并发展能最小化团聚、促进均匀分散的加工策略。当前量化方法为评估团聚奠定了基础，但仍缺乏适用于常规质量控制的、标准化的实用指标。
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RAP加工技术
为缓解RAP变异性挑战，先进加工技术发展旨在提升材料质量均一性，包括抑制团聚、增强结合料活化及确保级配均匀，以支持更高掺量应用。常规破碎筛分是最普及的法定工艺，通过粒级分档堆存可降低变异性，但无法破碎团聚体或清除大集料表面的老化砂浆。为此，精细化机械分离技术因其能回收集料并最大限度降低残余老化沥青含量而备受关注。相较于溶剂法，机械法（如旋转离心解离）成本更低、流程更简捷，且无需额外的结合料回收工序。
4.1. 常规RAP加工
最常用技术包括破碎、筛分与分档，随后分档堆存。破碎作为首要环节，利用各类破碎机（如卧轴冲击破、辊式破碎机、压缩式破碎机、锤式破碎机）将大块RAP破碎为更小、更均匀的颗粒，提升一致性。但主要弊端是增加细料含量，过高的填料量会抬高粉胶比，降低混合料密度，增加刚度，尤其在高RAP掺量下损害体积参数与路用性能。筛分与分档依据粒径阈值（常为4.75 mm或2.36 mm）将RAP划分为不同粒级，工序顺序可依物料特性与目标调整，预筛分有助于减少集料过碎与扬尘。分档虽非强制，但能为配合比设计提供更灵活的选择，常见分为粗、细两档，亦有建议分为0-5 mm、5-10 mm、10-15 mm三档。传统加工设备源自原生集料处理，但RAP表面覆有的老化沥青具有黏结性，易诱发团聚，这促使了精细化分离技术的开发，以期从源头破解变异性难题。
4.2. 精细化分离方法
精细化分离旨在回收独立集料与矿粉，理想状态是将老化沥青膜或砂浆从粗集料表面完全移除，使其接近原生集料状态。已发展的方法包括化学分离、生物降解分离、机械分离与超临界分离。
4.2.1. 化学分离
利用沥青在有机溶剂中的溶解性去除老化结合料。典型流程包括将破碎RAP浸入溶剂，经过滤、抽提、离心实现油石分离。该方法常用于质控中测定沥青含量、级配及评价回收结合料流变性能，标准流程多采用三氯乙烯、二氯甲烷、甲苯为溶剂。其优势在于能彻底溶解沥青并完好保存集料，但耗时冗长，需专用设备完成多步过滤回收，且回收的结合料难以直接利用。溶剂多具毒性挥发性，存在环境与职业健康风险。实现规模化应用需开发环保、经济、安全的老化沥青回收工艺。
4.2.2. 生物降解分离
作为一种更可持续的替代方案，利用生物基溶剂或微生物添加剂溶解或降解老化沥青。借鉴石油行业微生物采油技术，通过微生物产溶剂改变油藏岩石表面性质，降低油岩黏附。在沥青领域，该技术尚处实验阶段，目标是通过降低沥青黏度、乳化混合料、调控老化沥青与矿料界面润湿性，辅以简单离心实现分离。尽管环境友好，但微生物残留表面活性剂可能干扰RAP集料与新沥青的黏结，微生物活动也可能改变回收结合料的理化性质。生物溶剂的选择需兼顾分离效率与沥青相容性。另有研究采用生物油溶解老化沥青并同步回收集料，生物油与老化沥青的共混物可用作液态沥青或改性剂。但生物油溶解度受温度影响，高温可能加速溶解；回收共混物难以直接路用；细颗粒难以从共混液中分离，易形成油砂状物质。
4.2.3. 机械分离
利用冲击、碰撞、挤压、搓揉等物理作用力剥离集料表面的老化沥青砂浆。原理分为刚性分离（模拟改良洛杉矶磨耗试验，依靠颗粒间及与腔壁的撞击）与柔性分离（加热RAP后通过搓揉摩擦破坏砂浆黏结）。该方法成本低、易组装、处理量大。分离出的粗集料残余结合料含量常低于1.5%，具备替代原生集料的潜力。细粒料因富含高浓结合料，其利用途径仍需研究。局限性在于无法有效去除小于2.36 mm颗粒上的老化沥青，可能损伤集料棱角与表面特性，且残余老沥青可能导致与新结合料黏结不均。旋转离心解离是机械分离的代表性技术，利用高速旋转装置（配备硬橡胶锤头、破碎板等），通过反复拍打、撞击、搓揉，高效剥离脆化的老化沥青砂浆。其能在粗集料表面实现低残余沥青（＜2%），处理能力达80-100吨/小时，经济性突出。虽化学法残余沥青更低（＜0.5%），超临界法对集料品质保护更佳，但机械法在效率、除油能力及规避有毒溶剂/高压需求方面综合占优，且可通过调节喂料速度与转速提升产能。选择方法时需考量RAP特性，如低温环境下老化沥青界面脆化更利于机械分离。综合效率与环境效益，旋转离心解离最具可行性。
4.2.4. 超临界分离
应用高温高压水去除老化沥青，技术移植自油砂热碱水提油工艺。日本研发的湿热分离法，在70-90°C水中搅拌RAP使其离散，搓揉作用去除老化结合料并防止再附着
