道路工程中厂拌热再生沥青混合料应用前景分析*

张伦超

(1滁州职业技术学院土木工程系 安徽滁州 239000；2河海大学土木与交通学院 江苏南京 210098)

1前言

随着滁州市城-镇-村间道路改造维修，全市道路通车里程约16 800km，其中高速公路通车里程数跃居全省第二。道路路面形式一般采用水泥混凝土路面或沥青混凝土路面。因沥青类路面的许多优点，如舒适、美观、抗滑性好及便于维修等。滁州地区公路三级和城市道路次干路以上等级道路路面形式大部分为沥青类路面，并且许多道路也将由水泥混凝土路面改造为沥青路面。沥青类路面在使用过程中，材料会衰变、老化、并伴随出现各式各样的病害，进而面临着养护、修补并产生大量废旧沥青混合料，如不妥善处理这些废旧沥青混合料势必会造成严重的环境污染和资源浪费。研究表明，这些所谓的废旧沥青混合料仍具有一定的使用价值，如通过沥青路面热再生技术，一是可以将这些建筑垃圾变废为宝；其次是实现城市道路沥青路面材料的循环再利用，减少占地、节约成本和降低环境污染等优点[1～4]。

文章结合沥青混合料厂拌热再生技术发展现状，分析其技术路线，并从技术与经济性方面分析该技术在滁州地区应用的前景，借以推动滁州地区道路建设工程领域科学技术的发展，提高环保效益、社会效益和经济效益。

1沥青混合料再生技术研究现状

城镇化的发展促成道路建设快速发展，沥青类路面成为道路路面的首选形式。因设计标准落后和使用环境复杂等原因，沥青类路面使用寿命多则10年，少则3-5年，其维修将会越来越频繁，中国每年废旧沥青混合料多达数百万吨，并且还将持续上涨，如不加利用，仅处理这批废旧料将花费巨大。如2001年北京市道路改建中，刨铣的废旧沥青混合料约10万吨，需废旧料垃圾处理费300万元[5]。所以合理利用这些废旧材料不仅节能降耗环保，而且能够节约大量的建设资金。因该技术市场应用前景较好，世界各国专家和组织机构开展了深入地研究。

1.1国外研究现状

沥青混合料再生利用技术在发达国家已有近百年的历史。文献表明，美国在1915年就有关于旧沥青再利用的记录[6]。1956年，随着美国艾森豪威尔全国州际及国防公路系统的兴建及国际原油价格的上涨，再生技术逐渐被重视起来[7]；20世纪80年代末沥青路面的再生利用技术在全美得到广泛应用，其循环利用率达80%[8]。当时，欧洲在沥青路面再生技术的研究规范化程度也较高，如20世纪60到80年代，苏联分别颁布《沥青混凝土废料再生利用技术》细则、《再生路用沥青混凝土》和《旧沥青混凝土再生混合料技术》准则等相关技术规范；1981年原联邦德国颁布《热拌再生沥青混凝土施工规范》[9]。20世纪70年代年日本开始了废旧沥青混合料再生利用的研究，并在1984年制定了《路面废料再生利用技术指南》[10]。

1.2国内研究现状

中国在20世纪50年代也开始研究沥青路面的废料利用，但受于资金、设备和生产工艺落后的影响，一直没有推动起来。80年代开始，随着中国交通事业快速发展，交通部和各省进行了一些针对沥青再生利用的理论研究。如陕西省结合沥青路面大中修工程铺筑试验路段；湖北省公路局公路养护部门进行了再生利用的试验研究；湖南省公路局在旧煤焦油沥青表处的面层材料中加入乳化沥青，分别用层铺法和拌和法铺筑试验段。1982年，交通部与同济大学牵头，联合各省市对沥青路面的再生机理、新旧料配合比设计方法与生产工艺开展了系统的试验和研究。1983年，武汉市市政工程设计研究院、建设工程研究所等单位在武汉、苏州、南京、天津等城市铺筑了30 000m2的试验路，并对其进行路面性能测试，试验结果证明再生沥青路面的路用性能不低于普通HMA路面[11]。刘登普在《高等级沥青路面再生技术和施工》介绍了再生沥青混合料的生产和施工工艺。东南大学黄晓明在《高等级公路沥青路面再生剂的研制》中介绍了再生剂的开发、工作机理及性能，并与传统的再生剂对比，着重阐述其开发的再生剂的性能和抗老化性能优点，其研究成果在沈大高速公路、广佛高速公路大修和沪宁高速公路维修中应用效果较好[12]。

随着沥青路面再生技术的研究深入，相继行业和地方规范、细则等颁布实施，如《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008)、《城镇道路沥青路面再生利用技术规程》(CJJ43T-2014)、《沥青路面冷再生技术规程》(DGTJ08-2185-2015)。《公路沥青路面就地再生施工技术规程》(DB37 T 2979-2017)等，这代表中国沥青道路废旧料再生利用技术理论和实践日趋成熟。

2技术路线分析

厂拌热再生沥青技术主要针对旧沥青混合料的再生利用，该项技术的使用需对道路使用状况进行调查和旧沥青混合料的性能进行分析评价。如分析道路破坏原因、破坏形式和整体使用状况评价；对铣刨的旧沥青混合料的各项性能进行分析，测试抽提旧沥青的三大指标；分析旧骨料级配等。然后进行新旧沥青混合料配合比设计及路用指标研究。根据上述旧沥青混合料的试验结果分析，选择适宜的沥青再生剂，改善老化沥青的性能；确定适宜的新旧料配合比，并按规范指标，评价再生沥青混合料的温度敏感性、抗疲劳性能、水稳定性能和路用性能。

就目前市场分析看，技术应用难度主要集中在对旧沥青混合料厂拌热再生沥青设备方案改造及工艺优化。因项目设备前期投资较大、资金回收较慢，该设备在滁州地区基本空白。厂拌沥青混合料热再生具体技术路线如图1所示。

3技术可行性分析

厂拌沥青混合料热再生生技术在理论和实践上有相关规范指导，技术上可行。实际上，再生材料测试方法与普通沥青混合料基本无异，相对而言，关键技术难点是再生沥青混合料生产设备改造及工艺优化。厂拌热再生设备具体要解决以下问题：①新旧料热交换充分性；②防止废料尘土杂质影响；③应对高温下旧料烧焦释放烟雾措施；④合理废气处置，避免环境污染；⑤减少耗能；⑥提高生产效率；⑦废旧混合料收集与筛分；⑧计量准确；⑨混合料的预热方式；⑩拌合料的均匀性等。

厂拌热再生沥青混合料与普通沥青混合料拌制方式相同，按再生沥青混合料和新骨料的进料方法分为间歇式厂拌热再生和连续式厂拌热再生两种生产工艺。

3.1间歇式厂拌热再生生产工艺

间歇式厂拌热再生生产工艺在常规的沥青混合料生产设备中增设旧料加热烘干筒，同时配备回收旧料配备系统，通过对再生混合料的单独筛分、加热和计量后，再与新料一起拌和实现再生沥青混合料的生产。该设备有两套独立的连续式称重系统，分别对旧回收沥青混合料和新料称重计量，可严格控制新旧料掺比。通过烘干滚筒加热烘干，由骨料提升机送入拌合楼中生产出料。骨料提升分为热料提升式和冷料提升式。热料提升式工艺仅需对常规间歇式拌合楼进行简单改造，通过外接旧料加热筒，就可使其具备生产再生混合料的能力。但存在生产工艺的连续性和旧料计量的准确性差等不足。冷料提升式工艺为冷料垂直提升至旧料加热筒，加热后依靠重力下落至搅拌楼，再新旧料拌和出料。此工艺可有效降低旧料加热粘联，间歇式厂拌热再生生产工艺多采用此种形式。间歇式厂拌热再生沥青混合料设备可实现35%的旧料添加比例[13]。

间歇式厂拌热再生工艺流程如图2所示。

图2 间歇式再生工艺流程图[13]

3.2连续式厂拌热再生生产工艺

连续式厂拌热再生生产设备是在传统的连续式拌合楼的基础上，增加废旧混合料加热拌合的能力，生产设备分单滚筒、双滚筒和三滚式形式。相对而言，双滚筒式优点明显，节能环保，提高再生料质量。双滚式再生设备在加料、加热方式为旧料和新沥青外套筒加入，完全与火焰隔开，避免因温度过高而老化问题；另外沥青蒸汽进入除尘器之前已经过燃烧室二次燃烧，避免二次污染；再是回收料拌和充分，有利新旧料结合。但该再生设备对材料组分的计量控制精度相对间歇式要差，对生产的连续性、批量性要求较高。双滚筒连续式厂拌热再生沥青混合料设备可实现50%的旧料添加比例[14]。双滚筒连续式再生工艺流程如图3所示。

图3 双滚筒连续式再生工艺流程图

实际上，市场上普遍采用对普通沥青混合料拌和设备改进的办法来拌和生产再生沥青混合料，技术难度相对较小，成本相对较低。

4经济可行性分析

厂拌再生沥青混合料技术推广使用另一重要难题是成本问题。沥青路面再生技术复杂，经济性的好坏不仅与材料制造成本关系密切，更要看市场前景。

4.1再生沥青混合料成本分析

某试验路中面层材料采用AC-20再生沥青混合料，采用改进型间歇式厂拌热再生工艺。再生沥青混合料生产配合比如表1所示。

试验段铺筑碾压后，随机取样进行再生沥青混合料体积和物理力学指标进行测试，结果如表2所示。

表1 AC-20型热再生生产配合比

注：RAP为再生沥青混合料

表2 AC-20型生产配合比马歇尔试验结果

由表2可知，该试验段再生混合料的高温稳定性能、低温性能均能满足标准规范要求。

相对传统生产施工工艺，厂拌热再生AC-20沥青路面的沥青混合料价格分析如表3和表4所示。

表3 普通AC-20沥青混合料价格

表4 热再生AC-20(旧料30%)沥青混合料价格

由表3和表4可知，与普通沥青混合料相比，厂拌热再生沥青混凝土可节约材料费约4.6%。

4.2市场应用前景分析

2016年末，滁州市道路通车里程16 801公里km，其中高速公路398km，国道157km，省道695km，公路密度为每百平方公里42.51km，城市道路约占总里程一半[15]。这些道路的路面形式大部分为沥青路面。国外经验表面，对旧沥青路面再生利用，能节省费用6%-67%。如美国每年再生利用废旧沥青混合料约为3亿吨，直接节约材料费就达15-20亿美元。中国的使用经验也表明，与新沥青路面相比较，再生沥青路面可节约45%-50%材料费，降低工程总造价20%-25%[16]。预测在未来10年左右，滁州地区道路将迎来新的一轮改造与维修，面对环保要求提高，再生沥青混合料技术在滁州地区市场应用前景广阔。

5结论

文章结合再生沥青混凝土技术国内外研究现状和滁州地区道路状况，针对热再生技术在滁州地区道路改造和养护的应用前景，进行初步技术和经济可行性分析，显示该项技术的理论和实践应用上可行，市场潜力较大。通过研究也发现虽然热再生沥青混合料造价比普通沥青混合料降低4.6%左右，但由于前期设备改造优化投资较大，目前市场推动存在一定难度。随着中国建立和谐、绿色、环境友好型和资源节约型社会、循环经济的发展要求和热再生技术的完善，其经济和环保效益将更加明显，如有政府的政策扶持和推动，必将给国家和企业带来可观的经济和环保利益。