基于干式油石分离的废旧沥青混合料再生技术研究

王 鹏

南京市公路事业发展中心，江苏 南京 210000

近几年，我国道路工程建养事业发展迅猛，运营总里程数超过500万km。但是，过去建设理念和水平落后，部分旧路已经不能满足现有的道路通行要求，急需改扩建[1]。改扩建和养护维修工程势必造成大量固体废弃物的产生，若处置不当，则会占用土地资源、污染环境；而若专门处置，则需要花费大量人力和物力[2]。对改扩建和养护维修工程产生的固体废弃物进行再利用，既能解决废弃物处置问题，又能降低工程建设成本[3]。废弃物经过一系列工艺处理后，可作为建设原料重新应用到改扩建和维修工程中，具有显著的社会效益和经济效益。目前，我国对废弃物再利用的研究处于起步阶段，缺乏相关研究和工程经验，再生材料的处理生产尚未形成产业化、规模化效应，再生材料道路设计方法和施工质量控制技术尚处于探索研究阶段，没有形成成熟的技术体系[4]。

在废旧沥青混合料（RAP）再生技术研究方面，我国主要研究再生剂、添加剂、废旧沥青混合料掺量对再生混合料性能的影响，将旧路铣刨破碎后的废旧沥青混合料作为整体颗粒进行再生混合料的设计和施工。但是，由于来源、级配、质量不同，在实际使用过程中存在均质性差的问题[5-6]。为了解决这一问题，文章探究RAP的除尘、破碎、油石分离和筛分工艺关键参数，形成基于干式油石分离工艺的全套废旧沥青混合料再生关键技术，为同类型道路工程提供技术依据。

1 基于干式油石分离的再生沥青混合料工艺及特点

1.1 干式油石分离再生工艺

采用干式油石分离再生技术处理铣刨料时，首先采用颚式破碎机破碎大粒径和成团的铣刨料，破碎后的料通过传送带输送至粗剥离机中，在撞击和高压喷水器共同作用下进行第一次剥落，之后输送至振动筛去除细集料和废旧沥青，将5mm以上的颗粒传送至细剥离设备，最后再进行一次筛分。将所得粗集料筛分为3～5mm、5～10mm、10～15mm三档RAP。两次剥落筛分得到细颗粒和废旧沥青，通过水分离器分离得到细RAP，烘干后通过复合磨机对表面沥青进行再次分离，得到均质的细RAP。干式油石分离再生设备如图1所示。

图1 干式油石分离再生设备

1.2 再生集料性能检测

文章研究所用铣刨料来自312国道宁合高速路改扩建工程，采用干式油石分离再生工艺，将铣刨料处理成粗粒径为10～15mm、5～10mm、3～5mm的三档RAP和0～3mm的细粒径RAP，再生后RAP外观如图2所示，各档RAP的筛分情况和沥青抽提实验结果如表1所示。为保证沥青面层质量，在沥青面层混合料中仅掺入一定比例的10～15mm和5～10mm粗粒径RAP取代新集料，根据《公路工程集料试验规程》（JTG E42—2005）对粗粒径RAP进行性能检测，结果如表2所示。RAP性能均满足规范要求，说明沥青旧路再生集料的性能基本不受影响。

表1 再生集料的抽提及筛分试验结果

表2 粗集料试验结果

图2 干式油石分离再生的RAP外观

1.3 配合比设计研究

（1）确定再生沥青混合料的级配范围。该项目选用江苏省沥青道路上面层常用的SBS改性沥青SMA-13型混合料，根据粗粒径RAP和新集料筛分情况进行级配设计，各粒径RAP和新集料的用量如表3所示，合成级配曲线如图3所示。

图3 再生沥青混合料级配曲线图

表3 矿料配合比 单位：%

（2）确定最佳新沥青的用量。由于RAP表面黏附有少量旧沥青，在使用RAP制备再生沥青混合料时，要先通过抽提试验确定RAP表面旧沥青含量，再根据上文确定的级配设计结果估算出新沥青的油石比，约5.7%。因此对油石比为5.1%、5.4%、5.7%、6.0%、6.3%的5组再生沥青混合料进行马歇尔试验，根据试验结果确定，最佳新沥青油石比为5.5%。

1.4 再生沥青混合料路用性能研究

为了探究干式油石分离RAP制备的再生沥青混合料路用性能，采用油石比为5.5%制备再生SMA-13型混合料试件，同时采用全新集料制备相同级配曲线的沥青混合料试件，进行车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温小梁弯曲试验，对比结果如表4所示。

表4 混合料路用性能试验结果

由表4可知，干式油石分离RAP制备的再生SMA-13型沥青混合料，其动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂强度比、低温弯曲应变虽然稍弱于新沥青混合料，但是差异较小，且明显高于规范对江苏地区的SMA-13型沥青混合料的性能要求。这说明干式油石分离处理的RAP对再生沥青混合料性能影响较小。

2 工程应用

2.1 工程概况

文章涉及的实体工程为312国道宁合高速路改扩建工程，起点至五里桥互通段主线之间的全部旧路铣刨，新扩建道路为双向六车道，全长5km，设计车速为100km/h；五里桥互通至终点段的局部旧路需挖除，新扩建道路为双向八车道，全长1.8km，设计车速为100km/h。此次干式油石分离再生SMA-13试验段为宁合高速，路基段右幅K6+010～ K6+100。

2.2 再生沥青混合料施工工艺

（1）拌和。由于有RAP的存在，再生沥青混合料的制备工艺相比普通SMA-13混合料的拌和工艺有所不同。为了确保新旧集料与新SBS改性沥青拌和均匀，再生沥青混合料的湿拌时间应适当延长5～10s，具体拌和时间应根据试拌结果确定，以集料表面被沥青充分裹覆为停拌标准。由于该项目采用冷添加，新矿料的加热温度应提高至200～220℃，SBS改性沥青的加热温度与普通SMS-13相同。

（2）运输。再生混合料的运输与普通混合料相同，采用自卸车装运。装料前先监测混合料温度，当温度低于170℃、高于190℃时做废料处理；清洁车厢，在底板和侧板表面妥善涂抹隔离剂；装料时前后移动车辆，以前、后、中的顺序呈“品”字形装料，大型运输车可分3次以上装料；装料后及时采用棉被和篷盖进行双层覆盖，防止产生温度离析。

（3）摊铺和碾压。摊铺前检测运料车内的混合料温度，若低于160℃做废料处理。摊铺车提前加热熨平板，摊铺时振动器设置为高频低幅振动，设置平衡梁以保证松铺的平整度。由于再生沥青混合料中RAP为冷掺，为防止降温造成温度离析，摊铺后的初压、复压和终压应相互紧跟进行，初压温度控制在155～165℃，复压温度不低于155℃，碾压完成后表面温度应控制在110℃以上。

2.3 质量检测

为了解上述干式油石分离RAP制备的SMA-14混合料施工工艺效果，在试验段摊铺完成后，随机抽样检测SMA-13上面层的渗水、厚度和抗滑性能，检测结果如表5所示，均满足相应规范要求。通车后6个月对试验段进行持续观测，路面无明显车辙、裂缝、松散等早期病害，使用状态良好。

表5 再生SMA-13上面层现场检测结果

3 结论

该试验段铺设的再生SMA-13混合料上面层，在采用文章提出的干式油石分离再生、混合料级配设计的沥青路面再生技术后，各项路用性能和施工质量均达到较高水平，满足高等级公路要求。通过长期监测可知，试验段无明显病害，说明拌和、运输、摊铺、碾压等施工工艺质量控制效果良好，可为同类型的旧沥青路再生工程提供参考。