废旧沥青混凝土在城市道路中应用的分析

丰贺晨

（北京市政路桥建材集团有限公司，北京 100020）

1 研究背景

20世纪80年代以后，公路工程的建设发展速度也越来越快，与此同时，由于道路的长期使用，造成了很多路面问题，并产生了大量的废旧沥青。这些材料不仅难以处理，而且对环境造成了很大的影响。关于废旧沥青混凝土的利用问题日益受到人们的重视。通常，由沥青混凝土构成的道路寿命是15年。15年之后，就会产生废旧沥青混凝土，合理利用废旧沥青混凝土残渣是解决问题的关键。从现有资料可以看出，我国年公路总长位居全球第二，发展速度居全球首位。沥青混凝土路占全国公路总里程的80%，而每年约有几百万吨的废旧沥青混凝土。经过长时间的开发，沥青混凝土的再利用效率可以达到80%，甚至可以达到100%的使用。沥青混凝土是由石子、砂子、沥青等混合而成，成本低廉，结构简单，其能承受一定的压力。沥青混凝土路面在施工期间，会发生以下情况：在汽车的压力作用、受到日晒、冰冻等恶劣的外界环境的影响，一段时间之后，沥青混凝土路面上会出现裂缝、波浪、松散等问题。这些问题影响汽车的行驶速度，严重影响人们的日常出行。所以，在一定的时期内，公路必须进行修复，清除原有问题沥青混凝土进行再填筑。近年来，废旧沥青混凝土的量越来越大，单纯的处置方法已无法适应社会发展的需要。因此，迫切需要对废旧沥青的回收利用技术进行深入的研究。

2 研究目标

该试验首先是通过对路面基础的各种性能指标的计算，来确定设计强度，并由设计强度为基准计算混凝土、砂石等的混合比例，并制订严格的试验方法，采用适当的试验方法将废旧沥青混凝土作为粗集料进行试验，多次试验之后对比得出最好的配比值。其次进行性能校核，看是否满足对基础性能的需求。最后，从合理性、经济性、废物资源化等角度，对其进行可行性分析。

3 理论依据

为响应建筑废料的循环利用号召，世界各地先后制定了一系列的法律和政策法规，如日本1977年规定建筑垃圾尽量不排放，建筑垃圾要尽量再循环利用，对于再循环利用有困难的应该适当进行处理；荷兰政府也有望将建筑废弃材料的再利用率由目前的70%提高到90%，政府也颁布相应的立法，制定了限制废弃物倾倒处理以及再利用废弃材料的质量控制制度。我国1995年颁布了《城市固体垃圾处理法》，如今建筑废旧垃圾的消纳方式主要有：拆除—运输—中转场地、再运输—回填、运输—填埋处理场等。建筑垃圾的资源化利用率低，很多都是没有经过任何处理便被建设单位运走或直接露天堆放，这种方式不仅浪费土地，而且需支付土地费、垃圾清运费等，还会严重污染环境。近年来，我国政府开始重视建筑垃圾的再利用，上海、武汉等地也曾做过一些有益尝试，但是，国内建筑垃圾的处理还没有达到产业化。根据建筑垃圾及工程垃圾的申报数据来看，将原来的集料与强化的砂浆块从破碎混凝土中分离出来，若原混凝土具有高强度，可将集料与水泥砂浆块同时粉碎，并将其用作再生集料。当再生集料的代替率小于30%时，其性能不会受到显著影响。因此，如何改善再生混凝土的力学性能，尚需深入探讨。

4 研究过程

4.1 技术参数

4.1.1 原料构成

由于旧沥青混凝土路面的使用年限及面层构造的差异，导致了其颗粒大小、颗粒成分的差异。所以，建立一个“再生基础”的专有等级制度是不现实的。若严格要求满足极配要求，必然要在铣刨材料中加入或除去某些粒径材料，从而使沥青混凝土旧路的使用变得毫无意义。再生基层的最大粒径为40cm，对于超大型的颗粒，必须进行筛选或手工粉碎。推荐以粒料含量为指标，粗骨料在70%～80%时，可将其作为水泥稳定粒料的基层材料；20%左右的时候，可以将其作为水泥稳定土基层材料。

4.1.2 水泥的加入量

再生基层的强度是指将水泥与细集料黏合在一起，使其具有较高的强度，并将其压紧，构成基层板体的强度，从而支持和传递上部结构和交通负荷。建议使用5%～6%的水泥，以免加入太多引起缩裂。

4.1.3 压实度、水分含量

由于道路老化情况不同，采用现场材料进行标准击实试验是必要的，否则失去标准检验的意义。在确定了最大干密度和最优含水率后，可以计算出混凝土的掺入量，并检测施工压实度和含水度。密实度以98%为宜，施工含水率高于现场实测的2%以上，否则不能达到压实度的要求。

4.1.4 强度指数

经试验室测试，其力学性能与普通水泥稳定材料基本一致。受气温的影响也有一定的差异。两种废旧料的强度指标如表1。

表1 废旧沥青混合料强度指标汇总

4.2 设计试验

经京哈支线工程试验段的实施，取得了较好的效果。原有道路是中等交通流量，宽度7m，采用20cm的石灰土基础和4cm 的细粒沥青混凝土。改造后的基层采用20cm6%水泥含量稳定的废旧沥青混合料，表层4cm 的细粒沥青混凝土。在原有道路上进行了沥青混合料的室内试验，结果如表2所示。

表2 试验道路用水泥（6%）的旧沥青混合料的试验结果

由表2的数据可知，其强度指标达到了设计要求，可用于普通道路的基础或底层。

在试验段施工之前，对原有的路面进行了弯沉测量。对于粉体中存在粒度超过4cm 的粉体，使用18t压路机进行粉碎，并采用手工筛除未破碎的粉体。首先，用挖掘机开挖路面、基层，深度为24cm。让土基表层平整、坚固，有规定路拱。使用18t 三轮压路机进行3～4 次的碾压，直到没有明显的轮痕。在道路两旁的路面上，每10m 左右交叉挖一条排水沟，防止雨天道路的积水。采用支承板法对路基顶表面进行了测试，并对其进行了回弹模量计算。

该工程采用路拌法铺设基础，并将物料卸入路槽，首先进行干拌，再进行湿拌。试验段由铲车搅拌，对拌和死角进行人工补拌，然后进行二次拌和，以达到更好的效果。在工程实践中，在最优含水的基础上，增加1%～2%，搅拌好后，马上用拖拉机整平，并使其达到指定的水平斜率。平整后，立即用8t 的光轮压路机对整个结构层进行全面的碾压，直到没有明显的轮痕。碾压结束后，用草包进行浇灌，封闭道路，禁止各类车辆通过。在养护14d 后，采用承载板方法对基层进行了整体回弹模量测量，对基层顶面进行了计算。试验结束后，将基层进行清洁，并在第一时间喷上一层黏合沥青，便于基层与面层结合，接着进行沥青混凝土的铺设。在试验段的顶面和结构层的顶面上，各阶段的弯沉量如表3所示。

表3 弯沉测量值（0.01）（平均值）汇总表

5 结果分析

首先，水泥稳定旧沥青混合料用于路面基层，其效益主要表现为降低成本、节约材料、环保。采用水泥稳定后的旧沥青混合料，可节省81900 元/km 的施工费用。同时节约了大量的石材，对可持续发展有着重大的意义。

废旧沥青混凝土的回收利用，可有效地协调环境发展中的某些问题，缓解国内集料短缺的问题，对环境、社会、经济效益都有很大的促进作用。就当前而言，混凝土是人工石材中用量最大的一种，它的原材料在开采和生产中消耗了大量的天然资源，并对自然生态造成了很大的损害。我国每年都会产生大量的废旧沥青混凝土，这是一种既占用了大量的土地，又引起了许多的环境问题。废旧沥青混凝土的回收利用，可以真正地保护长久以来的自然资源与生态环境。

其次，中国现有的天然集料产量相对于其他资源匮乏的国家来说不算短缺，但是由于资源的限制，自然集料的生产和开发将会受到影响。通过对废旧沥青混凝土的再利用，可以有效地降低天然集料的开发，降低了对生态环境的损害，有利于国家土地的保护，促进社会的可持续发展，促进生态环境的和谐稳定。

最后，在处理建筑废弃物时，要考虑到国家的政策和法规，通常会根据与垃圾处理场的距离来决定相关的费用，而堆垛的地点和数量则会对处理成本产生一定的影响。废旧沥青混凝土不需要在附近或就地进行处理，可以将其再利用，以减少其在运输、装卸等过程中的费用，减少对集料再回收的费用，减少对建筑废料处理的费用，降低社会负担。为了鼓励和增加废旧沥青混凝土的经济价值，各国都制定了一系列的优惠政策。通过政策、经费等方面的支持，促进废旧沥青混凝土的开发和应用，加快和提高废旧沥青混凝土的回收。我国沥青混凝土的生产能力已经很高，回收利用大量的废旧沥青混凝土可以提高再生集料的利用率。

除此之外，再生基层施工能实现废弃物的回收利用，具有不产生废弃物污染，能节省土方、有更好的强度、道路有更长的使用寿命等优点。在大型铣刨机工况下，可推广使用再生基层，具有很好的前景。与水泥路基层相比，再生基层的技术性能更好，更接近水泥稳定粒料基层，可作为底层用于二级以下道路的翻修材料。对再生基层的最终评价指标应该是强度指标。不论哪种基层，颗粒的含量都要符合设计强度的规定。再生基层在中小车流量和轴载较小的道路上能作为基层运用。在车流量大以及轴开较重的路段上宜采用作为底层。总的来说，废旧沥青混凝土的路面再生基层构造是切实可行的。

6 对废旧沥青混凝土的应用

沥青路面的再生利用技术主要有冷热两种。热再生的主要作用是对沥青进行再黏结，从而达到对沥青资源的再回收；采用冷热再生技术将路面材料重新利用，使原有的道路起到骨料作用。根据混合场地的不同，可将其分为厂拌再生混合料和就地再生混合料。

6.1 厂拌热再生混合料

厂拌再生混合料要求将磨刨后的废旧沥青混凝土运至工厂然后再破碎筛分，根据原有沥青的含量和集料的比例加入一定的新的沥青，进行再混合，以使混合后的沥青更加符合使用要求。

6.2 就地热再生混合料

在就地热再生混合料中，主要采用加热、翻松、拌和等技术。目前，由于工艺的不同，就地热再生分为表面、复拌和加辅再生。第一种是指通过加入再生剂，将再生混合料搅拌后压实；第二种指通过翻松材料，与新的沥青混合，再压实；第三种是在复拌生的基础上加新的沥青，最后与再生层和新混合料加辅层一并压实。但这些方法都主要用于浅部轻度问题的路面。

6.3 厂拌冷再生混合料

厂拌冷再生混合料是将回收的沥青混凝土物料运送至混合料拌和场，在常温下加入一定比例的新集料，在常温下进行混合。在高温环境下进行沥青路面材料的再利用。它的基本应用覆盖范围涵盖各种级别的道路。

6.4 就地冷再生混合料

就地冷再生混合料是利用现场冷再生装置对原有的沥青进行回收利用。道路的筛分和冷铣加工，加入一定数量的新骨料。采用温拌和、碾压等方法对老沥青路面进行再利用。就地冷再生技术按不同的材料厚度分为原位低温再生和全深层低温再生。其主要应用领域包括一、二、三级公路的沥青混凝土的回收。在高速公路铺面工程中，一、二级公路，再生层可充当下面层；在三级道路中，可再生层起到表层作用，而在上层就必须通过砂石封层、微表处等来形成上封层。

7 结语

废旧沥青混凝土的处置应遵循“减量化，循环再生，循环利用”的原则。废旧沥青沥青混凝土是一种可再生的资源，它的再生集料在建筑过程中会产生反应，并且会产生各种新的“绿色产品”。利用废旧沥青混凝土开发利用，促进城市自然生态环境的改善，是促进国民经济可持续发展的关键。所以，废旧沥青混凝土的再利用不仅能提高环境、社会效益和经济效益，而且能促进下一代的健康发展，使得可持续发展的资源与环境得以创建与保护。