試論瀝青路面材料再生利用的經濟意義及技術條件

陳中令

（山西省朔州高速公路有限責任公司，山西 朔州 037034）

當前，我國陸路交通的主要形式是道路，其中二級以上的高等級的道路（包括已在運行中的高速公路）的保有量約為50.2×104km。這些高等級道路約占全國等級道路通車總里程中的14%，但卻承擔著全國道路交通客（貨）運輸總量的83%左右。眾所周知，道路的基層承重結構主要是水泥穩定材料，面層的主要功能是封閉和磨耗，高等級道路更是如此[1]。但路面形式卻隨道路等級的高低不同而差異。我國的高等級道路路面形式的主體是瀝青混凝土路面。其余主要是水泥混凝土路面（剛性路面）。由于水泥混凝土路面所占比例較小，所以在道路養護工程中瀝青混凝土道路的工程量占有主要部分。

1 瀝青混凝土路面舊材料再生利用的經濟價值

根據我國高等級瀝青路面養護規程，道路維護通常包括日常維護保養、路面升級改造和翻新工程。但無論何種作業形式，往往都離不開路面的挖切和重鋪[2]。只是根據道路等級的不同，面層挖切和重鋪工程量的大小有所差別而已。挖切和重鋪必然會產生相當數量的路面廢舊材料。這些材料的產生數量與挖切面積和長度成正比。

式中：T為挖切路面產生的廢舊材料量，t；L為挖切路面長度，m；H為挖切路面寬度，m；S為挖切路面的面層厚度，m。

式中的數字表示瀝青混凝土路面材料單位體積的比重范圍。如果施工工程的對象是高速公路，顯然由于其是全封閉單向行駛（即路面分布為雙向對開，中部布置隔離帶），因此上式可變形為：

由上式可以看到，瀝青混凝土路面舊材料的產生量主要取決于挖切路面的長度、寬度和厚度。而路面長度L往往很大，這就使得舊材料的產生量具有很大的數字。如我國的高速公路自20世紀80年代中期開始修建和逐步通車以來，依其設計和實際使用情況，已開始逐漸進入大修維護期。若以我國現有高速公路通車總里程即9.62×104km為計算基數，每年路面大修工程量占通車總里程3%～5%，路面寬度和厚度分別為10 m和0.06 m，材料比重取平均值2.0計算，即可列出下式：

式中：To和K分別代表路面舊材料總量和材料比重的平均值。計算結果是僅高速公路每年路面大修工程即可產生瀝青混凝土路面舊材料700～1 200萬t左右。這些材料若得到再生利用，每年即可獲得直接經濟效益40億元以上（以原材料的現行價格計）。

近幾年來，受整個世界能源危機的影響，瀝青及路用石料的價格也呈現日趨上升的態勢[3]（與10年前相較，瀝青和石料的價格已分別上升了一倍和30%）。因此，舊瀝青混凝土材料回收利用的經濟價值也會逐步提升。

2 路面舊材料再生利用的環保意義

瀝青混凝土路面舊材料是級配骨料、石粉和瀝青（黏結劑）等材料按一定工藝制作的混合物，其中瀝青僅占混合物總量的5%（W/W）左右。但作為石油煉制的副產品，瀝青是一種典型的高分子物質，在道路所在的自然狀態下難以降解和作無害處理。因此，將瀝青混凝土路面舊材料隨意丟棄的傳統做法會嚴重污染周邊自然環境，又是一種可用資源的極大浪費。在黨的十七大以來，黨中央特別強調我國在21世紀要重視和提倡發展綠色循環經濟，推進材料綜合利用和廢舊資源回收利用，這已成為全國人民努力奮斗的目標之一。因此，探討瀝青混凝土路面舊材料回收利用的專用工藝和相關技術并逐步完善，倡導和推進其再生利用的進程顯得尤為重要。

3 路面舊材料再生利用的技術條件

3.1 礦料級配

筆者曾在道路建養工程中對山西省大 (同)運（城）、太（原）長（治）等高速和省內多條國道二級路的瀝青路面改造和養護工程現場進行了統計和分析，發現對道路材料采用不同挖切方式產生的瀝青混合料的礦料級配變化較大。表1是其級配變化的平均值。

表1 路面混合料礦料級配變化情況

能夠看到，同樣原始級配的瀝青混合料采用不同工藝挖切產生的瀝青混合料，其級配與初始設計級配相比發生的變化也不相同。經過機械銑刨工藝獲得的集料級配與原道路設計的初始級配相比較差別較大。而經過風、電鎬人工作業方法獲得的集料破碎較少，其集料級配與原道路設計的初始級配相較的各項指標差別不大。

眾所周知，合理的礦料級配是保證路用性能的必要條件之一[4]。因此，路面舊材料再生利用時必須根據其礦料級配變化通過必要的新料摻配恢復原設計級配，以保證新鋪瀝青路面的強度達到所要求的設計指標。

3.2 瀝青路用指標的合理性

長期的光候影響和車輛輪胎的載荷作用必然使瀝青混合料中的主要黏結劑，即石油瀝青出現一定物化指標的老化。因此在路面舊材料再生利用工藝中，應根據具體情況適當添加新瀝青和軟化劑，充填數量應以材料試驗指標來確定。在一般二級以下的普通道路施工（尚不具備3項指標試驗條件）時，可將以下新瀝青添加比例（以混合料的總重為100%作基準值）作為參考：

a)路面使用已5～10年：添加比例1%～1.5%。

b)路面使用已達10年以上：添加比例1.5%～2%。

3.3 再生作業時加熱溫度的優選

瀝青混合料再生溫度通常約為160℃，而瀝青的閃點大致為210～220℃。但加熱時的火焰溫度常常超過1 200℃，如此高的溫度差極易造成瀝青的再次老化。有鑒于此，應在再生工藝時對加熱溫度進行優選。筆者認為應對目前常用的火焰直接加熱進行必要的改進，采用間接加熱工藝將會有效避免瀝青混合料再生時的二次老化，進而保證路用瀝青的良好特性。在這方面的新技術研發中，山西省交通科學研究院近年來立項研發的具有熱風循環功能的JKLZ系列瀝青混合材料再生設備是該技術領域的新嘗試，其專門設計的熱風循環裝置使得系統加熱效率得以有效提高；福建鐵拓機械有限公司研發的QLB型雙滾筒再生設備使得第一滾筒中的余熱在第二滾筒中與瀝青混合料進行熱交換。由于余熱的溫度值已明顯低于火焰溫度，所以上述工藝對規避材料的老化很有意義。但這些方法因為并沒有對火焰和熱風進行嚴格意義上的屏蔽，顯然還不是嚴格意義上的間接加熱。因此，必須尋求更為理想的技術方案。

3.4 重視和采用必要手段降低瀝青混合料中的含水量

在瀝青混凝土材料的挖切、收集、運輸和儲存等過程中，摻入（或混入）一定的水分往往難以避免。這在不具備材料倉儲的某些單位和場合表現更甚（筆者曾對此做過專門調查，如在山西某高速公路施工基地發現有些瀝青混凝土舊材料的含水量竟高達5%以上）。但瀝青混凝土材料回收利用的工藝過程往往離不開加熱工序（某些常溫再生拌合料除外，但此種材料應用場合較少），而其正常的使用溫度達150～160℃，顯然已大大超過了水的沸騰和蒸發溫度。此時，瀝青混凝土舊材料中所含水分必然以水蒸汽的形式分離散發。在這個加熱過程中，舊材料必然需要吸收大量的熱量，而熱量的吸收正是材料再生的必要條件。但大量水分的吸熱→升溫→蒸發的過程要消耗大量的加熱能源，亦是再生成本增加的重要因素。有鑒于此，重視和采用必要手段降低瀝青混合料中的含水量對于提高加熱效率、降低再生工程成本具有重要意義。

3.5 舊瀝青混合料中所含雜質的清除

眾所周知，舊瀝青混合料的采集工作是一個較為復雜的過程。在這個過程中有可能混進一些雜質（包括路面雜草、落葉和浮塵，以及老化后的瀝青固體顆粒粉末等）。這些雜質進入會對再生材料的路用性能產生不利影響。建議應在舊路面挖切前對其表面進行較為徹底的清掃（或清洗），同時應在再生過程中增加材料打散和篩分工序，以便較為徹底地清除掉舊瀝青混合料中所含的各種雜質，為保證材料的再生質量提供必要的條件。