廠拌熱再生混合料的關鍵施工技術研究

2016-03-22 22:04:03李慶瑞王莎

筑路機械與施工機械化 2016年3期

李慶瑞　王莎

摘要：從RAP的回收、破碎、篩分、儲存、質量檢測、預熱及除塵、再生劑的添加以及再生混合料的拌和、攤鋪與碾壓等環節，分析了廠拌熱再生混合料的關鍵施工工藝。研究表明：對RAP的回收、預處理、儲存等進行嚴格控制是保證再生混合料穩定性、均勻性和高質量的前提；為大規模應用再生混合料，應對中國廣泛使用的間歇式拌和站進行相應的設備改進，并根據RAP的摻量和含水率等因素綜合確定新集料的加熱溫度。

關鍵詞：再生混合料；施工工藝；間歇式拌和站；新集料加熱溫度

中圖分類號：U418.6文獻標志碼：B

Abstract： Key construction technology for hot plant mix RAP was analyzed in aspects of recycling， crushing， screening， storage， quality control， warming up and dust removal of RAP， regeneration agent addition and the mixing， paving and compacting of RAP. It is suggested that the premise to guarantee the stability， uniformity and quality of RAP is the strict control of phases including the recycling， pretreatment and storage. Batch type asphalt mixing plant and other equipment should be improved for largescale application of recycled mixture. The heating temperature of new aggregate should be determined by the amount of RAP and water content.

Key words： reclaimed asphalt pavement； construction technology； batch type asphalt mixing plant； heating temperature of new aggregate

0引言

瀝青路面再生技術是將廢舊瀝青路面材料（Recycled Asphalt Pavement， RAP）回收后，再與新材料（集料、瀝青、再生劑）按一定比例拌和并重新鋪筑路面的技術。由于廢舊料的充分利用，減少了廢棄料對環境的污染和石料過度開采造成的環境破壞，并節約了大量土地，因此路面再生技術被廣泛推廣應用[12]。按施工溫度劃分，瀝青路面再生技術可分為熱再生和冷再生；按拌和場地劃分，再生技術可分為廠拌再生和現場再生。根據美國瀝青再生協會（ARRA）的定義和分類[3]，將瀝青路面再生分為冷刨法、廠拌熱再生、現場熱再生、廠拌冷再生、現場冷再生和全厚式再生6類。實踐表明，廠拌熱再生技術是使用最多、應用最廣、最為普及的路面再生技術。經過嚴格的配合比調整，廠拌熱再生混合料能確保技術指標不低于傳統的熱拌瀝青混合料（HMA），滿足高級路面的使用要求；同時，廠拌熱再生能最大限度地發揮RAP的使用價值，充分利用RAP中的瀝青資源和石料資源。

1RAP的回收、破碎與篩分

1.1回收

RAP的回收方法主要有2種：第1種是采用傳統刨碎（刨開、收集、裝車）方式處理整個面層，第2種是加熱或銑刨法。采用第1種方法回收時，不能將面層與基層材料分開，需要先將成團或成塊的銑刨料放入破碎機內破碎，工藝較為復雜。銑刨法能分層回收，保證了RAP的均勻性，可直接在拌和廠使用，因此冷銑刨是經濟易行的RAP回收方法。

采用銑刨機回收時，應根據路面建養歷史及路況調查結果等確定回收范圍，確保不混入其他層材料；應逐段落、逐車道進行銑刨，保持銑刨速度和銑刨深度基本相同，以確保銑刨機對RAP骨料的破壞程度接近，這樣有利于保證RAP級配的均勻性，便于配合比設計及調整；避免RAP中的雜質（如粘土、粉塵、石塊等）進入混合料，影響再生瀝青混合料的路用性能。

1.2破碎

對于翻松設備回收超大規格的塊狀或成團材料，需要采用破碎機進行初碎，根據初碎后的大小確定是否需要采用傳統的石料破碎機（如反擊式破碎）進行二次破碎，要求

26.5 mm篩的RAP通過率為100%。目前，大多RAP初碎機為對輥“咬碎”式，能對粒徑60 mm 以上的塊狀料進行初級破碎，如圖1所示。

1.3篩分

在間歇式拌和設備中，新集料經干燥加熱后進入二次振動篩分系統，分級后儲存在熱料倉中。RAP經預熱后直接進入拌缸，沒有二次篩分過程，因此RAP的級配由冷料給料機控制。

一般采用冷篩分系統進行RAP的分級，由于RAP中的瀝青易粘在篩網上，使得小于4.75 mm RAP的篩分變得非常困難，普通振動篩無法滿足RAP篩分的要求，需要采用特殊的方式篩分。國際上通常采用高頻振動方式解決細料堵網問題，在工程實踐中，一般將RAP篩分為小于4.75 mm和大于4.75 mm兩檔[4]。

2RAP的儲存和質量檢測

RAP在堆放期間容易發生粗、細料結團和離析現象。當環境溫度升高或者因料堆過高重力加大，都會導致瀝青軟化形成結團。同時，料堆過高或者堆放方式不合理時，又容易造成離析現象。

因此對廢料堆和回收料堆應分開進行恰當的管理，主要包括RAP的堆放和檢測。

2.1管理

RAP應分類堆放，不同性質、不同來源、不同層位的RAP應分開堆放；儲存場地應采用水泥混凝土或水泥穩定碎石等進行硬化處理，并設置斜坡及排水設施，避免雨水在堆放場地聚集；同時，需要加設雨棚防止降雨淋濕RAP。

為了更好地控制RAP的均勻性和質量，一次堆放高度不宜超過1.5 m；堆料時宜采用薄層堆料的方式，用裝載機將RAP鏟運到堆料場后均勻鋪開，第二鏟再在其上鋪開，依此類推；鏟料時，從料堆一端在全高范圍內鏟料，確保RAP得到充分混合。

2.2RAP的檢測

在進行混合料配合比設計及大規模施工前，或者RAP料源及性質發生明顯變化時，需要對RAP進行技術檢測，檢驗其含水量、礦料級配、瀝青含量以及瀝青殘留物的針入度、軟化點、延度及粘度等。為保證結果的可靠性，需要提高檢測頻率，要求超過800 t時至少取5個樣品進行試驗；超過3 000 t時，每增加1 000 t再增加1個樣品。檢測時，為保證取料均勻、檢測結果具有代表性，每一個RAP料堆全深度隨機取至少3個樣品進行試驗。

3RAP的預熱及除塵為了保證再生混合料的質量，應該在拌和前對RAP進行加熱。可采用“雙滾筒”和“第二烘干筒”2種方式預熱，前者用于連續式再生設備，后者用于間歇式再生設備。

RAP預熱溫度控制在105 ℃左右，溫度過高會加劇舊瀝青老化，增加恢復老化瀝青技術性能的難度；當溫度超過130 ℃時，瀝青會釋放出大量有毒有害氣體。

配備除塵設備用以除去RAP中的粉塵和瀝青蒸汽。RAP在預熱過程中，舊瀝青會隨溫度的升高不同程度地分解成為瀝青蒸汽，對環境產生不良影響。連續式“雙滾筒”再生設備利用烘干筒的外壁高溫間接加熱，瀝青蒸汽進入除塵器之前先經過內層燃燒室的二次燃燒，避免了二次污染；間歇式拌和樓的“第二烘干筒”預加熱設備采用順流加熱方式，對舊瀝青蒸汽進行循環利用，減輕除塵器的負擔。

4再生劑的添加

采用2種方式添加再生劑：第1種，拌和前將再生劑噴灑在RAP上，通過再生劑的滲透與擴散作用來軟化RAP；第2種，先預熱RAP，然后在拌缸內邊噴灑再生劑邊拌和RAP。兩者相比，第2種方式的效果更優，因為再生劑預先噴灑到預熱的RAP 中，可以使再生劑與舊瀝青充分擴散、滲透、混溶，不僅使再生劑與新瀝青、新骨料及礦粉能更好地融合，而且可以縮短拌和時間，既提高了混合料質量，又不影響生產能力。

5再生混合料的拌和

廠拌熱再生的拌和是最關鍵的施工工序，影響拌和質量的關鍵因素則是拌和機械。可用于廠拌熱再生混合料的攪拌設備有間歇式攪拌設備和連續式攪拌設備，其中以間歇式攪拌設備居多。連續式攪拌設備有單滾筒式、雙滾筒式和三套筒式，各種設備的優缺點如下。各種攪拌設備如圖2所示。

（1）間歇式攪拌設備。間歇式攪拌設備利用熱骨料間接加熱RAP，計量精度高，粉塵污染小，但可利用的熱量少，處理舊料的能力有限（10%～20%）。RAP的計量有2種方式：第1種，RAP經過篩分與新骨料混合后同時稱量，舊瀝青被加熱后使料流不暢，影響計量精確度；第2種，RAP不經過篩分，獨立稱量，計量精確度較高。間歇式攪拌RAP不預熱，攪拌時間短，新舊料混合不良，舊瀝青與新瀝青、再生劑不能充分混溶，舊瀝青再生程度差。

（2）單滾筒攪拌設備。RAP在筒內加熱，可利用熱氣對流熱量，能夠處理較多RAP（20%～30%），但筒內高溫易使瀝青老化。RAP在冷態計量時精確度高。采用攪拌筒預熱RAP，攪拌時間長，新舊料混合較好，舊瀝青再生程度好，缺點是自落式攪拌效果較差。

（3）三套筒式攪拌設備。RAP在夾套內加熱，可利用燃燒室壁的輻射熱，能夠處理的RAP更多（30%～40%），與燃氣不接觸，瀝青不會老化。RAP在冷態計量時精確度高。采用攪拌筒預熱RAP，攪拌時間更長，新舊料混合好，舊瀝青再生程度較好，其缺點是自落式攪拌效果較差。

（4）雙滾式攪拌設備。RAP在內外筒間的強制攪拌區加熱，可利用燃燒室壁的輻射熱，可處理的RAP最多（40%～50%），與燃氣不接觸，瀝青不會老化。RAP在冷態計量，計量精確度高。攪拌筒預熱RAP，攪拌時間最長，新舊料混合最好，舊瀝青再生程度最好。

目前，中國大多采用改造的間歇式攪拌設備生產再生混合料，它是一種簡單的再生設備，利用新骨料的過熱溫度在攪拌過程中將熱量傳予RAP。生產時應注意：不可燒傷RAP中的瀝青結合料，盡量降低二次老化；盡量不對RAP進行明火加熱；不能使RAP產生瀝青煙，即瀝青蒸汽，造成二次污染；總拌和時間比普通熱拌瀝青混合料延長5～10 s，濕拌時間延長5～10 s。具體的拌和程序是：RAP、新骨料加入拌缸，加入新瀝青拌和，加入填料拌和，出料。新集料加熱溫度采用下式計算[8]

RAP預熱時

式中：Ta1、Ta2為新集料的加熱溫度； Tm為再生瀝青混合料的目標拌和溫度；Ca、CR 、Cf、Cw分別為新集料、RAP、礦粉、水的比熱容（kJ·（kg·℃）-1）；Pa、PR、Pf分別為新集料、RAP、礦粉的質量百分比（%）；

Pw為RAP中的水分占混合料的質量百分比（%）；TR 、Tf分別為RAP、礦粉的初始溫度（℃）；r為RAP的摻配率；w為含水率。

6再生混合料的攤鋪與碾壓

再生混合料的攤鋪與碾壓工藝與傳統的熱拌再生混合料相同，遵照以下原則。

（1）廠拌熱再生瀝青混合料的攤鋪、碾壓溫度比熱拌瀝青混合料高5 ℃～15 ℃。

（2）廠拌熱再生瀝青混合料攤鋪和壓實的其他要求，應符合現行規范對HMA路面的要求。

7施工質量管理及質量驗收

廠拌熱再生瀝青混合料的施工質量管理，應符合現行規范對HMA路面的規定，檢測項目及頻率按表2執行。廠拌熱再生路面的檢查驗收參照現行規范對HMA路面的規定。

8結語

廠拌熱再生混合料具有質量高、生產穩定的特點，與傳統的熱拌瀝青混合料HMA具有相當的路用性能，可廣泛用于各等級公路瀝青面層的鋪筑。今后應加強對熱再生瀝青混合料施工技術的研究，積累施工經驗，探索合理、有效的施工工藝，以最大限度地提高RAP的回收利用率。

參考文獻：