遼寧省高速公路瀝青路面再生利用發展規劃與關鍵技術

霍繼輝

(遼寧省高速公路運營管理有限責任公司 沈陽市 110003)

0 引言

截至2019年底，遼寧省高速公路通車里程已達到4331km，隨著高速公路建設事業的發展和時間的推移，遼寧省高速公路陸續進入了大、中修期。伴隨著維修工程的逐年增加，每年將產生大量的瀝青路面廢料，據統計，“十三五”期間遼寧省高速公路維修項目共產生瀝青銑刨廢料285萬噸。“十四五”期間，遼寧省將對錦阜、錦朝、平康、盤海營高速進行中修，對沈山、沈陽繞城、遼寧中部環線高速進行維修和預防性養護，以及對沈山高速公路進行擴寬改建，預計“十四五”期間所產生的了瀝青路面廢料將近550萬噸，約是“十三五”期間的2倍。如何利用好如此大量的廢舊瀝青路面材料，得到了各界的高度重視，但在高價值利用、原位利用和綜合利用長期規劃方面仍存在很多的技術瓶頸和管理難點，下面對遼寧省高速公路在瀝青路面再生利用方面的總體現況、發展規劃和關鍵技術進行簡要分析。

1 遼寧省高速公路瀝青路面再生利用發展現狀

1.1 高速公路路面再生利用概況

目前遼寧省高速公路上成功實施了就地熱再生、廠拌冷再生和廠拌熱再生。從2010年開始大莊線、沈大線、鐵阜線、西開線等高速公路部分路段使用了就地熱再生技術，到目前共完成了236萬平方米的就地熱再生。2015年在沈四高速公路改擴建項目中30km(雙向四車道)的上基層中使用了11cm厚的廠拌泡沫瀝青冷再生的實體工程施工。高速公路由于受到渠化交通和重載交通的影響，在瀝青路面再生技術推廣方面較為謹慎，對于廠拌熱再生技術在高速公路上的應用研究開展的較晚，2019年之前未在高速公路上使用過，但是從2019年開始，兩年的時間里，通過各方的共同努力廠拌熱再生技術在高速公路上取得了飛速的發展。在2019年以前，遼寧省高速公路養護維修項目中的瀝青路面銑刨廢料除了自己利用了一小部分以外，都移交給普通公路的道路養護部門，進行再生利用，應用在普通公路的養護維修和改造項目中，可以說高速公路瀝青路面材料循環利用并沒有實現“原位利用、統籌利用、高價值利用”的目標。從2020年開始，遼寧省高速公路維修所產生的銑刨廢料統一由業主單位回收儲存，計劃下一步統籌使用。

1.2 遼寧在以往再生技術研究過程中遇到的困難和技術瓶頸

(1)廠拌冷再生技術可以用于高速公路基層或連接層(瀝青面層與基層之間)，可以實現100%利用，應用中反映較為突出的問題主要是：

①再生混合料需要養生一周左右，開放交通壓力大。

②作為基層材料其價格要遠遠高于水泥穩定類材料，經濟效益不高[1]。

(2)就地熱再生技術可以實現100%再生利用。近些年遼寧省采用鞍山森遠生產的就地熱再生設備進行了大量的工程實踐，主要用于高速公路的預防性養護、車轍病害處置等。目前看就地熱再生技術應用中反映較為突出的問題主要是：

①再生深度小(不超過5cm)，只能用于表面層再生。

②再生機組加熱時對周邊環境的影響較大。

③再生后的混合料質量變異性大，質量控制較為困難。

④經濟效益的優勢不顯著[1]。

(3)廠拌熱再生技術要先將瀝青路面回收料(RAP)破碎、篩分后，再以一定的比例與新礦料、新瀝青、瀝青再生劑等加熱拌和為混合料，然后鋪筑形成瀝青路面。廠拌熱再生是利用價值很高的再生方式(可以降低混合料造價15%左右)，可以適用于所有等級公路的所有瀝青層位，也是發達國家最主要的路面再生方式。據美國瀝青路面協會(NAPA)統計，2009至2014年間每年回收廢舊瀝青路面材料(RAP)6720萬噸至7910萬噸，主要用于熱拌瀝青混合料的生產，占回收廢舊瀝青路面材料的83%～95%，且總體呈增長趨勢[1]。

廠拌熱再生技術應用中較為突出的問題主要是：

①在舊材料摻量20%左右情況下表現出的經濟優勢有限。

②受到設備和工藝的影響，大比例添加舊材料后再生混合料性能變異性較大[1]。

③高速公路上面層應用再生瀝青混合料的實踐經驗較少，對于RAP料添加在斷級配瀝青混合料(例如SMA)中的應用更是基本沒有嘗試。

產生上述技術瓶頸的原因是由于傳統的銑刨料分離設備多采用簡易分離方式(以對輥或者反擊破設備為主機)，加上簡單的篩分分檔方式(用傳統震動篩或者圓滾篩)，一般篩分成2檔RAP材料，導致RAP料假粒徑顆粒較多，影響再生瀝青混合料級配不穩定。由于RAP料性能存在變異性(假粒徑顆粒含量偏高)、舊瀝青無法與新瀝青、再生劑充分融合、再生瀝青混合料出料溫度低等原因，現在廠拌熱再生技術只能摻配30%以下的RAP料，根據經驗只能用在低交通量的高速公路的中、下面層。由于篩分設備性能所限，不能將0～5mm的RAP料分成0～3mm和3～5mm兩檔材料，在斷級配瀝青混合料中無法使用RAP料。

1.3 近幾年高速公路瀝青路面再生所取得的新突破

近幾年，遼寧省高速公路在瀝青路面材料循環利用方面做了積極嘗試，再生瀝青混合料預制構件實用技術和瀝青路面回收料(RAP)精細分離+廠拌熱再生技術都取得了很好的應用效果。

(1)再生瀝青混合料預制構件實用技術

再生瀝青混合料預制構件實用技術是將瀝青路面回收料(RAP)經過破碎、篩分，加入再生劑、改性劑、纖維增強劑、新瀝青混合料等材料，高溫拌和后振動壓制成預制構件，目前生產了路緣石、泄水槽、排水溝、防護蓋板等公路附屬設施，在解決廢棄舊料的再利用和常規公路附屬設施防腐蝕性、耐久性差等難題的同時，拓寬了舊料再生利用方式。

(2)廠拌熱再生技術

2019年在沈彰和沈吉高速公路路面預防性養護項目中，進行了30%RAP料添加量的廠拌熱再生(用在下面層和硬路肩表面層)，經過2019年的嘗試和總結，2020年在西開線(全長85km)和永桓線(全長65km)維修項目中大力推動瀝青路面再生利用，全線的中、下面層維修所有瀝青混合料全部采用30%RAP舊料添加量的廠拌熱再生混合料，應用廠拌熱再生、就地熱再生技術鋪筑157萬平方米的高速公路路面，再生利用瀝青路面回收料7.27萬噸，節約工程造價400多萬元，大大減少了周邊環境的污染和石料的開采量，有效起到“節能減排”的環保效益。

(3)瀝青路面回收料(RAP)精細分離技術

瀝青路面回收料(RAP)精細分離技術，是采用銑刨料精細分離設備將瀝青路面銑刨料通過多次瀝青與石料剝離、精細篩分分離將瀝青路面銑刨料分成3～5檔規格的級配材料，可以基本消除舊料的假粒徑問題，實現RAP細集料0～3mm、3～5mm精細分檔，滿足斷級配瀝青混合料再生利用需要，并且實現了大料(5mm以上石料)油石比低于1.5%，關鍵篩孔假粒徑含量(篩余率偏差)≤10%的技術水平，實現了瀝青路面RAP材料化、骨料化。瀝青銑刨料經過分離工藝，將來源不同，級配變化大、質量參差不齊的瀝青路面銑刨料變成一種材質和組成較為均質的礦料，從而克服了廠拌熱再生技術中再生材料均質性差、摻量受限的缺點。在廠拌熱再生過程中實現大比例添加(RAP料50%以上添加)，而且可以生產用于高速公路上面層的再生瀝青混合料。

依托遼寧省科技廳重點研發計劃項目“瀝青路面固廢精細分選與再生利用關鍵技術研究”，在高速公路瀝青路面“原層位利用，大比例添加，高價值再生”方面取得了重大進展。2020年在遼寧省永桓高速中成功完成了8種類型的試驗段的鋪筑，具體名稱與工程量見表1。驗證并熟練掌握了廠拌熱再生大比例添加50%以上RAP舊料的生產工藝，并且在高速公路表面層SMA-13中應用了摻配27%RAP(石灰巖)的再生瀝青混合料，在橋面上使用100%精分離RAP料進行了微表處的施工，實現了“原層位利用，大比例添加，高價值再生，多元化利用”的循環利用目標，積累了寶貴的施工與技術經驗。

表1 2020年永桓高速公路維修項目中鋪筑試驗段工程量

2 瀝青路面固廢再生綜合應用發展規劃建議

我們應該清醒地認識到瀝青路面舊料是固體廢棄物，但在科學的回收利用后具有很高的利用價值，隨著我國國力的增強和科學技術的進步，這種廢料的回收利用價值也越來越高，決不能將這種資源隨意丟棄和低價值利用。在現階段圍繞路面廢舊材料開展綜合再利用方面的技術研究和產業化布局，將對科學的綜合循環利用廢棄瀝青路面材料開辟嶄新的道路，不僅擁有廣闊的應用前景，還具有顯著的經濟效益和社會效益。同時，也響應了《交通強國建設綱要》中明確提出的“綠色發展節約集約，低碳環保”的國家戰略。

系統地總結現有技術存在的弊端，開展高速公路廢舊材料循環再利用綜合技術研究，就做好瀝青路面再生利用發展規劃，提出以下三點建議：

2.1 利用好相關政策法規，主動擔負起固廢利用主體責任

2015年財政部和國家稅務總局出臺了《資源綜合利用產品和勞務增值稅優惠目錄》(財稅〔2015〕78號)，其中規定，產品原料30%以上來自廢舊瀝青混凝土，且產品符合GB/T 25033-2010《再生瀝青混凝土》規定的，享受增值稅即征即退政策，退稅比例50%，這是目前對于瀝青路面舊料回收利用最新的財政方面的鼓勵政策[2]。2020年9月1日起頒布施行的《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》中要求“工程施工單位不得擅自傾倒、拋撒或者堆放工程施工過程中產生的建筑垃圾”。因此，高速公路養護和建設單位要主動承擔起建設工程固廢利用的主體責任，按照“減量化、無害化、資源化、產業化”，構建布局合理、管理規范、技術先進的固體廢棄物資源化利用體系。并嚴格落實以下三點保障措施：

(1)在高速公路維修和改擴建工程招標文件中須明確廢舊路面材料回收和再生利用要求。

(2)高速公路養護維修和改擴建工程的再生利用方案須進行專項設計審查。

(3)對路面再生技術應用給予財政資金支持和補貼。

2.2 制定高速公路廢舊路面材料回收計劃和戰略布局

《交通強國建設綱要》中明確提出：“推廣施工材料、廢舊材料再生和綜合利用”，“提高資源再利用和循環利用水平，推進交通資源循環利用產業發展”。這就要求我們綜合考慮高速公路路網技術狀況、路面維修和新建總體規劃、可利用存儲場地情況，編制路網內最優的廢舊材料存儲回收計劃。確保在高速公路養護維修過程中做到廢舊路面材料應收盡收、有計劃的儲存和再生利用，為廢舊材料的科學再利用提供基礎的材料保障，并以先進再生技術為引領進一步推進廢舊瀝青路面再生利用產業化。

2.3 開展廢舊瀝青路面材料的綜合再利用關鍵技術研究

在現有技術基礎上，開展關鍵的技術研究，進一步提升再生廢舊材料的路用性能和添加比例，向著“原層位利用，原路線利用，高價值利用，高摻量利用，多元化利用”的更高目標邁進。在保證再生瀝青路面結構穩定和各項路用性能的前提下開展以下關鍵技術的研究：

(1)RAP料精細分離設備、多檔篩分設備、再生一體機瀝青拌合站、逆流加熱再生滾筒等生產設備。

(2)大比例RAP摻量廠拌熱再生技術。

(3)生產適用于重載交通的改性瀝青再生混合料和上面層的再生瀝青混合料。

(4)研究開發新型經濟高效的再生劑。

(5)多方式、多領域、多元化再生利用。

(6)快速開放交通型廠拌冷再生技術。

(7)編制質量控制標準，規范生產工藝流程，指導實際生產。

3 結語

目前遼寧省在高速公路瀝青路面再生利用技術方面取得了很大進展，針對現有科技成果中具有行業引領性的創新技術要充分發揮其科技價值，加大科研投入力度，給予重點扶持，進一步提高其示范引領作用，努力實現從先行先試到示范引領、從探索創新到創新引領的升級。形成標準化、規范化、系統化的再生技術體系，以及瀝青路面再生利用統籌管理模式，并為其他省份提供技術輸出和管理模式復制，進一步推進廢舊瀝青路面再生利用產業化。