瀝青混凝土廢料廠拌冷再生技術應用研究

北京首發公路養護工程有限公司 / 趙寶心

一、技術應用研究的背景和必要性

目前的瀝青混凝土路面大修工程，幾乎都是將原路面的表面層或者表面層和中面層徹底銑刨掉，然后鋪筑新的瀝青混合料。對于銑刨掉的瀝青混合料，以往的處置方式一般都是當做建筑垃圾直接處理掉。在當今我國發展循環經濟的大背景下，如何處置這些舊的瀝青混合料，能否被循環利用，進而節省礦產和石油資源、降低對環境的污染，是我們公路行業需要深入探索研究的課題。如能對廢舊瀝青混合料進行歸集，通過技術加工后，成為新的瀝青混合料用于路面結構，這樣，在滿足瀝青混合料路用性能的同時，既可節省大量的建設資金，又能保護生態環境，響應國家發展循環經濟和節能減排的要求。

二、技術應用研究

（一）原材料

1.對舊料（RAP）取樣進行材料評價。為了保證取樣具有代表性，舊料取樣前，應除去料堆表面20cm深度范圍內的舊料。舊料的評價內容包括含水率、砂當量、材料級配及性質、瀝青含量及性質等，依據RAP評價的具體情況，合理選配新集料等其它原材料的用量。

2.冷再生混合料作為研究依托工程的路面下面層，設計按照中粒式瀝青碎石混合料的級配范圍要求進行設計，屬半開型級配，空隙率要求在10%-12%之間，新添集料主要是直徑在19mm--26.5mm之間的粗集料，級配設計中26.5mm的篩孔通過率為100%，19mm的篩孔通過率不低于90%。

3.乳化瀝青作為再生料的結合料，其品質和質量要求至關重要，本技術應用研究對乳化瀝青的質量要求見表1。

表1 廠拌冷再生瀝青混合料用乳化瀝青的技術指標要求

4.水泥作為再生料的活性添加劑，與乳化瀝青發生化學反應，減少了乳化瀝青的破乳時間，同時在一定程度上也提高了混合料的初期強度和高溫穩定性。

本研究選用普通硅酸鹽水泥，其強度等級為42.5MPa，初凝時間不小于3.5小時，終凝時間不小于7小時。

5.水作為制作乳化瀝青用水，需盡可能地保持其中性性質，選用可飲用水，如果選用非飲用水，應通過拌和試驗驗證其可靠性，試驗合格方可使用。

（二）配合比設計

采用旋轉壓實成型試驗得到的再生混合料試樣的劈裂強度更接近工程實際的壓實功率，因此，采用旋轉壓實成型試驗進行混合料的配合比設計，具體設計技術要求見表2。

表2 混合料設計技術要求

具體設計步驟為：

1.舊瀝青混合料（RAP）隨機取樣→2.抽提試驗（判定瀝青含量和性質）→3.粗細集料拌和→4.預估乳化瀝青用量→5.裹覆試驗確定總液體用量范圍→6.旋轉壓實確定最佳液體用量→7.不同乳化瀝青用量制作試件→8.試件劈裂試驗和馬歇爾穩定度試驗→9.不合格則調整水泥用量重復4至8的步驟，合格則繼續下一步→10.確定乳化瀝青和拌和用水量→11.進行設計瀝青含量高溫車轍和低溫抗裂及疲勞等混合料性能試驗→12.確定生產配合比

（三）拌和及運輸

拌合前，要檢測RAP的含水率，不應大于3%。RAP混合料轉運時，為防止混合料產生離析現象，鏟運機要注意從料堆的一端在料堆全高范圍內鏟料。拌和樓的料倉數量不應少于兩個，拌和設備應設置乳化瀝青和水的精確計量裝置。

拌和過程中，拌和時間應保證混合料拌和均勻，不能時間過長，否則會造成乳液破乳時間的提前。拌和時乳化瀝青與粗細集料的黏附性、裹覆面積不小于三分之二即可，對于沒裹覆的部分，在瀝青混合料的攤鋪和壓實過程中，乳液會進一步地對粗細集料進行裹覆。

再生混合料出廠運輸時間要合理控制，以防止在現場攤鋪前混合料就出現破乳現象，否則會影響攤鋪和壓實質量，從材料出廠到現場攤鋪，時間間隔原則上不超過兩個小時。

（四）攤鋪及碾壓

為了增加下承層與再生混合料攤鋪層的粘接性能，在下承層表面噴灑1kg/m2的乳化瀝青透層油（乳化瀝青殘留物含量以50%為基準），待其破乳后攤鋪冷再生瀝青混合料。

冷再生瀝青混合料攤鋪采取到場即鋪方式，減少料車的候場時間。一般混合料層鋪厚度控制在70mm--150mm之間。我們應用研究所依托工程的攤鋪壓實厚度均為80mm，攤鋪工序攤鋪機速度控制在2至4米每分鐘。雨天不可攤鋪，氣溫低于10度時應停止作業。

因為是摻加了活性填料的再生混合料，因此在攤鋪后要及時跟進碾壓，以防止混合料上部出現硬殼而增加壓實難度。

（五）養生

在鋪筑上層結構前對冷再生混合料鋪筑層必須進行養生。養生方法為：一是在封閉交通情況下進行自然養生，一般養生7天，當含水量低于2.5%，鉆芯取樣能夠取出很完整的芯樣時，說明攤鋪壓實和養生效果良好，可以進行上層結構的攤鋪；二是在開放交通情況下養生，冷再生混合料攤鋪層在完成壓實至少1天后方可開放交通，但須限制超載載車輛的通行，車輛正常的行車速度不得超過60km/h，為了保證再生攤鋪層的質量，最好在其表面噴灑一層乳化瀝青。

瀝青用量折合純瀝青后為0.3kg/m2。養生完成后鋪筑上層結構前需再噴灑一遍乳化瀝青粘層油。

三、研究成果

我們于2018年實施的兩項實驗項目，在冷再生瀝青混合料結構層養生結束后，我們對壓實度、劈裂強度、馬歇爾穩定度、凍融劈裂強度比、含水率等技術質量指標進行了檢測，均達到了規范要求。工程結束正式通車后，經過兩年的運行，我們對路面平整度、彎沉、車轍等進行了檢測，各項指標均達到了各結構層全部為非冷再生瀝青混合料的瀝青混凝土結構路面的水平，尤其車轍指標要好于同期實施的瀝青混凝土路面。

四、經濟和社會效益

廠拌冷再生瀝青混合料無論是用于路面的中面層還是下面層，都可以百分百的得到循環利用，相對于新拌瀝青混合料，節省材料費在20%至30%之間，經濟效益非常明顯。

由于冷再生混合料的拌合生產是常溫拌合，無需加熱源，與常規熱拌瀝青混合料的生產相比，可以節省大量的燃油或燃氣資源，有效降低碳排放，減少對大氣環境的污染，社會效益同樣非常明顯。

五、未來發展前景

瀝青混合料的冷再生技術在我國已經發展應用多年，各項技術控制指標和施工工藝也在逐步完善，但此技術目前只是應用在路面的中面層和下面層，而不能應用于表面層，同時材料成本相對于新的瀝青混合料還有進一步的節省空間。

下一步我們將在優化配合比設計、科學選型穩定劑種類、提高再生料路用性能、優化施工工藝、降低生產成本、完善技術指標檢測體系、冷再生料應用于路面表層等方面進行進一步的探索研究。

我們相信，隨著經驗的不斷積累、技術的不斷完善、拌和工藝的不斷提高，廢舊瀝青混合料的冷再生技術一定會在以后的公路建設中得到更為廣泛的應用，開創出更為廣闊的市場空間，為國家發展循環經濟做出更大的貢獻。