RAP對熱再生瀝青混凝土生產工藝影響

丁攀

烏魯木齊匯聚路面工程有限公司 新疆 烏魯木齊 830000

我國現階段實體經濟和互聯網經濟突飛猛進的發展對交通運輸行業提出了更高更緊迫的要求，高速公路因而必須進行大規模養護和改建擴建，養護工作任務量較為繁重。截至2021年底，全國公路總里程528.07萬公里，我國僅干線公路大中修工程，每年產生瀝青路面舊料（RAP）達近2億噸。針對達到設計使用年限的瀝青路面，可以通過回收利用RAP，利用RAP再生技術，使其再次滿足路面設計要求，節省大量生產成本，實現可持續發展。RAP通過合理的方式加以回收利用，可節省大量的開采原材料成本，有效避免了材料的浪費和環境污染，已成為我國交通運輸行業資源循環再利用發展的大勢所趨。

1 RAP對熱再生瀝青混凝土生產工藝影響范圍

1.1 RAP熱再生瀝青混凝土生產工藝過程

第一，銑刨運輸：目前均采用銑刨機械對達到使用年限的瀝青路面進行銑刨，形成散塊狀物料裝車運出施工現場；

第二，臨時存儲：經銑刨運輸來的散塊狀RAP臨時存儲在堆料場；一般工廠根據自身情況將RAP存儲在料棚內（南方地區）或露天場地（北方地區）后進行防塵網覆蓋；

第三，預處理加工：工廠根據生產需要，提前一定時間對回收來的RAP集料進行破碎、篩分，并分級存放；

第四，輸送加熱：工廠根據生產需要，將RAP輸送至生產設備，并烘干加熱至適合溫度，臨時存儲，根生產需要計量后進行下一步加工；

第五，添加拌和：工廠根據生產配比的不同，將RAP集料與原生集料、新瀝青、新填料、添加劑等按一定比例進行均質拌和，獲得路用性能達標的再生瀝青混凝土。

1.2 RAP熱再生瀝青混凝土生產工藝涉及系統

結合當前RAP主流生產工藝現狀，其生產工藝過程主要涉及以下系統：

第一，RAP銑刨運輸系統：包括銑刨機、運輸車輛等；

第二，RAP存儲系統：即棚倉堆場、露天堆場；

第三，RAP預處理系統：包括破碎設備、篩分設備及必要的輸送轉運設備；亦包含必要的除塵環保設備；

第四，RAP輸送加熱系統：包括冷料倉、烘干筒、燃燒器及必要的輸送機械，如斗式提升機、皮帶輸送機等；亦包含必要的除塵環保設備；

第五，RAP添加拌和系統：包括暫存倉、稱重計量系統、流道系統、保溫系統、攪拌系統和必要的除塵環保設備等。

1.3 RAP對熱再生瀝青混凝土生產工藝影響范圍

結合RAP集料的特殊理化性質和生產工藝特點，RAP對再生瀝青混凝土生產工藝影響范圍主要有以下幾個內容：

一是RAP存儲系統：受工廠管理者主觀因素影響，采取不同的存儲方式（棚倉或露天加蓋防塵網）即會造成RAP再次變性（如再結塊、雨水造成含水率增加等），影響后續加工環節的效率及產成品的路用性能指標，又會產生不利于環境保護的因子，如有毒有害氣體釋放（尤其在北方高溫天氣、棚倉堆放時）、有毒有害液體污染土壤（尤其在南方多雨、露天堆放時）；這就造成了，在RAP集料存儲過程中，工廠需要根據當地的氣候條件對堆場合理設計及建設。

二是RAP預處理系統：由于RAP集料與原生骨料的理化性質的存在差異性,首先體現在破碎環節,RAP即需要打破因瀝青粘附在一起的粗細骨料,又要盡量不破壞RAP原始的級配比例,同時盡量保護粗骨料不被破壞。在篩分環節，由于瀝青組分的存在，導致篩分時造成篩網粘附瀝青，造成堵塞篩網的情況出現，尤其在篩分RAP細集料的過程中此問題更為突出。同時，由于RAP在破碎篩分過程中存在瀝青細粉顆粒的存在，這些瀝青細粉顆粒會粘附于袋式除塵器的過濾網布上，造成除塵效率的降低，增加更換過濾網布的頻率。

三是RAP輸送加熱系統：由于RAP集料上的瀝青存在，且裹附在RAP上的瀝青均經過長期使用，已經老化變性。在RAP輸送加熱系統，主要控制點在于再次加熱環節中，即要考慮RAP骨料的加熱溫度，又要兼顧其表面裹附里的瀝青不發生因加熱溫度過高造成的二次老化。這就要求RAP加熱系統不能像原生骨料那樣進行火焰直接加熱，同時還要經過試驗，確定RAP骨料表面裹附瀝青不發生二次老化的合適加熱溫度（一般比原生骨料加熱溫度低20-30°C）。與此同時，由于隨著RAP溫度的升高，RAP骨料表面裹附瀝青會揮發出一定的有機煙霧，這些有機煙霧會產生對人體及環境有毒有害的影響，這就需要另外輔助設備對這些有機煙霧進行無害處理。

四是RAP添加拌和系統：主要影響在稱重計量和拌和環節。RAP骨料加熱再生后，由于溫度升高，RAP骨料表面裹附瀝青會軟化，粘附力增加。在稱重計量環節，采用常規計量斗會造成瀝青會黏附于計量斗內壁，粘附厚度會隨時間的增減不斷變厚，影響計量精度，這就需要采取防粘措施；在拌和環節，加熱后的RAP骨料在與新骨料和新瀝青拌和時，需要增加額外的攪拌時間以抵消粘附力增加造成的不利影響，降低設備的生產效率。同時，需要生產操作人員具備一定的再生瀝青混凝土生產經驗，即要保證生產成品的質量，又要權衡設備生產效率的最大化。

1.4 RAP對熱再生瀝青混凝土熱再生生產工藝影響現狀

再生瀝青混凝土熱再生生產工藝是目前行業內主流的再生工藝，但由于各區域的RAP組分結構的不同和工廠在RAP再利用過程中的存儲、預處理、加熱、拌和環節的不規范行為，使RAP再生利用過程中能耗增加、設備維修周期縮短、成品質量問題和全壽命周期較原生成品料段的問題均有存在。

2 RAP預處理技術對熱再生瀝青混凝土生產工藝影響

2.1 RAP預處理技術工藝原理

目前，對RAP骨料的預處理有以下2種主流生產工藝。

破碎篩分工藝：即采用骨料柔性破碎、高頻振篩分級的方式，既不破壞RAP原始級配，又不破壞各級配骨料上的裹附瀝青含量，基本保持原始RAP的級配比例。這種預處理工藝獲得的RAP骨料中假顆粒組分相對偏高，對產成品的級配有一定的不利影響。

剝離篩分工藝：即采用高速剝離瀝青，高頻振篩分級，首先將RAP粗骨料外裹附瀝青進行剝離，在進行高頻篩分，獲得較為接近原生的粗骨料和瀝青含量較高的細骨料，同時，RAP骨料假顆粒組成較低。但是，在高速剝離過程中，會在一定程度上破壞RAP的骨料級配比例，造成RAP細骨料組分的增加。

2.2 RAP預處理技術對熱再生瀝青混凝土生產工藝影響因素

RAP預處理工藝的不同，直接關系到后續的輸送加熱及添加拌和系統的組成，以及RAP摻量的高低和摻加環節。

當采用破碎篩分的預處理工藝時，一般要求工廠預先設定粗細RAP的初始配比（RAP摻量比例40%以下），將RAP粗細料集中混合加熱，添加至拌和系統和原生骨料進行均質拌和。

當采用剝離篩分的預處理工藝時，因獲得的RAP粗骨料在理化性質上較為接近原生骨料，因此一般工廠根據預先設定粗細RAP的初始配比（RAP摻量比例50%以上），將RAP粗料與原生骨料集中混合加熱后進行均質拌和；細骨料不經過加熱，按配合比（10%-15%）直接添加至拌和設備，連同RAP粗料與原生骨料一同進行均質拌和。經過驗證，這種預處理方式的RAP綜合摻量可達到60%-65%及以上。

2.3 熱再生瀝青混凝土生產工藝RAP預處理工藝的要求

RAP預處理工藝關系到最終RAP循環利用比例高低，結合當前主流的熱再生生產工藝，熱再生瀝青混凝土生產工藝對RAP預處理工藝的要求有以下幾個要素：

級配還原比：級配還原率及RAP原始配合比中各骨料組分與處理后個骨料組分的質量比，要求經過預處理后的RAP盡量保持原有的骨料組成比例，最大程度上還原RAP初始的骨料配合比，避免二次破壞骨料造成生產環節成本的浪費。

假顆粒含量：假顆粒即粘接成團的細顆粒骨料未經充分破碎形成的具備一定尺寸和形狀的“假骨料”。因未經充分破碎，添加至熱再生瀝青混凝土的過程中，經過加熱二次裂解，從而導致產成品的級配比例的偏差，不利于最終的質量控制。假顆粒含量用結團率衡量，可經由RAP燃燒篩分試驗進行測定。這就要求RAP預處理設備能夠充分對RAP集料進行破碎，盡量降低RAP結團率，降低假顆粒含量。

瀝青相對含量：即預處理后的RAP骨料中瀝青質的與骨料的質量比。由于預處理過程中會產生一定的損失和部分組分結構比例的變化，各規格RAP骨料中瀝青含量也不同。RAP細骨料中瀝青相對含量較高，利用價值高。由于加工中粉狀石質部分的產生，會吸附較多的瀝青質，這就要求RAP預處理設備盡量降低破碎過程中產生的粉狀石質部分，提高瀝青相對含量。

3 RAP對熱再生瀝青混凝土生產工藝影響分析

3.1 RAP對熱再生瀝青混凝土生產工藝影響范圍

由于RAP的特殊理化性質和預處理的方式的不同，其對熱再生瀝青混凝土生產工藝影響范圍也表現在以下幾個不同方面：

加熱工藝方式：采用破碎篩分預處理工藝獲得的RAP集料，其加熱溫度較原生集料溫度低，一般不采用同一個烘干加熱系統進行加熱，需要配套獨立的烘干加熱系統，增加家人設備成本投入；當采用剝離篩分的預處理工藝時，因無需對RAP骨料獨立加熱，不需要配套獨立烘干加熱系統，加熱設備投入不增加[1]。

工藝設備組成：因RAP加熱過程中的有毒有害物質的揮發，工藝中要設置無害化處理設備，一般將有毒有害煙氣通過引風機及管道引入燃燒器進行二次燃燒，或者另外獨立設置UV煙氣設備進行單獨處理后排放[2]。

配合比的設計：RAP熱再生瀝青混凝土的配合比設計較原生瀝青混凝土復雜，原因在于RAP集料的組分結構不一造成的，不同批次的RAP集料中的瀝青相對含量隨著取料區域、取料分層的不同而呈現不均勻變化，造成RAP集料瀝青相對含量值一致性不強，需要多次分批取樣測定，取其較低值作為瀝青相對含量指標。

3.2 RAP對熱再生瀝青混凝土生產工藝要求分析

基于RAP集料特殊的預處理和添加方式, RAP對熱再生瀝青混凝土生產工藝要求包括以下方面:

輸送加熱環節：當采用破碎篩分預處理工藝時，RAP集料需獨立的加熱烘干系統；同時需要根據不同批次的RAP集料進行最佳加熱溫度的實驗驗證，之后才能進行批量生產；當采用剝離篩分的預處理工藝時，則不需要進行以上步驟。

尾氣處理：需要對其進行無害化處理。當采用剝離篩分的預處理工藝時，需考慮粗骨料殘余瀝青二次加熱的揮發氣體對除塵器布袋網布的影響，當除塵器進出氣負壓差值達到2000kPa以上時，就要對除塵器網布進行檢查更換，保持網布的通透性能。

配合比設計：在進行RAP熱再生瀝青混凝土配合比設計時，不僅需要對RAP集料瀝青相對含量精準測定，以確定油石比；同時，以往的瀝青路面經過多年的使用,使得瀝青老化程度比較嚴重,與新瀝青相比，針入度與延度明顯下降,年度和軟化點顯著提高，故需要對RAP集料瀝青進行抽提，測定其瀝青的的老化程度，并根據測定數據，通過試驗確定添加適量再生劑，包括軟化劑和活化劑，改善RAP瀝青的瀝青質的延度和粘度指標，提升RAP集料拌和和易性和攤鋪性能[3]。

3.3 RAP對熱再生瀝青混凝土生產工藝影響控制方法分析

RAP集料的回收和再利用技術，是我國交通道路綠色節能發展之路上的重要技術手段,為逐步提高再利用比例和成品質量，在RAP集料用于熱再生瀝青混凝土生產時，工廠需要采用不同的控制方法，具體體現在以下幾個方面：

根據工廠所在地的氣象條件和投資情況，選擇合理的RAP集料存儲方式，以降低高溫、雨雪天氣對RAP集料的不利影響。

選擇合適的預處理方式。改擴建的工廠，需根據現有拌合設備特點和改造難易程度，合理選擇采用破碎篩分預處理工藝還是剝離篩分的預處理工藝。

選擇合適的再生拌合設備：新建的工廠，需綜合考慮投資額度、RAP集料來源方式（銑刨還是開挖方式）、預處理方式、用能用電等情況，綜合選擇熱再生拌合設備，以提高RAP集料的綜合利用率和降低生產成本。

檢測檢測：要求檢測人員應能精準的測定RAP集料的瀝青相對含量和殘余瀝青老化程度，以便確定最優油石比和再生劑用量。

生產拌和：通過生產，生產操作人員根據實驗檢測數據，確定使RAP集料均質得最佳拌和時間，已達到生產效能和成品質量的最佳均衡。

尾氣處理及排放：要求加熱拌合設備具備完善的尾氣處理設備，以降低RAP集料再生利用過程中對周圍環境的不利影響。

4 結語

RAP熱再生瀝青混凝土技術的發展和應用，很好的切合了《交通運輸部關于引發綠色交通“十四五“發展規劃的通知》的要求，即時國家戰略發展的需求，也是構建綠色環保的工業體系不可或缺的一部分，更是企業技能降耗、提升效益的有效途徑。采用科學的配比能提高舊瀝青混凝土的路用性能是使用壽命,同時也有助于提高經濟效益和控制成本。RAP集料合理高效的利用再次提升行業發展的技術水平，成為企業降低材料成本和能源成本的有效手段。