廠拌熱再生瀝青混合料技術在公路工程的應用

胡維煥、胡朋

[1.安康公路管理局工程處（陜西省安康興達路橋集團有限公司），陜西安康 725000；2.安康市交通規劃設計院，陜西安康 725000]

0 引言

在我國可持續發展戰略持續深化的背景下，再生瀝青混合料技術因具備顯著的社會效益及經濟效益，在公路工程建設領域得到廣泛應用。再生瀝青混合料技術不僅能夠有效解決公路工程建設過程中瀝青混合廢舊料所導致的空間占用問題及環境污染問題，也能實現瀝青混合料的二次利用，降低公路工程建設成本，降低對自然能源的損耗。

通常情況下，根據拌和場地的不同及施工溫度的不同，可以將瀝青路面再生技術分為廠拌冷再生、廠拌熱再生、就地熱再生、就地冷再生四種，其中應用最為廣泛的為廠拌熱再生技術。目前，廠拌熱再生瀝青混合料技術已在我國諸多公路工程中得到了應用。所謂廠拌熱再生瀝青混合料技術，是指利用銑刨等裝置對舊瀝青路面材料進行回收，再將收集到的瀝青混合廢料運送至混合拌和廠，經相關預處理操作后，與一定比例的新瀝青、再生劑等材料混合、加熱，最終生成可供公路工程使用的熱再生瀝青混合料的一種技術。

1 廠拌熱再生瀝青混合料技術

1.1 主要技術概況

廠拌熱再生瀝青混合料技術主要包括：

第一，明確舊路面材料的實際比例。

第二，根據實際情況，明確新瀝青材料的實際用量，做好再生劑種類的選擇。

第三，根據實際情況合理選擇砂石材料，合理配比新舊瀝青材料的比例。

第四，對再生瀝青混合料的品質進行檢驗。

第五，根據公路工程的實際需求，檢驗再生瀝青混合料的各項物理力學性能[1]。

廠拌熱再生瀝青混合料質量受多種因素影響，主要包括舊路材料的品質、原材料供應情況，新舊料配比等。

1.2 設計流程

1.2.1 再生瀝青混合材料性能評價

為了進一步明確再生瀝青混合料中的瀝青含量，需要在再生瀝青混合料的抽取和回收等環節進行試驗，從而明確對應的回收瀝青的性能、集料物理力學性質等[2]。

1.2.2 確定再生瀝青混合料的配合比

目前，國際上有許多廠拌熱再生瀝青混合料的配合比設計方法，其中發展最為成熟、應用最為廣泛的一種瀝青混合料配比設計方法為馬歇爾設計方法，且國內外大量學者經實踐證明，馬歇爾設計方法在熱再生瀝青混合料配合比設計中具有良好的應用效果。馬歇爾設計方法的基本原理為，利用相關儀器對馬歇爾試件的穩定度、相對密度，流值進行測試，并將試件的空隙率（VV）、瀝青飽和度（VFA）及礦料間隙率（VMA）計算出來，最終結合相應的標準確定最佳的瀝青用量。雖然馬歇爾設計法具有操作流程簡單、設備成本低等優勢，但由于馬歇爾設計法采用的是沖擊壓實試件法，因此其與實際路面的輪碾壓情況會有所出入，再生瀝青混合料的抗剪強度會存在一定的缺陷[3]。

1.2.3 確定再生劑的選擇和用量

對于是否使用再生劑，需要根據瀝青的老化程度來決定。如果瀝青材料老化嚴重，則需要使用再生劑；如果瀝青老化情況并不嚴重，則無需使用再生劑。在選擇再生劑種類與確定實際用量時，需要考慮熱再生瀝青混合料能否滿足公路工程整體性能指標。

1.2.4 確定新瀝青的用量

新瀝青用量的計算公式為：

式（1）中：Xi表示新瀝青的摻配比例；iR表示再生瀝青混合料設計過程中的瀝青含量；i0表示再生瀝青混合料中的實際瀝青含量；P0表示AP 摻配率。

1.2.5 礦質混合料配合比的設計

為了進一步明確新集料的比例，可以基于集料級配、新集料的顆粒、摻配率、再生瀝青混合料摻配率等進行礦質混合料的級配設計[4]。

1.2.6 確定再生瀝青混合料最佳瀝青用量

通常情況下，將RAP 與RAP 抽提后的舊集料同等看待，以此進行再生瀝青混合料配合比的摻配設計。如果認為此時RAP 中的新、舊瀝青能夠完全融合，則將總瀝青用量與RAP 中舊瀝青含量之間的差值作為新瀝青的用量，計算公式（2）如下。

式（2）中：Pnb表示再生瀝青混合料中的新瀝青總量；Pb表示再生瀝青混合料中的總瀝青量；Piob表示第i檔RAP 中的瀝青含量；R1表示再生瀝青的溶度參數。

結合公式（2）與馬歇爾試驗共同確定再生瀝青混合料的總油石比以及新瀝青用量。通常情況下，需要在五個不同的RAP 摻量下，對五組不同總油石比的新舊集料所占比例進行計算，然后分別制備五組瀝青混合料馬歇爾試件，最后結合相應的HMA 設計，確定最佳瀝青用量。

2 廠拌熱再生瀝青混合料技術在公路工程中的應用

2.1 應用前景

交通運輸部印發關于《“十四五”公路養護管理發展綱要》的通知和《陜西省人民政府關于印發加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系若干措施的通知》要求，到2025年高速公路、普通國省干線公路廢舊瀝青路面材料循環利用率分別達到95%和80%以上。借助廠拌熱再生瀝青混合料技術，能使公路養護過程中產生的瀝青廢舊材料得以循環利用，能夠有效減少固廢，降低公路建設及養護中的碳排放量，可見瀝青再生技術符合國家加快推進綠色低碳循環發展要求，前景可觀。

2.2 舊瀝青路面材料的質量管理

2.2.1 舊瀝青路面材料的回收

隨著我國公路建設的快速發展，大量的瀝青路面產生了廢舊瀝青路面材料，這些舊路面材料對生態環境會造成一定的影響。而且，由于其價格昂貴，廢舊瀝青路面材料的回收利用往往是一個難題。為提高資源利用效率，保護生態環境，我國對廢舊瀝青路面材料回收提出了新的要求，即廢舊瀝青路面材料回收工作要盡可能地采用新工藝、新方法進行。目前，翻挖與銑刨是兩種常見的舊瀝青路面材料回收方法，其中，翻挖是指利用各種設備（如羊角碾、推土機、路面耙松器等），將整個路面層進行翻松，將路面切割成若干個整塊進行回收，這種方法雖然能夠縮短回收時間，但再次利用時需要進行破碎，實際上整體時間并沒有得到有效縮減[6]。為了回收廢舊瀝青路面材料，在國外舊瀝青路的回收大多采用破碎篩分工藝或碎瀝青混合料再熱再生工藝。破碎篩分工藝可以有效地將廢舊瀝青路路面材料中的粗顆粒（碎石、砂礫、石屑等）除去，并且可以有效地提高再生混合料的質量；而碎瀝青混合料再熱再生技術可以將回收的舊瀝青路面材料進行破碎、篩分，并進行二次加工，達到建筑廢棄物再利用的要求。

2.2.2 舊瀝青路面材料的預處理

對舊瀝青路面材料進行預處理的主要目的提升RAP 的均勻性，降低RAP 的變異性，舊瀝青路面材料的預處理過程包括逐層堆放、破碎、篩分，以及對篩分后的分檔料堆進行轉運存放。在對舊瀝青路面材料進行預處理的過程中，為了進一步提高RAP 的均勻度，降低RAP 出現離析現象的概率，操作時應注意以下幾個方面：

第一，對舊瀝青路面材料進行預處理前，可以先利用破碎機進行破碎與篩分，然后使用挖掘機進行取料供給，使用挖掘機時，應從料堆的一側開始，從上至下取料[7]。

第二，對舊瀝青路面材料預處理完畢后，使用裝載機將RAP 運送至堆料場，為提高RAP 的均勻性，避免材料離析，應注意將RAP 均勻堆放，或利用小型鏟車逐層攤開堆料。

第三，為避免RAP 因日曬、高溫結塊，以及因潮濕含水量過高，應在RAP 料堆上方加裝塑料大棚，并做好RAP 料堆的防水工作。

2.3 再生瀝青混合料的拌和

拌和是廠拌熱再生瀝青混合技術的關鍵步驟之一，其與再生瀝青混合料的質量有直接聯系，為確保廠拌熱再生瀝青混合技術的應用效果，在對RAP 進行拌和時應注意以下幾個方面。

第一，為避免舊瀝青逐漸二次老化以及RAP 中的瀝青結合料出現燒傷，在對RAP 進行加熱時，應盡量避免其與火焰發生直接接觸；在對再生瀝青混合料進行拌和時，應盡量均勻拌和，保證RAP 中的瀝青結合料，與新瀝青、礦粉、新集料等充分接觸；在運輸過程中若需添加再生劑，需保證再生劑與RAP 中的瀝青結合料充分拌和；控制好加熱溫度，避免RAP 產生瀝青煙，對環境造成二次污染[8]。

第二，拌和再生瀝青混合料時，應結合拌和設備的加熱干燥能力、新瀝青的黏溫曲線、再生混合料的級配、RAP 含水率等綜合因素，合理控制拌和溫度與時間；為了進一步降低RAP 拌和過程中的能源損耗、提升RAP 的再生效率，減少RAP 的二次老化現象，需要提高拌和設備的生產能力與生產效率。

第三，相較于傳統的瀝青混合料拌和方式，廠拌熱再生混合料的拌和設備主要有連續式拌和設備與間歇式拌和設備兩種。其中，在我國公路工程中應用最為廣泛的拌和設備為間歇式拌和設備。在使用間歇式拌和設備對RAP 進行拌和時，應注意控制好溫度，將新集料的加熱溫度控制在200℃以下；另外，在RAP 的摻量不足20% 時，對RAP 加熱溫度的控制應根據新瀝青黏溫曲線的變化而變化，當RAP 摻配比例升高時，拌和溫度也需要隨之升高[9]。

第四，在利用間歇式拌和設備進行RAP 拌和時，可以采用與普通熱拌混合料相同的傳統拌和工藝摻料拌和次序，即先摻加新集料，然后加入RAP，再加入新瀝青，后加入礦粉。相比于普通熱拌混合料來說，采用間歇式拌和設備，可適當延長新集料與RAP 拌和時間與整體拌和時間。對于出料時間的選擇，應根據再生混合料的外觀與顏色進行判斷，通常情況下，當再生料顏色混合均勻、不存在花白料時，即可出料。

2.4 攤鋪、碾壓和初期養護

2.4.1 攤鋪前的準備工作

攤鋪前的準備工作是保證廠拌熱再生瀝青混合料在公路工程中應用效果的重要基礎。

第一，應對原有路基進行修整。對于路況很差的路段，應重新攤鋪基層；對于路況適中的路段，應注意治理基層病害。此外，為了保證基層表面的清潔度，應在基層鋪筑或養護結束后，將其上方的雜物與泥土清理干凈。

第二，在正式攤鋪前，應對基層表面進行全面檢查，查驗是否存在坑洞、脫皮等局部損害問題，如果存在此類問題，應及時修補。

第三，可以在基層表面噴灑黏層油或布透層油，根據實際情況設置相應的下封層。如果在攤鋪前并沒有在粒料基層設置下封層，為了保證瀝青面層與基層有效黏結，應在攤鋪前將表面的浮土與砂礫清理干凈。在一些特殊路段的攤鋪施工中，為了避免瀝青面層與下層黏結性不夠而產生滑移現象，應在下封層或舊瀝青面層的表面灑布黏層油。

2.4.2 攤鋪、碾壓和初期養護

由于廠拌熱再生瀝青混合料相對特殊，因此在開展廠拌熱再生瀝青混合料攤鋪及壓實施工時，需注意以下事項：

第一，廠拌熱再生瀝青混合料的攤鋪溫度應比普通熱拌瀝青混合料的攤鋪溫度高10～15℃，且要對攤鋪過程的溫度變化展開實時監測。

第二，在對廠拌熱再生瀝青混合料進行攤鋪、碾壓時，應嚴格遵循現行《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）。

第三，在對廠拌熱再生瀝青混合料進行攤鋪、壓實后，必須待攤鋪層表面的溫度冷卻至50℃以下才可以通車。

第四，加強對攤鋪層的初期養護，尤其是對縱向與橫向施工拼接縫的檢查，檢查是否存在坑洼處，及時利用混合料進行補墊與壓平，保證攤鋪層表面的平整度。

3 結語

綜上所述，廠拌熱再生瀝青混合料技術不僅可以滿足公路工程瀝青路面的基本使用需求，同時可以有效降低對砂石材料、瀝青等自然資源的損耗，可有效節約公路工程建設成本，能夠顯著提升工程的社會效益、環保效益與經濟效益。但廠拌熱再生瀝青混合料技術目前仍存在一些不足，因此應加強對該技術的研究與改進，進而更好地發揮該技術的應用優勢，促進我國公路工程建設質量的提升。