沥青路面RAP厂拌冷再生循环利用关键配套技术研究

1、沥青路面RAP厂拌冷再生循环利用关键配套技术研究郭小宏2008年7月一 什么是沥青路面RAP 已经不能满足使用要求的、通过各种措施进行必要的再生处理后，可以重新被利用沥青混凝土路面材料称为沥青路面RAP。 路面分层剥落 路面裂纹 二 沥青路面RAP再生的意义 据统计，截至2007年年底，全国高速公路的通车里程已经达到5.4万公里，逐渐形成了一个覆盖全国大部分省区的高速公路骨架网。按照重庆市高速公路网规划，到2020年，重庆市的高速公路密度将达到每百平方公里4.4公里，每万人拥有约1公里，达到欧洲现有平均水平，基本达到目前发达国家高速公路目标。根据新的规划，重庆市高速公路将在原有“二环八射”的基

2、础上，到2020年完成总投资1990亿元，形成总规模3600公里，基本建成高速公路网，形成三环、十射、三联线的布局。 1 高速公路情况： 截至06年底，我国二级以上高等级公路已经突破35万公里，达到35.33万公里，总里程跃居世界第二。 近年来，随着国民经济的快速发展，道路交通流量的大幅增长，加上交通荷载的日益重型化、超载车辆日趋严重，这些因素加速了路面的损坏，在路面远未达到设计年限时，就出现损坏的症状。 目前的道路的养护工作量越来越大，公路建设已呈现“建养并重”，不久的将来，道路建设将是“以养为主，兼顾新建”的势态。我国的高速公路已进入建设与养护并重的时期，公路养护里程不断增加，截至2005

3、年底，全国公路养护里程达184.01万公里，占公路总里程的95.3%。这其中沥青混凝土路面占了绝大比例。 2 公路总里程与养护总里程情况： 按沥青路面设计使用年限15年计，每年约10%的沥青路面需要翻新，可再生利用的沥青混合料预计达到1700万吨/年。 按照沥青混合料的施工配比，沥青占4左右，各种石料占85以上。 沥青和石料资源作为高等级公路建设中必需的主要原料，其需求量随着大规模公路路网建设的实施和道路养护量的增加而急剧增大。3 可以利用的沥青、石料以及数量：4 国内外研究与应用概况： 1981年美国交通运输研究委员会编制出版了路面废料再生指南，1983年又出版了沥青路面冷拌再生技术手册。

4、1984年日本道路协会出版了路面废料再生利用技术指南，且专门针对厂拌再生技术编制成了手册。 前苏联1984年出版了再生路用沥青混凝土，详细阐述了路拌再生和厂拌再生的方法。 德国首先将厂拌再生技术应用于高速公路的路面养护，到1978年已经能够将全部旧沥青路面材料加以再生利用。 法国对沥青路再生技术的研究也颇为重视，现在几乎所有的城镇组织废旧路面材料的收集和储存工作，过去路面再生材料主要用于轻型交通的面层和基层，近年来在高速公路和一些重交通道路的修复工程中也开始逐步推广应用这项技术。随着铣刨机械与拌和装置等筑路机械制造水平的不断提高，沥青混凝土材料再生技术已趋于成熟，并达到规范化和标准化的成熟程度

5、。年 份国 家出 版 物1966前苏联沥青混凝土旧料再生利用技术的建议1979前苏联旧沥青混凝土再生混合料技术准则1981美 国路面旧料再生指南1981美 国沥青路面热拌再生技术手册1983联邦德国沥青路面冷拌再生技术手册1984日 本路面旧料再生利用技术指南1981联邦德国热拌再生沥青混凝土施工规范1983英 国热拌沥青混凝土基本规范1997台 湾再生沥青混凝土施工规范1994联邦德国再生沥青混凝土施工指南 我国从20世纪80年代初开始研究沥青混凝土材料再生技术。1983年，建设部下达“废旧沥青混合料的再生利用”课题，在苏州、武汉、天津、南京四城市率先对旧沥青路面再生利用技术进行试验研究。当

6、时是把旧渣油路面加入适当的轻油使之软化，来代替常规沥青混合料，铺筑层次是解决沥青混合料用量最多的路面下面层。 进入21世纪，我国一批早期建成的高速公路路面陆续进入维修阶段，沥青混凝土路面材料再生技术重新引起重视。冷再生技术在河南濮阳、天津津围路、京津103国道维修、无锡及石家庄等公路工程维修中相继得到应用；2005年4月，国内引进维特根的KMA200厂拌冷再生设备，首次采用厂拌冷再生工艺在西（安）-宝(鸡)高速杨凌段高速公路上翻修施工。随后湖北高科交通工程咨询有限公司与湖北京珠高速公路管理处进行厂拌冷再生成套技术的研究，并于2005年8月在湖北孝襄高速铺筑了厂拌冷再生柔性基层的试验路，取得了系

7、列的研究成果。 时 间单 位内 容备 注上世纪5070年代山西、湖北、河北等省公路部门渣油路面中+新沥青+新集料热拌施工。主要应用轻交通道路、人行道或高等级公路的垫层1982年山西-铺筑80km试验路段1983年上海、天津、武汉轻油软化旧渣油热拌施工，铺筑30000m2以上的试验路段。应用于下面层湖南乳化沥青+旧渣油表处面层料冷拌施工1983年-甘肃阳离子乳化沥青冷拌施工19831988年云南再生沥青路面试验研究-1985年建设部组织研究专题研究1991年6月发布热拌再生沥青混合料路面施工及验收规程（CJJ43-91）1992年淮阜路阳离子乳化沥青冷法施工1997年江苏淮阴市公路处阳离子乳化沥

8、青冷法施工2000年沈大高速公路营口轻油+树脂再生剂-2003年长安大学、重庆交通大学泠再生、然再生工艺、材料、机理5 国内以往研究与应用中的不足 虽然国内公路科研、生产单位已开始重视沥青路面厂拌冷再生技术的研究，但以往的研究与应用技术，由于受机械设备以及相关技术条件的制约，其沥青路面RAP只是作为修筑道路路面材料的一种添充物和支撑层在使用，并没有对沥青路面RAP的循环再生与使用做进一步研究，对沥青路面RAP本身性能的恢复和沥青性能的还原，更没有太多的涉及。 从某种程度上说，以往沥青路面RAP冷再生技术算不上真正的沥青路面RAP再生，仅仅是在利用废旧路面材料的异地移动，实现高等级公路废旧路面材

9、料在低等级公路路面以下结构层的使用，从而达到路面废料循环利用的目的。 从长远来看，随着公路网的建设与完善，以及沥青道路路面技术指标的限制，这样的技术并不能解决大规模道路养护对沥青和石料资源需求的急剧增大。 三 沥青路面RAP再生的方式与发展趋势 按照不同的工艺可分为：现场冷再生、厂拌冷再生、现场热再生和厂拌热再生。 其中，厂拌冷再生、厂拌热再生均是将旧沥青路面经过挖除或铣刨后运回沥青制品循环再生加工厂，根据路面不同层次的质量要求，加入相应的沥青再生剂，按照一定的工艺进行循环再生处理，从而获得优良的再生沥青混凝土的技术方法。 就地现场冷再生是在自然环境温度下,连续完成旧路面材料的铣刨、添加定量的

10、新材料(水泥、水、骨料)、充分拌和后就地碾压成型,经养生形成满足路用强度等指标要求的新型路面基层。 特点： 全部旧料就地再生，简化施工工序，不存在旧路材料的运输和弃置问题，减少了新料的用量，节省了运输费用；在翻修路面的补强问题上有着很大的灵活性，可以在再生的路面上只铺一层稀浆封层，也可在其上加铺一层热沥青混合料磨耗层，也可以将再生路面作为底面层在其上加铺中面层和上面层，构成三层结构的路面，还可以将再生路面作为第一层结构层面在其上铺多层结构的沥青路面。 质量不能达到沥青面层的质量标准，而对于高速公路来讲，原先的优质旧沥青混合料如果仅仅用来作为基层的骨料，其利用效率是比较低的。只有对原有的等级较低

11、的沥青路面进行升级时，采用这种方法才能带来比较好的效益。另外由于其只适用于路面标高不受限制的道路，而对于高等级公路和大部分城市道路的路面标高在新路完成后己经基本确定，其可增加的幅度很小。1 现场冷再生现场冷再生2 现场热再生 现场热再生是将旧路面铺层材料就地加热软化，铲起路面废料，增加适当的新拌沥青混合料和再生剂进行机内热搅拌，随即摊铺、熨平、辗压，形成新的路面结构。特点： 旧路面混合料就地再生利用，减少了废料运输过程及废弃物堆放场地；基本能保存骨料的完好，保留沥青的组成及性能，100%的利用旧料，就地热再生新的设备能够产生产高质量的沥青，再生沥青混合料和新的沥青混合料具有一样的生命周期；国外

12、研究表明，再生路面的高温稳定性和抗车辙性能优于相同等级和相同集料组成的新沥青混合料路面。 这种方法虽然将旧沥青层全部利用，但加上新骨料搅拌重铺后会改变原路面的标高，不符合原高速公路的纵断面标准。此外，旧沥青混合料的再生质量往往难以达到高速公路沥青面层的要求。因此，现场热再生路面主要用于路基完好，路面破损深度小于6cm的沥青混凝土路面的维修。并且要求原有沥青材料经再生处理后，能恢复其原有的性能和寿命。此外此方法是在现场加热旧沥青路面，施工容易受气候影响，寒冷季节不宜施工。 重铺再生法复拌再生法 厂拌热再生是将旧沥青路面用普通铣刨机铣刨后运回拌和厂储存备用，通过集中破碎、筛分(必要时)，分析旧料中

13、沥青含量、沥青老化程度、碎石级配等指标，根据高等级公路路面不同层次质量要求，进行配合比设计，确定旧沥青混合料添加比例，掺入一定数量的新集料、沥青和再生剂(必要时)进行加热拌和，成为达到规范规定的各项指标的新混合料，从而获得优良的再生沥青混凝土，最后按照与新建沥青路面完全相同的方法重新铺筑。 特点： 它所用的设备除了拌和设备再生部分外，其它部分与拌和新的热沥青混合料的拌和设备相同，其它设备也基本相同；通过实验确定再生废旧混合料中沥青的含量与性能，以及集料的级配比例，从而确定再生剂的数量和新混合料的级配，具有良好的施工和易性；摊铺碾压的沥青混合料和新沥青混合料的路面基本一样，能较好的恢复路面的承受

14、力，平整、美观。其施工标准不会因使用了废旧混合料而降低。 旧沥青混合料的利用低于50，对新料的需求大于50，加工成本高；由于混合料要加热到150，加速了沥青的老化；旧沥青路面用铣刨机铣刨，破坏了原混合料中的部分石料。3 厂拌热再生 第二烘干筒式拌和设备再生工艺4 厂拌冷再生 厂拌冷再生是将旧沥青路面用特定设备破松、用运输车辆运回搅拌厂储存备用，通过集中破碎、筛分，分析旧料中沥青含量、沥青老化程度、碎石级配等指标，使旧沥青混合料变成沥青再生料；根据高等级公路路面不同层次的质量要求，进行配合比设计，掺入一定数量的新集料、沥青和再生剂进行拌和、拌和后的混合料经过在特定反应罐（不超过100内）的物理化

15、学反应后，成为达到规范规定的各项指标的新混合料，从而获得优良的再生沥青混凝土，最后按照与新建沥青路面完全相同的方法重新铺筑。 特点： 使用厂拌冷再生方式，旧料的利用率可以达到100；减轻环境污染、减少能源消耗；把旧料当作是一种集料来使用，所以，施工程序和稳定土的生产有类似之处，有成套的施工程序和成熟的经验；通过实验确定再生废旧混合料中沥青的含量与性能，以及集料的级配比例，从而确定再生剂的数量和新混合料的级配，具有良好的施工和易性；摊铺碾压的沥青混合料和新沥青混合料的路面基本一样，能较好的恢复路面的承受力，平整、美观。其施工标准不会因使用了废旧混合料而降低。 这种再生方式能有效地用于除高速公路以

16、外的各种条件旧沥青路面的再生利用，是一种实用、灵活、简便而又能保证质量的沥青路面再生技术。 厂拌冷再生工艺流程厂拌冷再生涉及到的设备 将沥青路面RAP作为一个整体，从混合料再生机理的角度出发，通过适当的方法，使沥青路面RAP不仅充分发挥本身所具备物理性能，同时使再生还原后的再生混合料达到新的路面结构层对混合料的要求，并以冷拌方法将其实现并应用方面的研究，已开始引起国内的高度关注。 与沥青路面就地冷再生相比，厂拌冷再生技术拌和效果好、路面平整度高、可保持原路面标高，能及时发现和处理下承层病害，保障路面的质量。与沥青厂拌热再生相比，厂拌冷再生旧料的利用率可以达到100；减轻环境污染与破坏、减少能源

17、消耗。同时，厂拌冷再生将旧沥青路面用特定设备破松、用运输车辆运回搅拌厂储存备用，可避免封闭交通，对周围环境干扰小。 因此，开展沥青路面RAP厂拌冷再生循环利用关键配套技术研究，不仅可以有效的解决大量路面材料废弃后造成的污染问题，变废为宝，达到保护环境、节约资源的目的，同时也为我国沥青再生制品商品化基地的形成，即集沥青制品“废料回收生产加工销售配送”一体化的集约型“沥青产品超市”打下坚实的基础。5 发展的趋势四 沥青路面RAP厂拌冷再生循环利用关键配套技术工艺 沥青路面RAP厂拌冷再生循环利用关键配套技术工艺过程主要由： 旧路面破松、旧混合料运输，废旧混合料储存； 废旧混合料检测、分析，破碎、筛

18、分、存贮； 根据路面不同层次的质量要求，进行配合比设计，掺入一定数量的新集料、沥青和再生剂进行拌和，在特定反应罐内进行物理化学反应，成为达到规范规定的新混合料。废旧沥青路面经工艺过程，成为沥青再生料沥青再生料经工艺过程，成为新沥青混合料四 沥青路面RAP厂拌冷再生涉及到的主要设备 旧路面破松机、旧混合料运输车废旧混合料破碎机、筛分机组再生料和再生剂拌和机再生混合料反应罐五 本项目要解决的主要问题 1 旧沥青混合料厂拌冷再生的技术机理研究： 包括：原沥青路面结构层对混合料性能要求分析；旧沥青混凝土路面混合料性能现状与原性能差异分析；旧沥青混合料厂拌冷再生机理研究。2 旧沥青混合料厂拌冷再生技术特点及技术适用性研究： 在国内外厂拌冷再生技术机理与应用现状的基础上，结合各种道路沥青养护剂的再生还原以及再生混合料的路用性能的形成机理，对厂拌冷再生技术进行分析，提出不同厂拌冷再生技术方案的技术适用性。3 旧沥青混合料厂拌冷再生技术施工工艺