摘要：高性能再生劑可在短時間內(nèi)調(diào)和老化瀝青的成分，改變老化瀝青的流動性。該技術(shù)采用振動篩控制銑刨料配比，通過精確控制的熱再生拌和樓生產(chǎn)出熱再生混合料，保證混合料的技術(shù)性能。通過改良的攤鋪碾壓工藝和施工質(zhì)量控制方法，控制熱再生混合料的鋪筑效果。高摻量RAP廠拌熱再生技術(shù)的推廣應(yīng)用可大量應(yīng)用瀝青銑刨料，解決銑刨料無處堆放的問題，還避免了石料開采和瀝青加工過程引起的環(huán)境污染。該技術(shù)適用于公路養(yǎng)護、新建及改擴建工程，特別適用于瀝青銑刨料多的狀況。關(guān)鍵詞：道路工程；路面材料；瀝青老化；熱再生；拌和樓1.技術(shù)概況公路養(yǎng)護工作每年都會產(chǎn)生大量的廢舊瀝青銑刨料RAP，而受限于廢舊瀝青老化及銑刨料級配差等原因，廢舊瀝青銑刨料的利用率和利用價值一直不高。應(yīng)用于冷再生時，銑刨料中的瀝青完全不發(fā)揮作用，浪費了大量的瀝青資源；而應(yīng)用于熱再生時，包括廠拌熱再生和就地熱再生，因為銑刨料中瀝青老化的問題，銑刨料的摻量一直不高，且普遍存在高等級公路銑刨料應(yīng)用于低等級公路的情況，這就導致銑刨料本身的價值不能充分發(fā)揮。因此，有必要研究提高瀝青路面熱再生工程中銑刨料的摻量，并將高等級公路的銑刨料應(yīng)用于高等級公路的建設(shè)工程中?；诂F(xiàn)階段技術(shù)，提高銑刨料摻量關(guān)鍵在于嚴格控制銑刨料的級配及激活廢舊瀝青，而激活廢舊瀝青的關(guān)鍵在于新型再生劑。現(xiàn)在市場上的再生劑產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，普遍存在對廢舊瀝青改性效果欠佳及耐老化性能差的問題。山東省濱州公路工程總公司積極調(diào)研國內(nèi)的廢舊瀝青再生劑材料，聯(lián)合山東大學、北京路養(yǎng)科技有限公司等單位推廣應(yīng)用了高性能再生劑材料，在充分保證廠拌熱再生混合料技術(shù)性能的前提下，顯著提高了銑刨料摻量。2.技術(shù)原理瀝青老化后，瀝青中的輕質(zhì)油份變少，瀝青的針入度、延度等指標大幅度下降。經(jīng)過深入調(diào)研比選，本項目選中了一種高性能的廢舊瀝青再生劑，該再生劑是輕質(zhì)油分和特種高分子溶劑的混合物，可在短時間內(nèi)調(diào)和老化瀝青的成分，改變老化瀝青的流動性，在混合料拌和過程中實現(xiàn)廢舊瀝青的重新裹覆。在生產(chǎn)過程中，安裝了瀝青銑刨料二次破碎設(shè)備及振動篩分機械，可分檔篩分成三檔銑刨料，有效控制了銑刨料的級配。同時，為保證廠拌熱再生的材料生產(chǎn)量和再生混合料穩(wěn)定性，新構(gòu)筑了瀝青拌和樓，加裝了專用再生滾筒、計量裝置、再生料斗及相關(guān)管道等，可實現(xiàn)兩檔銑刨料以任意比例同時添加進拌和樓，并通過再生劑專用儲存罐、管道和計量秤，在銑刨料加熱后，將再生劑首先與銑刨料混合，隨后經(jīng)再生的銑刨料落入拌和倉，與較高溫度下的新集料、新瀝青進行二次拌和，實現(xiàn)混合料的充分拌和。高摻量RAP廠拌熱再生技術(shù)實施方案的流程主要包括：施工準備、配合比設(shè)計及性能驗證、再生混合料生產(chǎn)、運輸、攤鋪、碾壓、施工質(zhì)量控制等。2.1施工準備瀝青老化后，瀝青中的輕質(zhì)油分變少，瀝青的針入度、延度等指標大幅度下降。經(jīng)過深入調(diào)研比選，本項目選中了一種高性能的廢舊瀝青再生劑，該再生劑是輕質(zhì)油分和特種高分子溶劑的混合物，可在短時間內(nèi)調(diào)和老化瀝青的成分，改變老化瀝青的流動性，在混合料拌和過程中實現(xiàn)廢舊瀝青的重新裹覆。在生產(chǎn)過程中，安裝了瀝青銑刨料二次破碎設(shè)備及振動篩分機械，可分檔篩分成三檔銑刨料，有效控制了銑刨料的級配。同時，為保證廠拌熱再生的材料生產(chǎn)量和再生混合料穩(wěn)定性，新構(gòu)筑了瀝青拌和樓，加裝了專用再生滾筒、計量裝置、再生料斗及相關(guān)管道等，可實現(xiàn)兩檔銑刨料以任意比例同時添加進拌和樓，并通過再生劑專用儲存罐、管道和計量秤，在銑刨料加熱后，將再生劑首先與銑刨料混合，隨后經(jīng)再生的銑刨料落入拌和倉，與較高溫度下的新集料、新瀝青進行二次拌和，實現(xiàn)混合料的充分拌和。2.2配合比設(shè)計及性能驗證1）目標配合比設(shè)計根據(jù)銑刨料中廢舊瀝青的老化程度，確定再生劑的用量，保證再生瀝青的技術(shù)指標滿足表1要求，再生劑用量為廢舊瀝青量的5%~10%。表1再生瀝青技術(shù)要求按照《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》的要求，在實驗室拌和熱再生混合料添加了再生劑后，銑刨料摻量可取40%~60%，材料配合比確定后，對設(shè)計配合比下的熱再生瀝青混合料進行性能檢測，確保滿足熱拌瀝青混合料的技術(shù)要求，具體要求見表2。表2再生混合料技術(shù)要求2）生產(chǎn)配合比設(shè)計對間歇式拌和機，應(yīng)按規(guī)定方法取樣測試各熱料倉的材料級配，確定各熱料倉的配合比，供拌和機控制室使用。同時選擇適宜的篩孔尺寸和安裝角度，盡量使各熱料倉的供料大體平衡。并取目標配合比設(shè)計的最佳新瀝青用量OAC、OAC±0.3%等三個瀝青用量進行馬歇爾試驗和試拌，通過室內(nèi)試驗及從拌和機取樣試驗綜合確定生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量，由此確定的最佳瀝青用量與目標配合比設(shè)計的結(jié)果的差值不宜超過±0.2%。3）生產(chǎn)配合比驗證拌和機按生產(chǎn)配合比結(jié)果進行試拌、鋪筑試驗段，并取樣進行馬歇爾試驗，同時從路上鉆取芯樣觀察空隙率的大小，由此確定生產(chǎn)用的標準配合比。標準配合比的礦料合成級配中，至少應(yīng)包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公稱最大粒徑篩孔的通過率接近優(yōu)選的工程設(shè)計級配范圍的中值，并避免在0.3~0.6mm處出現(xiàn)“駝峰”。2.3再生混合料生產(chǎn)根據(jù)需要的混合料公稱粒徑，確定新集料及銑刨料的粒徑范圍，分別上料至儲料漏斗。檢查瀝青及再生劑管路是否通暢，計量裝置是否準確，拌和樓（見圖1）各環(huán)節(jié)控制信號是否可正常使用。圖1帶有再生系統(tǒng)的拌和樓混合料生產(chǎn)時，銑刨料經(jīng)由皮帶傳送至再生滾筒，加熱至110℃，加熱后落入再生料儲料倉，進行銑刨料稱量，此時，再生劑經(jīng)計量后在銑刨料下落口噴灑。再生劑與銑刨料初步混合后進入拌和倉，與下落的新集料混合攪拌，攪拌既定時間后，噴灑新瀝青，進行攪拌并出料，干拌時間比全新熱拌瀝青混合料延長5~10s，總拌和時間延長15s左右。根據(jù)銑刨料的摻量不同，提高新集料的加熱溫度，但最高不宜超過200℃。保證出料溫度比同類型的全新瀝青混合料高5~15℃。2.4運輸熱再生混合料宜采用較大噸位的運料車運輸，但不得超載運輸或急剎車、急彎掉頭等情況致使透層和封層造成損傷。運料車的運力應(yīng)稍有富余，施工過程中攤輔機前方應(yīng)有運料車等候。對高速公路、一級公路，宜待等候的運料車多于5輛后開始攤鋪。運料車每次使用前后必須清掃干凈，在車廂板上涂一薄層防止瀝青黏結(jié)的隔離劑或防黏劑，但不得有余液積聚在車廂底部。從拌和機向運料車上裝料時，應(yīng)多次挪動汽車位置，平衡裝料，以減少混合料離析。運料車運輸混合料宜用苫布覆蓋保溫、防雨、防污染。運料車進入攤鋪現(xiàn)場時，輪胎上不得沾有泥土等可能污染路面的臟物，否則宜設(shè)水池洗凈輪胎后方可進入工程現(xiàn)場。瀝青混合料在攤鋪地點憑運料單接收，若混合料不符合施工溫度要求或已經(jīng)結(jié)成團塊、遭雨淋等情況不得鋪筑。攤鋪過程中運料車應(yīng)在攤輔機前100~300mm處停住，空擋等候，由攤輔機推動前進開始緩緩卸料，避免撞擊攤輔機。在有條件時，運料車可將混合料卸入轉(zhuǎn)運車經(jīng)二次拌和后向攤鋪機連續(xù)均勻地供料。運料車每次卸料必須倒凈，如有剩余，應(yīng)及時清除，防止硬結(jié)。2.5攤鋪一臺攤鋪機的鋪筑寬度不宜超過6m（雙車道）~7.5m（3車道以上），通常宜采用兩臺或更多臺數(shù)的攤鋪機前后錯開10~20m成梯隊方式同步攤鋪，兩幅之間應(yīng)有30~60mm左右寬度的搭接，并躲開車道輪跡帶，上下層的搭接位置宜錯開200mm以上。攤鋪機開工前應(yīng)提前0.5~1h預(yù)熱，熨平板溫度不低于100℃。鋪筑過程中應(yīng)使熨平板的振搗或夯錘壓實裝置具有適宜的振動頻率和振幅，以提高路面的初始壓實度。熨平板加寬連接應(yīng)仔細調(diào)節(jié)至攤鋪的混合料沒有明顯的離析痕跡。攤鋪機必須緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪，不得隨意變換速度或中途停頓，以提高平整度，減少混合料的離析。攤鋪速度宜控制在1~3m/min。當發(fā)現(xiàn)混合料出現(xiàn)明顯的離析、波浪、裂縫、拖痕時，應(yīng)分析原因，予以消除。攤鋪機的螺旋布料器應(yīng)相應(yīng)于攤鋪速度調(diào)整到保持一個穩(wěn)定的速度均衡地轉(zhuǎn)動，兩側(cè)應(yīng)保持有不少于送料器2/3高度的混合料，以減少在攤鋪過程中混合料的離析。用機械攤鋪的混合料，不宜用人工反復修整。當不得不用人工進行局部找補或更換混合料時，需仔細進行，特別嚴重的缺陷應(yīng)整層鏟除。圖2廠拌熱再生混合料攤鋪2.6碾壓壓實是瀝青路面施工的最重要的一個工序，有效的壓實才能保證路面的壓實度，有充足的壓實度才能保證瀝青混合料的各項性能，尤其是抗車轍性能，以保證路面的長期使用性能。碾壓過程的主要控制因素包括各碾壓環(huán)節(jié)的溫度控制及壓路機的噸位和組合方式等。瀝青路面的碾壓機械主要包括雙鋼輪壓路機和輪胎壓路機，其中混合料的壓實度及表面光滑程度主要通過雙鋼輪壓路機實現(xiàn)，混合料中集料的重新排列嵌擠則是通過輪胎壓路機實現(xiàn)。廠拌熱再生混合料的碾壓一般情況需要兩種碾壓機械組合使用，具體要求如下。（1）碾壓機械及碾壓順序應(yīng)通過試驗段的試壓來確定，在不產(chǎn)生推移、裂縫的前提下，應(yīng)盡量在高溫條件下完成碾壓，在高溫下碾壓有利于保證壓實度。（2）熱再生混合料的推薦碾壓機械及順序為：首先采用雙鋼輪壓路機振動碾壓2~4遍，然后采用輪胎壓路機碾壓2~3遍，最后用雙鋼輪壓路機靜壓1~2遍收光。（3）碾壓過程中出現(xiàn)推移現(xiàn)象，應(yīng)檢查礦料級配、瀝青用量、黏結(jié)層、集料清潔程度、瀝青質(zhì)量等，如果是以上因素導致，應(yīng)馬上處理。（4）在排除第（3）條中各種原因后，若仍出現(xiàn)推移現(xiàn)象，應(yīng)減緩碾壓速度、降低壓路機的振動頻率或關(guān)閉振動。（5）若碾壓中出現(xiàn)細微裂縫，應(yīng)立即停止雙鋼輪壓路機，改用輪胎壓路機碾壓，直到裂縫消失后再用雙鋼輪壓路機靜壓收光，切忌在開裂部位用鋼輪壓路機反復碾壓。3.技術(shù)創(chuàng)新點在技術(shù)實施過程中，山東省濱州公路工程總公司針對銑刨料篩分，再生混合料生產(chǎn)、運輸、攤鋪、碾壓等環(huán)節(jié)的安全隱患進行了全面排查，制定了嚴格系統(tǒng)的安全制度，并備有應(yīng)急預(yù)案，是安全可靠的技術(shù)。該技術(shù)的創(chuàng)新點有：（1）采用了高性能的廢舊瀝青再生劑，混合料性能全面提升。（2）實現(xiàn)了RAP高摻量，銑刨料摻量可達到40%~60%。（3）布設(shè)了銑刨料分檔篩分振動篩，裝配了精確計量的再生系統(tǒng)，保證再生混合料的性能和產(chǎn)量。目前，該技術(shù)在濱州市的國道G205、省道S246及大量市政道路、縣鄉(xiāng)公路中得到應(yīng)用，應(yīng)用效果良好。在濱州市的主要工程建設(shè)中，道路應(yīng)用所占的比例達到30%以上。4.技術(shù)效益分析4.1節(jié)能低碳效益該技術(shù)的推廣應(yīng)用大量減少了石料的開發(fā)，節(jié)約了大量石料和瀝青資源，此外，還避免了石料開采和瀝青加工過程的環(huán)境污染。節(jié)能低碳主要體現(xiàn)在節(jié)約石料、節(jié)約瀝青兩個方面。參考相關(guān)研究，石料開采的能源消耗標準取3kgce/t，運輸過程的能耗取1.5kgce/t，即每噸石料的能耗取4.5kgce/t，每年濱州市產(chǎn)生銑刨料約10萬噸，若全部利用，則僅考慮集料加工耗能環(huán)節(jié)，每年可節(jié)約標準煤4.5×100000/1000=450噸。濱州市每年產(chǎn)生銑刨料約10萬噸，銑刨料的平均瀝青用量為5%，若銑刨料全部利用，則可節(jié)約瀝青100000×0.05=5000噸。瀝青參照原油的能耗標準計算，則每年可節(jié)約標準煤5000×1.4286=7143噸?？傆嫻?jié)約能耗約7600噸標準煤。折算為二氧化碳排放為7600×1.9003=14442噸。4.2經(jīng)濟效益根據(jù)銑刨料中廢舊瀝青的老化程度不同，再生劑添加量為廢舊瀝青的5%~10%，主要的計算參數(shù)假定如下：銑刨料摻量50%，銑刨料中舊瀝青含量4.0%，再生混合料總瀝青用量4.0%，再生劑摻量為廢舊瀝青的8%，混合料密度2.4t/m3，瀝青每噸4000元，新集料每噸130元，高性能再生劑按照每噸14000元計算。則每噸再生混合料采用的再生劑為：14000×0.96×0.5×0.04×0.08=21.5（元）新瀝青用量為：0.04－0.96×0.5×0.04×1.08=1.9%新瀝青成本為：0.021×4000=77（元）新集料成本為：1