绿色环保型拌和站再生料处理方式研究

摘要现阶段缺乏针对绿色环保型拌和站对再生料的处理方式的系统性研究及梳理，本文通过查阅大量沥青热再生现状，对再生沥青混合料（ReclaimedAsphaltPavement，RAP）的储存与管理要求提出了建议，并调研了国内外再生料破碎和筛分工艺，对比各工艺的特点和优势，进行了适用性分析，最后给出绿色环保型拌和站再生料预处理方案。01RAP储存与管理RAP矿料级配、油石比和沥青性能的变异性均较大，对RAP料合理的储存方式是控制RAP质量的关键因素。在进行RAP料的储存时，应该根据不同等级和用途进行分类、分堆、分区管理以减少RAP料的变异性，保证再生质量。本文拟从RAP的分级管理、含水率控制、堆放管理三个方面提出优化建议。1.1RAP分级管理针对不同车道和深度的沥青路面，其沥青性能指标也存在差异。为了更好地利用RAP，需要根据其所处层位对集料物理性能和旧沥青性能的影响，将RAP进行分类分级管理。其中，建议将上面层与中下面层RAP集料分开堆放，以减小RAP的差异性，并根据使用年限进行分类。另外，将RAP分档后可以降低其变异性，建议将RAP分为三档，在高掺量时应降低0～5mm细料档的比例，以控制其变异性。在破碎筛分RAP前，需将其拌和均匀并重新筛分以进行配合比设计。对于场内RAP，应建立详细档案，包括料堆铣刨资料、大致吨数等各项数据指标，并定期进行检测，以使对RAP的管理策略更加高效准确，以便于控制RAP质量，保证再生沥青混合料性能。1.2RAP含水率控制RAP的含水率对筛分及混合料生产过程都会产生影响，且RAP的加热效率与含水率相关，含水率越高，RAP的温度上升越慢，水分残留也越多，从而导致生产效率降低，含水率指标见式（1）。式中：mw为RAP烘干前质量；md为RAP烘干后质量；ω为含水率。为减少RAP料含水率，建议将铣刨后的RAP立即储存在室内专用仓内，储存RAP料的基底应具有良好的排水功能和一定的坡度，并在室外仓入口处设置排水沟。如无法满足条件，可采用半敞开式储存，设置排水沟，以控制含水率。《公路沥青路面再生技术规范》（JTG/T5521—2019）中规定RAP的含水率不应大于3%，RAP水分过多可能会导致生产过程中与新集料混合不充分，影响再生沥青混合料的性能。1.3RAP堆放管理应预留有足够的场地堆放RAP，具体占地面积需要通过再生料储量来计算确定，堆料场要经过适当的硬化处理，设置坡度，在料堆边设置盲沟排水。RAP在筒仓或料斗中存放过多，会由于温度和自重的压力而产生固结作用，将会堵塞料斗。因此，RAP不宜堆放过高（不超过2.5m为宜），并应尽量避免长时间的存储。在RAP有固结倾向的场合，可将RAP暂时堆放在地上以缓解固结现象，待生产时再投进料斗。02RAP预处理工艺研究RAP的变异性是影响热再生回收料掺加比例的重要影响因素，需要对RAP进行预处理来减小变异性的影响，RAP预处理主要发生于RAP的回收、破碎筛分阶段，本文拟从上述三个方面对RAP预处理工艺进行研究以提出适用的RAP预处理方式，RAP预处理流程如图1所示。图1RAP料预处理流程2.1石家庄城市文化概况常用于RAP回收的方式有铣刨和翻挖（图2），我国的沥青路面面层一般为两层或三层，翻挖方法很难分层处理RAP且需要二次破碎。铣刨法回收RAP主要优点是铣刨后工作量较少，不用二次破碎，其缺点主要是会使集料细化，不利于下一步再生。图2铣刨料（上）和翻挖料（下）在铣刨时，根据铣刨方式分为冷铣刨与热铣刨，根据铣刨实施方法可分为分层铣刨及整体铣刨。四种铣刨方式的优缺点见表1。表1铣刨方式的优缺点对比分层铣刨相对于整体铣刨RAP变异性较小，冷铣刨虽会出现一定的细化但工作效率更高，成本更低，综合比较，建议采用分层冷铣刨的回收方式。2.2RAP破碎工艺研究选择合适的破碎设备是沥青混合料再生工程应用的关键，本文通过调研7种破碎工艺，并进行破碎工艺的适用性分析，以此筛选出适用于RAP的破碎工艺，如表2所示。表2破碎工艺对比分析经对比分析可知，圆锥式破碎机以压碎为主，且适用于中小物料的破碎，不适用于塑性很强的RAP的破碎；颚式破碎机和单辊式破碎机适用于大块RAP料的破碎；锤式破碎机、冲击式破碎机和双辊式破碎机适用于中小块RAP的破碎。2.3RAP筛分工艺研究RAP料筛分对于保证混合料的质量和稳定性具有重要的作用。通过调研6种不同筛分工艺，分别从振动形式、筛分效率、是否有防堵孔效果、优缺点等方面进行对比，如表3所示，初步筛选出适用于RAP细料的筛分工艺。表3筛分工艺研究经对比分析可知，直线振动筛和圆振动筛无防堵孔效果，不适用于RAP细料的筛分。滚筒筛主要适用于筛砂。弛张筛、概率筛和多点驱动式高频筛具有良好的防堵孔效果，筛分效率高，适用于RAP细料的筛分。03再生料预处理方案再生料的破碎筛分技术较为成熟，现阶段市场上仍以该技术为主。随着更多RAP回收利用的迫切需求，大掺量再生技术也在快速发展，剥离技术的革新与市场化是将来发展的趋势。目前的精细剥离技术可实现节约工程造价20%以上，经济效益明显。根据市场调研的结果，结合发展观念，本文从现阶段和未来发展阶段两方面考虑，分别提出再生料预处理方案，包括处理设备和预处理后成品再生料的储存两个方面。3.1采用传统破碎筛分技术的再生料预处理方案采用传统破碎筛分技术的再生料预处理方案需要考虑预处理设备的占地面积，传统破碎筛分设备占地面积较小，占地约500m2。考虑需留有空地堆放未处理的铣刨料，进行铣刨料的再加工，再生料加工区占地宜大于3000m2。传统破碎筛分设备，功率为80kW左右。市场上再生料预处理设备的价格为150万元左右。对于预处理再生料的储存需要做到分类堆放。上面层和中下面层分开堆放，10年以上的铣刨料与10年以内的铣刨料分开堆放，传统破碎筛分设备通常将铣刨料分为粗、中、细三档，宜分开堆放。对于筛分得到的再生细料，油石比较高，为防止其二次板结，应控制其堆放高度，避免长时间储存。再生料仓不少于12个，具体大小考虑每种铣刨料的回收量进行设计，总占地8000～10000m2。3.2采用分离技术的再生料预处理方案采用分离技术的再生料预处理方案中具备剥离技术的设备占地面积较大，约800m2。考虑需留有空地堆放未处理的铣刨料，进行铣刨料的再加工，再生料加工区占地宜大于3500m2。具备剥离技术的设备，功率为430kW左右。市场上具备剥离技术的设备价格为500万元左右。预处理再生料的储存需要做到上面层和中下面层分开堆放，10年以上的铣刨料与10年以内的铣刨料分开堆放，具备剥离技术的设备通常将铣刨料分为四档，宜分开堆放。对于再生细料，油石